安徽凤阳县全新畜牧科技养殖合作社养殖废水沼气工程.docx
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安徽凤阳县全新畜牧科技养殖合作社养殖废水沼气工程
安徽省凤阳县全新畜牧科技养殖合作社养殖废水与沼气工程
设计方案
浙江金津环保科技有限公司
二0一一年九月十六日
安徽省凤阳县全新畜牧科技养殖合作社
养殖废水与沼气工程
（工程编号：
11-09-16）
法人代表：
周伟忠（工程师）
审定：
许科文（教授级高工）
总工程师：
章子三（高级工程师）
项目负责：
陈军（高级工程师）
方案编制：
黄祖强（工程师）
土建工程师：
王进国（高级工程师）
工艺工程师：
卓富炯（工程师）
技术经济：
陆建明（高级工程师）
浙江金津环保科技有限公司
废水专项工程设计资质：
建设部水乙字第3307号
专项工程设计认可证书：
省环2010-018号（废气）
专项工程设计认可证书：
省环2010-188号（废水）
工程总承包证书：
省环2006-031号
运营资质证书：
国环运营第1040号
目录
一、总述１
1.1项目名称:
１
1.2项目地点：
１
1.3项目概况：
１
1.5设计范围：
２
二、设计总则２
2.1设计依据、标准２
2.2设计原则２
三、废水来源和水质水量３
3.1废水来源３
3.2设计规模３
3.3设计进水水质３
3.4设计出水水质３
四、工艺设计４
4.1污水处理工艺选择４
4.2处理工艺流程６
五、主要构筑物及设备设计７
5.1主要构筑物设计７
5.1.11）脱硫塔９
5.2主要设备９
六、建筑与结构设计１０
七、电气设计１１
八、给排水与消防设计１１
九、劳动保护１２
十、投资估算１２
十一、主要技术经济指标分析１４
十二、安装与调试１４
十三、工程承包服务承诺１５
一、总述
1.1项目名称:
安徽省凤阳县全新畜牧科技养殖合作社养殖废水与沼气工程
1.2项目地点：
安徽省.凤阳县
1.3项目概况：
安徽省凤阳县全新畜牧科技养殖合作社位于安徽省凤阳县，年存栏猪3000头，出栏8000头.母猪350头。
废水主要来自猪舍的冲洗水和猪粪尿。
属于富含大量病原体的高浓度有机废水，养殖粪尿和养殖场的冲洗水的淋溶性很强，粪尿中的氮、磷及水溶性有机物等淋溶量很大，如不妥善处理，就会通过地表径流和渗滤进入地下水层污染地下水。
大量有机物质进入水体后，有机物的分解将大量消耗水中的溶解氧，使水体发臭，导致水生生物大量死亡；同时，废水中的大量悬浮物可使水体浑浊，降低水中藻类的光合作用和水体自净能力，限制水生生物的正常活动，严重地破坏了水体生态平衡；粪尿中的一些病菌、病毒等随水流动蔓延可能导致某些流行病的传播等。
按照相关法律法规及环保要求，养殖废水必须经处理达标后方可排放。
该企业高度重视环境污染问题，为贯彻我国的环境保护政策、执行当地有关部门的环保法规，该企业决定在上级环保部门的领导和支持下采用产生沼气、发电或作燃料，产沼气后的废水集中处理后达到《畜禽养殖业污染物排放标准》GB18596-2001和《农田灌溉水质标准》GB5084-2005中的排放标准，出水排入农田灌溉。
现受定远安康农牧有限公司的委托，我公司根据业主提供的相关资料并结合同类废水水处理经验，进行综合分析，并征求了业主意见，编制以下技术方案，供有关环保主管部门及业主评定和采纳。
1.5设计范围：
1.5.1、本工程的设计分两个阶段设计：
即技术方案设计阶段和施工图设计阶段。
1.5.2、本工程设计内容包括：
废水处理站以内的废水处理工艺设计、总图设计、构筑物设计、设备设计及选型等。
二、设计总则
2.1设计依据、标准
2.1.1、《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）
2.1.2、《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）
2.1.3、《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）
2.1.4、《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
2.1.5、《混凝土结构计规范》（GB50010-2002）
2.1.6、《建筑设计防火规范》（GB16-1987）
2.1.7、《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）
2.1.8、《给水和排水设计手册》中国建筑出版社
2.1.9、业主提供的相关质料
2.2设计原则
2.2.1）贯彻执行国家现行的环境保护法规、政策，结合企业实际情况、废水性质和处理要求，合理选定处理工艺，确保出水达到排放要求；
2.2.2）选用工艺结构成熟、运行稳定的技术为主体工艺；
2.2.3）系统有较大的灵活性，以适应废水水质、水量的变化；
2.2.4）设计时充分考虑废水处理系统产生的噪声、异味，以及泥渣的处理，避免对环境的二次污染；
2.2.5）充分利用构筑物和设备组合式设计的优势，使污水处理设施占地面积小，布局合理，处理站与厂区环境相协调；
2.3.6）合理选用设备，降低能耗，提高动力效率，减低运转成本。
三、废水来源和水质水量
3.1废水来源
废水主要为尿液、冲洗水，干粪便场方堆肥发酵后，用作农田有机肥料，不入废水。
废水每日80t,该股废水COD高、氨氮高，并伴有恶臭气味，处理该股废水的关键是除臭、除氨氮。
我方选用高效厌氧、生产沼气、用作发电或作燃料、废水脱臭、降COD、吹脱除氨氮，再用好氧生化确保COD与氨氮达排放标准。
主要为如下方面：
①养殖废水恶臭、有机物浓度高、氨氮浓度高。
②排水量大、集中、水力冲击负荷强。
③有机质浓度高，水解、酸化快，沉淀性能好。
④废水中常伴有消毒水、重金属、残留兽药及病原体等。
3.2设计规模
按存栏猪3000头设计，日处理水量：
60m3/d，每天工作10小时计，则按6m3/h设计。
3.3设计进水水质
根据该养猪场提供数据，具体水质如下：
项目
CODcr（mg/L）
BOD5（mg/L）
NH3-N（mg/L）
SS（mg/L）
废水
3000
2000
800
1000～2000
3.4设计出水水质
要求处理出水达到《畜禽养殖业污染物排放标准》GB18596-2001和《农田灌溉水质标准》GB5084-2005中的排放标准，出水用于农田灌溉。
排放标准水质参数如下：
项目
CODcr（mg/L）
NH3-N（mg/L）
总磷（mg/L）
SS（mg/L）
pH
粪大肠菌
蛔虫卵
废水
≤400
≤80
≤10
≤200
6～9
1万个/L
2个/L
四、工艺设计
4.1污水处理工艺选择
养殖业废水中含有较多的氮、磷、钾等养分，如能做到合理施用可有效地提高土壤肥力，改良土壤的理化特性，促进农作物的生长。
但如果未经任何处理就直接、连续、过量的施用，则会给土壤和农作物的生长造成不良的影响，如引起作物徒长、返青、倒伏，使产量大大降低，推迟成熟期，影响后续作物的生产等。
废水中的大量有机物质在土壤中不断累积，虽然可为土壤中栖居的小动物、昆虫、真菌、细菌等提供营养物质和适宜的环境，但也可导致一些病原菌大量孳生引起病虫害的发生；此外，大量有机物的积累也会使土壤呈强还原性，而强还原性的条件不仅影响作物的根系生长，而且易使土壤中原本处于惰性状态的有害元素得到还原而释放；大量无机盐在土壤中的积聚则会引起作物的盐害。
在生物处理中，废水中的有机物作为微生物的营养源被微生物利用，最终分解为稳定的无机物或合成细胞物质而以污泥物态由水中分离，从而使废水得到净化。
厌氧处理工艺在无氧的条件下，大多数有机污染物的能量转化为甲烷的形式，而产生的沼气可作为热能被再利用。
因此从生物反应的原理上，显而易见，厌氧处理存在很大的优势。
整个厌氧过程分为水解、发酵、产乙酸产氢阶段、产甲烷阶段。
1.水解阶段
高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为
细菌直接利用。
因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。
例如纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶分解为短肽与氨基酸等。
这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。
2.发酵（或酸化）阶段
在这一阶段，上述小分子的化合物在发酵细菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。
这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸（简写为VFA）、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。
与此同时，酸化细菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此未经酸化废水厌氧处理时会产生更多的剩余污泥。
酸化菌对PH有很大的容忍性，产酸可在PH到4的条件下进行，产甲烷菌则有它自己的最佳PH：
6.5～7.5，超出这个范围则转化速度将减慢。
3.产乙酸产氢阶段
在此阶段，上一阶段的产物被进一步降解为乙酸（又称醋酸）、氢和
二氧化碳，这是最终产甲烷反应的反应底物。
4.产甲烷阶段（最高的阶段）
产甲烷菌是一种严格的厌氧微生物，与其它厌氧菌比较，其氧化还
原电位非常低（<-330mV）。
对于大多数复杂废水的厌氧反应，甲烷的转化率约为70～75％。
厌氧处理的特点：
1、无需曝气，节省用电。
理论上讲，好氧曝气去除1kgBOD需要耗
电1.67kWh,而通过厌氧处理，可以节约电耗80％。
2、产生有价值的能源——沼气。
理论上讲，厌氧降解1kgCOD可以产生0.4～0.5m3沼气，每m3沼气的燃烧热值大约为23000～27000kJ/m3,如用于发电，1立方米沼气可发电1.50～1.80度。
3、产生污泥量少，颗粒污泥同时是有价值的接种产品。
通常好氧去除1kgBOD产生0.4kg很难处理的好氧污泥；而厌氧去除1kgCOD只产生0.05kg左右的厌氧污泥，而且无需处理，可以作为有价值的种泥商品。
4、由于合成新生细胞少，合成细胞所需的氮、磷营养盐也少。
好氧反应对氮、磷的需求比例是：
BOD:
N:
P=100:
5:
1,而厌氧反应对应的比例为：
BOD:
N:
P=300:
5:
1。
5、处理容积负荷高，占地小。
6、抗冲击负荷性强。
7、一般好氧法处理氨氮大约在30%左右，而好氧与厌氧结合氨氮的处理能力可以达到80%左右，所以为确保水质达标，沼气后需用好氧处理。
“厌氧-好氧”联合技术是近年来发展起来的处理难降解有机工业废水十分有效的工艺。
近年来有关厌氧微生物代谢的研究表明：
厌氧微生物具有某些脱毒和利用难降解有机物的性能，而且还可以进行某些在好氧条件下的较难发生的生物化学反应，如芳香烃及杂环化合物的开环裂解等，而对于杂环化合物和多环芳烃化合物在好氧条件下环的裂解是其整个生化反应的限制步骤。
已有很多研究证明了“厌氧-好氧”工艺在处理难降解有机废水方面的有效性，通过利用厌氧微生物和好氧微生物之间的互补作用，达到去除难降解有机物的目的。
4.2处理工艺流程
4.2.1、该股废水的特点如下：
COD高、氨氮含量高、有恶臭气味
4.2.2、根据该废水的特点，我们采用高效厌氧、产生沼气回收利用，氨氮吹脱和好氧生化处理该股废水，以达到运行费用省、投资省、效率高的目标。
4.2.3、高效厌氧是下地密封设备，防止臭气外泄，分解大分子物质、
降解COD，使有机胺矿化，产生的沼气冬季可保持污水场水温，以保证污水场运行的稳定，多余渣可随时外排。
4.2.4、吹脱工艺，可消除水中的氨氮。
4.2.5、好氧生化可确保COD、氨氮达标。
4.2.6、污水厂的渣由压缩机干化后作肥料。
4.2.7、工艺流程简介
1）、污水自流入隔栅池，除去大的杂物。
2）、经隔栅处理过的污水自流入高效厌氧池，可除去COD的50%，产生沼气并除臭，除部分SS，渣入渣池。
按业主要求产生的沼气用于发电，发电装置由业主负责采购。
3）、高效厌氧处理过的水由提升泵抽入吹脱池，加石灰吹脱氨氮，除去氨氮的60%。
4）、吹脱池的水排入好氧生化系统，消除COD、BOD、氨氮、SS，出水经过杀菌消毒后排入储水池进行农田浇灌。
5）、渣池的渣由压滤机脱水后外运作肥料。
4.3处理效果分析
项目
进水
COD
出水
COD
去除
率
进水
氨氮
出水
氨氮
去除
率
进水
SS
出水
SS
去除率
厌氧池
3000
1500
50%
---
----
---
1500
500
66%
吹脱池
---
---
---
800
320
60%
---
---
---
好氧系统
1500
225
85%
320
41
87%
500
150
70%
排放要求
≤400mg/L
≤80mg/L
≤200mg/L
五、主要构筑物及设备设计
5.1主要构筑物设计
5.1.1）格栅池
功能说明：
除去废水中大颗沉淀物、粪渣等
设计参数：
有效容积2.0m3
建筑结构：
砖混，型式：
地下式，加盖
设备配置：
格栅网，3张
5.1.2）厌氧池
功能说明：
调节水质水量、厌氧生化，水量，产部分沼气
设计参数：
有效容积640m3
建筑结构：
砖混。
型式：
地下式，池顶加盖。
设备配置：
提升泵一台，填料及支架1批吸渣器
5.1.3）吹脱池
功能说明：
利用空气吹脱氨氮
设计参数：
有效容积32m3。
建筑结构：
钢砼。
设备配置：
石灰池、加药泵、吹脱器、风机、药液池（砖混）。
5.1.4）沉淀池
功能说明：
泥水分离，降低废水中的悬浮物浓度
设计参数：
有效容积65m3。
2座
建筑结构：
钢砼。
型式：
半地上式，
设备配置：
沉淀池配件2套
5.1.5）好氧生化系统
功能说明：
利用高浓度微生物降解有机物，去除氨氮等污染物
设计参数：
有效容积180m3,
建筑结构：
钢砼。
型式：
半地上式。
设备配置：
微孔曝气装置，风机，污泥回流泵
5.1.6）消毒池
功能说明：
投加杀菌剂，降低粪大肠菌群和蛔虫卵数量
设计参数：
有效容积：
12m3
建筑结构：
砖混。
设备配置：
加药泵药液池（砖混）
5.1.8）蓄水池
功能说明：
储存部分水供浇灌使用
设计参数：
有效容积：
80m3，
建筑结构：
砖混。
型式：
半地上式，池顶设置栏杆、楼梯。
设备配置：
5.1.9）储渣池
功能说明：
浓缩、储放污泥
设计参数：
有效容积：
40m3，
建筑结构：
砖混。
型式：
半地下式，
设备配置：
压滤机、气动隔膜泵。
5.1.10）气柜
功能说明：
存储沼气
设计参数：
有效容积：
24m3，
建筑结构：
型式：
半地上式，设置栏杆、楼梯、气柜
设备配置：
气柜配件
5.1.11）脱硫塔
功能说明：
沼气脱硫
设计参数：
流量：
1.53m3
建筑结构：
型式：
地上式
设备配置：
脱硫配件
5.2主要设备
序号
名称
型号
功率（KW）
产地
数量
备注
1
格栅网
浙江
3张
2
提升泵
0.75KW
上海
2台
一用一备
3
鼓风机
7.50KW
山东
3台
4
污泥回流泵
0.75KW
上海
1台
5
吸渣泵
0.75KW
上海
2台
6
加药泵
0.75KW
上海
1台
7
计量泵
0.37KW
浙江
2台
防腐
8
组合填料
浙江
1批
9
填料支架
浙江
1批
上下两层
10
气柜配件
浙江
1批
11
脱硫装置
浙江
1套
12
沉淀池配件
浙江
2套
13
无堵微孔曝气装置
江苏
1批
14
流量计
浙江
1台
15
液位控制
浙江
1套
16
压滤机、隔膜泵
浙江
1套
17
吹脱器
浙江
2套
18
吸渣器
浙江
1套
19
管道、阀门等
浙江
1批
20
电线电缆
浙江
1批
21
电控柜
浙江
1只
装机总功率28.50KW
实际使用功率18.11KW
六、建筑与结构设计
6.1建筑设计
根据废水处理站工艺要求，建构筑物为废水处理构筑物，总占地面积约930平方米，具体布置应根据场地情况决定。
6.2结构设计
废水处理构筑物均为蓄水构筑物，本设计采用整体现浇钢砼形式，并按自身墙体抗渗考虑。
所采用砼等级不低于C25，并作防渗处理。
采用止水带进行止水处理。
设计地基承载力按不低于100Kpa，地下水位2.50m考虑。
6.3防腐设计
格栅井、调节池和中和池采用环氧树脂+玻璃纤维布防腐，管道采用塑料管。
七、电气设计
7.1设计原则
根据废水处理工艺需要，本设计以自动控制为主、人工控制为辅电气控制系统分自动和手动2档。
处理站供电由业主将电源送至污水站总配电柜，其功率补偿由业主一并考虑。
配电系统有防潮、防漏电和可靠的接地措施，各类电气设备均设电路短路和过载保护装置，以确保用电设备安全运行。
7.2配电
本工程电线电缆、控制电缆、BV线根据构筑物及用地设备的分布情况，采用穿管铺设方式。
7.3设备用电负荷
站内所有用电设备均为380V/220V，总装机容量约28.50Kw，实用18.11Kw。
7.4防雷和接地
站内接地系统适用TN-S制，高配间及变电间均设置集中接地装置，接地电阻小于4欧姆，电缆在进入构筑物处，零线应重复接地（但距接地点不超过去者除外），重复接地装置的电阻不大于10欧姆。
防雷保护：
站内构筑物高度大于5米的应设置防雷保护，防雷接地装置的接地电阻应不大于10欧姆。
八、给排水与消防设计
8.1设计系统
本工程的给排水设计分为三个系统：
给水系统，排水系统，雨水系统。
8.2给水系统
站内的给水系统按规范设计，站内的给水管网由场区接至废水处理站内。
8.3排水系统
厂区的废水应实行清污分管，废水由专管收集后进入废水调节池。
8.4雨水系统
厂区周围的雨水系统应设置专门的雨水管道，排入雨水管道或自然水体。
8.5消防系统
总体布置上，各建筑物之间按《建筑防火规范》（GBJ16-87）2002修
改版的要求，留有足够的防火间距。
要求道路上一定距离设置消防栓，房间内设灭火器。
九、劳动保护
本工程为三废治理项目，要严防跑、冒、滴、漏，避免未处理的污水污染土壤和地下水。
物化部分的投药工序，操作人员必须穿工作服及防护手套，加药系统旁设有自来水。
十、投资估算
10.1土建部分（总使用面积约：
930m2）
序号
项目
净尺寸（m）L×B×H
数量
总容积（m3）
备注
1
格栅池
以图纸为准
1座
2.5
砖混
2
厌氧池
以图纸为准
1座
680.0
砖混
3
吹脱池
以图纸为准
1座
40.0
钢砼
4
沉淀池
以图纸为准
2座
140.0
钢砼
5
储菌消化池
以图纸为准
1座
200.0
钢砼
6
消毒池
以图纸为准
1座
15.0
砖混
7
储水池
以图纸为准
1座
90.0
砖混
8
储渣池
以图纸为准
1座
50.0
砖混
9
气柜槽
以图纸为准
1座
24.0
钢砼
10
设备基础、雨棚
待定
待定
11
消防、绿化
待定
由业主负责施工，我方提供相关图纸
10.2设备投资估算
序号
名称
型号
产地
数量
单价（万元）
总价（万元）
1
格栅网
浙江
3张
0.05
0.15
2
提升泵
0.75KW
上海
2台
0.15
0.30
3
鼓风机
7.50KW
山东
3台
1.67
5.01
4
污泥回流泵
0.75KW
上海
1台
0.15
0.15
5
吸渣泵
0.75KW
上海
2台
0.15
0.30
6
加药泵
0.75KW
上海
1台
0.15
0.15
7
计量泵
0.37KW，防腐
浙江
2台
0.32
0.64
8
组合填料
浙江
1批
6.53
6.53
9
填料支架
浙江
1批
2.72
2.72
10
气柜罩
浙江
1批
6.51
6.51
11
脱硫塔
浙江
1批
4.31
4.31
12
沉淀池配件
浙江
2套
0.61
1.22
13
微孔曝气装置
江苏
1批
3.77
3.77
14
流量计
浙江
1台
0.10
0.10
15
液位控制
浙江
1套
0.04
0.04
16
压滤机、隔膜泵
35m2，0.75KW
浙江
1套
3.80
3.80
16
吹脱器
浙江
2套
0.60
1.20
18
吸渣器
浙江
1套
2.13
2.13
19
管道、阀门等
浙江
1批
4.47
4.47
20
电线电缆
浙江
1批
0.81
0.81
21
电控柜
浙江
1只
1.27
1.27
小计
￥
10.3间接费用估算
序号
项目
计算规则
费率
金额（万元）
1
设备部分投资
45.58
2
设计费
（1）×6%
6%
2.73
3
安装调试费
（1）×15%
15%
6.84
4
运输费
（1）×3%
3%
1.37
5
设备税金
（1+2+3+4）×6.6%
6.6%
3.73
合计
10.4工程总报价：
设备及安装报价：
人民币60.25万元整（不含管道保温费用，由业主负责）。
十一、主要技术经济指标分析
11.1技术分析
本污水处理站生产人员需1人专职负责污水处理站运行期的管理。
11.2经济分析
11.2.1）电费
电费1.54元/吨废水。
11.2.2）药剂费
药剂费据估算大约为0.10元/吨废水
11.2.3）沼气收益
按每1KgCOD产生沼气0.35m3计算，每天可产生沼气36.75m3，则可以发电55.1度，折合每吨废水生产沼气后用于发电可以产生经济效益55.1度×0.8元/度÷70吨＝0.63元/吨废水
11.2.4）污水处理站直接运行费用
运行费计1.54+0.10-0.63=1.01元/吨污水。
十二、安装与调试
设备、附件的安装及调试均由浙江金津环保科技有限公司全面负责，以保证各设备良好的运行效果。
设备按工艺结构制造后运至现场，由专业人员进行现场组装，包括联接管道和水电设施。
设备安装后，由专业技术人员进行系统调试，整套设备的联体启动运行，验收合格后交付使用。
十三、工程承包服务承诺
13.1建设进度与质量
为确保该废水处理工程的工程质量和运行效果，我公司将组织强有力的项目组,负责工程设计、分项工程土建、安装以及调试工作，并进行统一协调，按时完成工程项目建
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