养猪场污水治理工程设计方案.docx
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养猪场污水治理工程设计方案
养猪场污水治理工程
初
步
设
计
方
案
泰安市东岳环境咨询有限公司
1总论
1.1工程概述
由业主提供288立方米/天污水量规模的专业养猪场污水治理工程。
猪场污水主要包括猪尿、部分猪粪和猪舍冲洗水，属高浓度有机污水，而且悬浮物和氨氮含量大。
这种未经处理的污水进入自然水体后，使水中固体悬浮物、有机物和微生物含量升高，改变水体的物理、化学和生物群落组成，使水质变坏。
污水中还含有大量的病原微生物将通过水体或通过水生动植物进行扩散传播，危害人畜健康。
为了做到经济效益、社会效益和环境效益的三者有机结合，使企业走可持续发展的道路，必须对其污水进行有效的治理。
按照当地环保部门的要求，我公司受该场委托进行污水处理工程的方案设计。
根据场方提供的有关基础资料，结合本公司多年处理养殖业污水的经验，现提出如下设计方案，供养猪场领导及上级环保主管部门审定。
1.2设计目的
编制本设计方案主要为达到以下目的：
（一）了解养猪污水产生工艺，分析废水产生特性；
（二）分析养猪废水水质特点，确定工程范围和设计参数；
（三）通过经济技术比较论证提出合理的工程设计方案；
（四）确保工艺的正常、无害化运行，处理污水最终达标排放。
1.3设计依据及基础资料
编制本报告主要依据下述文件：
（一）《中华人民共和国环境保护法》；
（二）《中华人民共和国水污染防治法》；
（三）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；
（四）《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）
（五）建设单位提供的有关废水的水质、水量资料及其它资料；
（六）我公司在同行污水处理的设计经验和工程实践。
1.4设计原则
（一）执行国家环境保护政策，符合国家有关法规、规范及标准；
（二）严格执行国家有关环境保护的各项规定，确保出水指标达到国家及地方有关污染物排放标准；
（三）技术线路成熟、简单明了，操作管理方便；
（四）在严格达标的情况下，做到投资少、运行费用低、节省占地面积。
（五）贯彻节能方针，选用高效节能设备；
（六）结合设备运行控制要求，合理确定系统的自动化程度；
1.5设计规范
本项目的设计、施工与安装必须按照国家的专业技术规范与标准执行，其规范与标准如下：
（一）设计和工程建设将采用的主要技术规范和标准:
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
《给水排水制图标准》（GB/T50106-2001）
《总图制图标准》（GB/T50103-2001）
《给水排水设计基本术语标准》（GBJ125-89）
《防洪标准》（GB50201-94）
《城市防洪工程设计规范》（CJJ50-92）
《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）
《厂矿道路设计规范》（GBJ22-87）
《泵站设计规范》（GB/T50265-97）
《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）
《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB50032-2003）
《建筑地面设计规范》（GB50037-96）
《工业企业噪音控制设计规范》（GBJ87-85）
《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）
《建筑灭火器配置设计规范》（GBJ140-90，1997年版）
《屋面工程质量验收规范》（GB50207-2002）
《民用建筑设计通则》（试行）（JGJ37-87）
《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
《供配电系统设计规范》（GB50052-95）
《低压配电设计规范》（GB50054-95）
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-92）
《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）
《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）
《城市污水水质检验方法标准》（CJ26.1～29-91）
《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）
《城市排水流量堰槽测量标准》（CJ/T3008.1～5-93）
《房屋建筑制图统一标准》（GB/T50001-2001）
《建筑模数协调统一标准》（GBJ2-86）
《厂房建筑模数协调标准》（GBJ6-86）
《建筑制图标准》（GB/T50104-2001）
《建筑楼梯模数协调标准》（GBJ101-87）
《建筑采光设计标准》（GB/T50033-2001）
《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
《民用建筑隔声设计规范》（GBJ118-88）
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
《砌体结构设计规范》（GB50003-2001，2002年局部修订条文）
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
《基坑工程设计规程》（DBJ08-61-97）
《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）
《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）
《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）
《建筑设计防火规范》（GBJ16-87，2001年版）
《建筑基坑支护技术规范》（JGJ120-99）
《电动装置技术条件》（JB2921-81）
《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）（2001年版）
《工业企业厂界噪声标准及其测量方法》（GB12348-12349-20）
《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）
《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）
《市政工程设计文件编制深度规定》（DGJ08-76-1999）
《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94，2000年版）
《机械工业电力设计规范》（JBJ6-96）
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
（二）设计和建设安装将采用的规范：
《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）
《给水排水构筑物施工和验收规范》（GBJ141-90）
《建筑给水硬聚氯乙烯管道设计与施工验收规程》（CECS41-92）
《室外硬聚氯乙烯给水管道工程施工及验收规程》（CECS18-90）
《建筑排水硬聚氯乙烯管道设计、施工及验收规程》（CJJ/T29-30-89）
《建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程》（CJJ/T29-98）
《采暖与卫生工程施工及验收规范》（GBJ242-82）
《埋地给水钢管道水泥砂浆衬里技术标准》（CECS10-89）
《埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层技术标准》（SYJ28-87）
《土方与爆破工程施工及验收规范》（GBJ201-83）
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
《砖石工程施工及验收规范》（GBJ203-83）
《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）
《混凝土碱含量限值标准》（CECS53：
93）
《屋面工程质量验收规范》（GB50207-2002）
《建筑地面工程施工质量验收规范》（GB50209-2002）
《地下水防水工程质量验收规范》（GB50208-2002）
《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》（GB50212-2002）
《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ119-88）
《通风与空调工程施工及验收规范》（GB50243-2002）
《建筑安装工程选题检验评定统一标准》（GBJ300-88）
《建筑工程质量检验评定标准》（GBJ301-88，第十章和第十一章废止）
《电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》（GBJ147-90）
《电气装置安装工程电力变压器、油浸电抗器、互感器施工及验收规范》（GBJ148-90）
《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB50168-92）
《电气装置安装工程旋转电机施工及验收规范》（GB50170-92）
《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》（GB50171-92）
《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-91）
《建筑电气安装工程质量检验评定标准》（GBJ303-88）
《火灾自动报警系统施工及验收规范》（GB50116-92）
《自动化仪表工程施工及验收规范》（GB50093-2002）
《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》（GBJ131-90）
《电气装置安装工程施工及验收规范》（GB50254-50259-96）
《建筑工地施工现场供用电安全规范》（GB50194-93）
《城市污水处理厂质量验收规范》（GB50334-2002）
（三）设计和建设时将采用的设备技术标准规范：
《离心泵技术条件（II类）》（GB/T5656）
《离心泵效率》（GB13007）
《离心泵、混流泵、轴流泵汽蚀余量》（GB/T13006）
《离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法》（GB/T3216）
《泵的振动测量与评价方法》（GB10889）
《泵的噪声测量与评价方法》（GB10890）
《离心式污水泵技术条件》（JB/T6535）
《潜水排污泵》（CJ/T3038）
《潜水电泵试验方法》（GB/T12785）
《计量泵技术条件》（GB9236）
《计量泵试验方法》（GB7783）
《一般用喷油螺杆空气压缩机》（JB/T6430）
《一般用固定式往复活塞空气压缩机技术条件》（GB/T13279）
《通用阀门法兰和对夹连接蝶阀》（GB12238）
《通用阀门法兰连接铁制闸阀》（GB12232）
《通用阀门铁制和铜制球阀》（GB15185）
《通用阀门液控蝶式止回阀》（GB/T5299）
《通用阀门铁制旋启式止回阀》（GB/T13932）
《通用阀门压力试验》（GB/13927）
《水管用空气阀》（JISB2063）
《阀门电动装置技术条件》（ZBJ16002）
《阀门气动装置技术条件》（ZBJ16009）
《阀门和闸门驱动装置》（AWWAC540）
《液压系统通用技术条件》（GB3766）
《气动系统通用技术条件》（GB7932）
《钢制压力容器》（GB150）
《优质碳素结构钢技术条件》（GB699）
《碳素结构钢》（GB700）
《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》（GB3274）
《不锈钢棒》（GB1220）
《钢制管法兰技术条件》（GB9125）
《涂装通用技术条件及附录》（JB/ZQ400010）
《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》（GB3323）
《工业管道工程施工及验收规范（金属管道篇）》（GBJ235）
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GBJ236）
《热轧钢板、钢带外型尺寸允许公差》
（四）设计和建设将采用的环保标准：
《大气污染物综合排放标准》（GB16297－1996）
《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
《农田灌溉水质标准》（GB5084-92）
《城市区域环境噪声标准》（GB3096－93）
《城市区域环境噪声测量方法》（GB/T14623-93）
《工业企业厂界噪声标准及其测量方法》（GB12348-12349-90）
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87－85）
《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
《工业“三废”排放试行标准》（GBJ48－83）
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
1.6编制范围
本设计编制范围为污水处理站内全部建、构筑物及配套工程。
（一）污水站处理工艺进行优化组合和经济技术比较；确定经济、可行、合理的工艺技术方案，并对推荐设计方案进行工艺工艺流程、平面布置、设备选型和自动控制设计；
（二）污水处理站投资估算；
（三）污水处理站运行成本分析；
（四）工程设计从废水汇流至格栅井始，至废水经处理后排放口为止；
（五）工程所需电源、自来水等，均需建设方按设计要求送至指定地点；
（六）工程不包括废水的收集管网及废水排出界区的外排水管网。
（七）工程设计范围不包括污水处理站所有道路铺设、绿化等；
2基本概况
2.1水质简介
2.1.1废水来源
猪场每年产生大量猪粪、尿，采用水清粪工艺，排放一定的废水。
总水量约300t/d，考虑到实际运行情况，设计水量为288t/d。
本项目设计参数依据业主提供的资料。
2.1.2水质特点
猪场每年产生大量猪粪、尿，采用水清粪工艺。
废水中含有大量的粪便、尿等污染物。
BOD、COD和悬浮物浓度高，易腐败，可生性好，属有害无毒的高浓度有机废水。
氨氮浓度也较高.
2.2设计水质水量
2.2.1设计水量
根据建设单位提供的数据，设计排水量按288m3/d计，时处理水量为12m3/h（按24小时连续排水计）。
2.2.2设计进水水质
该项目废水处理控制指标为CODCr、BOD5、SS、全盐量、pH等。
根据建设单位提供的水质资料，确定设计进水水质如表2-1。
表2.1污水水量和水质表
污染源
污水量（t/d）
COD
（mg/L）
BOD
（mg/L）
SS
（mg/L）
氨氮（mg/L）
总磷（以P计）（mg/L）
总氮
（mg/L）
全盐量
（mg/L）
污水
288
≤4652
≤2400
≤3000
≤610
≤48
≤1000
≤1700
2.2.3设计出水水质
处理后的水质应达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》（DB37/599-2006）中标准,具体标准值见表2.2。
表2.2山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准（DB37/599-2006）
序号
污染物
标准（单位mg/l,PH除外）
1
COD
60
2
BOD
20
3
SS
30
4
PH
6-9
5
氨氮
10
6
总磷
5
7
总氮
60
8
全盐量
1600
3工艺流程
3.1工艺流程选择的原则
作为企业基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，废水处理工程的建设和运行意义重大。
由于废水处理工程的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理站的运行性能和降低费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、废水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的方案，经全面经济技术比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。
在废水处理工程的总体工艺方案确定中，将遵循以下原则：
（一）处理效果稳定可靠
（二）工艺控制调节灵活
（三）工程实施切实可行
（四）运行维护管理方便
（五）投资运行费用节省
（六）整体工艺协调优化
3.2工艺流程简图
3.3去除率表
污染物
去除率
工艺
COD
BOD
SS
氨氮
总磷
（以P计）
总氮
全盐量
进水浓度
4652mg/L
2400mg/L
3000mg/L
610mg/L
48mg/L
1000mg/L
1700mg/L
机械格栅
10%
10%
40%
10%
10%
10%
5%
UASB
75%
75%
30%
50%
40%
50%
5%
A/O
80%
85%
0
90%
80%
80%
5%
二沉池
30%
30%
95%
10%
5%
5%
5%
BAF
60%
70%
70%
70%
20%
50%
5%
综合去除率
98.73%
99.29%
99.37%
98.78%
91.79%
95.72%
10.53%
出水标准
60
mg/L
20mg/L
30
mg/L
10
mg/L
5
mg/L
60mg/L
1600mg/L
4工艺说明
4.1机械格栅
养猪场污水中按有大量杂质，悬浮物多、颗粒大，为后续工序能工正常运行，必须设机械格栅拦截大颗粒固体物质。
4.2收集池
粪便及尿液通过猪场的集水井进入收集池，在此停留一段时间进行酸化。
并为物料进入进行固液分离提供动力。
4.3中间水池1
污水经集水池后进入中间水池，由水泵均匀提升至UASB，同时起到加热升温的作用。
为了保证正常的厌氧反应温度在35℃左右，池内设有加热系统，冬季时可利用沼气炉为污水加温。
4.4UASB反应器
UASB反应器是该粪污处理工程的主体构筑物。
运行的基本原理是：
粪污中的有机污染物在厌氧条件下经微生物降解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于60%，同时降低了污染物的含量。
反应器主要完成消化反应、污泥浓缩和出水澄清的功能。
反应器采用升流式的进料方式，高浓度的污泥沉积在反应器底部，在进料时置换出含固量少的上清液，提高了固体停留时间。
该反应器高出一般传统的厌氧消化池2-3倍，减小了后续处理段的进水负荷，从而降低工程造价。
UASB反应器有以下特点：
1）处理能力强，有机负荷高，有效去除率大于≥65%。
处理效果高于同类处理工艺的2-3倍。
2）运行管理简便，装置没有泵等复杂的电器需要人工操作，节省了人力，减少了动力消耗，同时具有投资少等优点。
3）对各种冲击有较强的稳定性和恢复能力。
4）无填料堵塞问题，运行稳定。
4.5A/O池
A/O工艺法，也叫厌氧好氧工艺法，主要用于水处理方面。
A就是厌氧段，主要用于脱氮除磷；O就是好氧段,主要用于去除水中的有机物。
它除了可去除废水中的有机污染物外，还可同时去除氮、磷，对于高浓度有机废水及难降解废水，在好氧段前设置水解酸化段，可显著提高废水可生化性。
A/O法脱氮工艺的特点：
（a）流程简单，无需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低；
（b）反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分；
（c）曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质；
（d）A段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免DO的增加。
O段的前段采用强曝气，后段减少气量，使内循环液的DO含量降低，以保证A段的缺氧状态。
A/O法有哪些特点：
（1）A/O系统可以同时去除污水中的BOD5和氨氮，适用于处理氨氮和BOD5含量均较高的工业废水;
（2）因为硝酸菌是一种自养菌，为抑制生长速率高的异养菌，使硝化段内硝酸菌占优势，要设法保证硝化段内有机物浓度不能过高，一般要控制BOD5小于20mg/L;
（3）硝化过程中消耗的氧，可以在反硝化过程中被回收利用，并氧化一部分BOD5;
（4）当污水中氨氮含量较高，但BOD5值较低时，可以采用外加碳源的方法实现脱氮。
一般BODs与硝态氮的比值<3时，就需要另加碳源。
外加碳源多采用甲醇，每反硝化1g硝态氮，约需消耗2g甲醇;
（5）硝化过程消耗水中的碱度，为保证硝化过程的顺利进行，当除碳后的污水中碱度低于30mg/L时，可以采用向原污水中投加石灰的方法提高碱度。
硝化1g氨氮，要消耗7．14g碱度，即要投加5．4g以上的熟石灰，才能维持污水原来的碱度;
（6）硝酸菌繁殖较慢，只有当曝气时间较长、曝气池泥龄较长时，才会有利于硝酸菌的积累，出现硝化作用。
泥龄一般要超过10d;
（7）A/O法除磷时，运行负荷较高，泥龄和停留时间短。
一般A/O法厌氧段的停留时间为0.5～1.0h，好氧段的停留时间为1.5～2.5h，MLSS为2～4g/L。
由于此时泥龄短，废水中的氮往往得不到硝化，因此回流污泥中就不会携带硝酸盐回到厌氧区。
4.6二沉池
O池出水会带出大量的好氧污泥，通过二沉池将污泥沉淀下来，同时去除大部分悬浮物，使出水澄清。
同时，在污泥回流泵的作用下，将沉淀下来的污泥回流到缺氧段，剩余污泥排出到污泥浓缩池。
4.7中间水池2
污水经A/O池后进入中间水池2，由水泵均匀提升至BAF反应器。
4.8BAF曝气生物滤池
ＢＡＦ曝气生物滤池是一种集生物处理和物理过滤于一体的一种深度处理工艺，曝气生物滤池虽是生物膜处理方法的一种,但与传统生物滤池相比,仍具有明显特点:
（1）BAF采用的粗糙多孔的小颗粒填料作为生物载体,可在填料表面保持较高的生物量（可达10～15g/L）,易于挂膜且运行稳定;
（2）生物相复杂,菌群结构合理,反应器内具有明显的空间梯度特征,能耐受较高的有机和水力冲击负荷,不同的污染物可以在同一反应器被渐次去除,同步发挥生物氧化作用、生物吸附絮凝和物理截留作用,出水水质好,可满足回用要求;（3）区别于一般生物滤池及生物滤塔,在去除BOD、氨氮时需进行曝气,但粒状填料层具有较高的氧转移效率,曝气量低,运行能耗较低,硝化和反硝化效率高;（4）BAF滤池为半封闭或全封闭构筑物,其生化反应受外界温度影响较小,适合于寒冷地区进行污水处理;（5）高浓度的微生物量增大了BAF的容积负荷,进而降低了池容积和占地面积,使基建费用大大降低;（6）滤池运行过程中通过反冲洗去除滤层中截留的污染物和脱落的生物膜,无需二沉池,简化了工艺流程,采用模块化结构设计,使运行管理更加方便;（7）减少了污水厂异味,无污泥膨胀问题,无需污泥回流。
曝气生物滤池是充分借鉴污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路,将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一单元反应器中。
以滤池中填装的粒状填料（如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等）为载体,在滤池内部进行曝气,使滤料表面生长着大量生物膜,当污水流经时,利用滤料上所附生物膜中高浓度的活性微生物强氧化分解作用以及滤料粒径较小的特点,充分发挥微生物的生物代谢、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留以及反应器内沿水流方向食物链的分级捕食作用,实现污染物的高效清除,同时利用反应器内好氧、缺氧区域的存在,实现脱氮除磷的功能。
4.9清水池
用于储存系统出水，便于回用，同时作为BAF反冲洗水源。
4.10沼气净化系统
沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次还含有二氧化碳、硫化氢、饱和水蒸气、高碳烃等（从乙烷C2H6到庚烷C7H16）；有时还含有一氧化碳、氮气、氦气、氢气、硅氧烷、卤代烃及固体颗粒物等杂质。
由于沼气含有以上杂质且沼气的流量、压力、温度、浓度等都很不稳定，直接用于燃气发电势必造成燃气发电机的设备腐蚀、研磨等问题，从而严重缩短燃气发电机的寿命，所以在利用之前，必须对沼气进行净化处理以解决上述问题。
4.11沼气发电系统（选装）
沼气是一种生物能，它的主要成分是甲烷（CH4），通常占总体积的60％～70％；其次是二氧化碳，约占总体积的25％～40％；其余硫化氢、氮、氢和一氧化碳等气体约占总体积的5％左右。
甲烷的发热值很高，达36840kJ/m3。
甲烷完全燃烧时仅生成二氧化碳和水，并释放出热能，是一种清洁燃料。
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