养殖场废水处理方案华北某农场分析.docx

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养殖场废水处理方案华北某农场分析

XX农场

养殖场废水处理方案

XX环保科技有限公司

一、项目背景

随着我国畜牧业的发展，产业竞争的日趋激烈，畜牧业的规模化、集约化发展已成为一必然趋势，规模化养猪场具有较高的畜禽饲养技术，统一的管理，降低了成本，提高了经济效益，但由于大量集中的粪便污水排放引起的环境污染问题也越来越严重，根据相关资料报道，我国大城市中畜禽养殖业的粪尿排污的人口当量超过3000-4000万。

养殖业的粪尿排泄物及废水中含有大量有机物、氮、磷、悬浮物及致病菌并产生恶臭，对环境质量造成极大影响，急需治理。

二、污染现状

该养猪场共饲养生猪15000头，养猪场废水主要来自猪舍的冲洗水。

目前，其冲洗废水直接排放。

由于养猪场废水属于富含大量病原体的高浓度有机废水，直接排放进入水体或存放地点不合适，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。

三、治理的必要性

规模化养猪场每天排放的废水量大、集中，并且废水中含有大量污染物，主要有重金属、残留的兽药和大量的病原体等，因此如不经过处理就排放于环境或直接农用，将会造成当地生态环境和农田的严重污染。

1、对水体的污染

养殖业废水属于富含大量病原体的高浓度有机废水，直接排放进入水体或存放地点的选择不恰当，受雨水冲洗进入水体，将可能造成地表水或地下水水质的严重恶化。

2、对农田及作物的影响

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。

3、矿物元素和重金属污染

一方面，在养殖饲料中大量添加的无机磷约75%为植酸磷，由于植酸磷不能被动物吸收利用而直接排出体外，引起污染。

另一方面，各饲料厂和养殖场均普遍采用高铜、高铁、高锌等微量元素添加剂，由于这些金属元素的吸收率和利用率都很低易随粪便排出体外进入环境，已成为我国的一大环境公害。

4、残留兽药的污染

在养殖过程中，为了防治养殖的多发性疾病，常在饲料中添加抗菌素和其他药物，这些药物随饲料进入动物消化道后，短时间内进入动物血液循环，最终绝大多数的药物经肾脏过滤随尿液排出体外，只有极少部分的药物和抗菌素残留在动物体内。

大量研究表明，大多数饲料用抗菌素都有残留，只是残留量大小不同。

随着科技水平的不断提高，人们发现抗生素作为饲料添加剂使用，对养殖环境已造成了严重的负面后果。

首先，使养殖体内的耐药病原菌或变异病原菌不断产生并不断向环境中排放；其次，养殖场生猪不断向环境中排泄这些抗生素或其代谢产物，使环境中的耐药病原菌与变异病原菌不断产生。

这两者反过来又刺激生产者增加用药剂量、更新药物品种，这就造成了“药物污染环境→耐药或变异病原菌产生→加大用药剂量→环境被进一步污染”的恶性循环。

另外，养殖产品中药

物残留进入环境后，可能转化为环境激素或环境激素的前体物，从而直接破坏生

态平衡并威胁人类的身体健康。

5、微生物污染

养殖体内的微生物主要是通过消化道排出体外，通过养殖场废物的排放进入环境从而造成严重的微生物污染。

如果对这些粪污不进行无害化处理，大量的有害病菌一旦进入环境，不仅会直接威胁养殖自身的生存，还会严重危害人体健康。

综上所述，养殖场废水直接排放不仅对受纳水体造成污染，影响周围环境，同时，

还对居民生活及身体健康带来较大的影响。

所以，对某县龙湾养殖场排放废水的处理迫在眉睫。

第二章设计参数

1、设计原则

1、采取先进合理的废水处理工艺，确保处理后出水达标排放；

2、充分进行废水处理工艺方案比选，尽量减少工程投资；

3、避免对周围环境造成二次污染；

二、设计依据

1、《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）

2、《室外排水设计规范》（GB50014-2006）

3、业主提供的相关资料

4、现场踏勘资料

三、基础资料

1、设计水量

按照建设方提供的资料数据，设计水量为500m3/d即25m3/h。

2、设计水质

（1）进水水质：

废水原水中的污染物浓度的高低决定了对水处理工艺的选择，并且与废水处理的基建投资和运行费用密切相关。

同时，废水的进水水质与用水量以及处理后出水受纳水体的水域功能有关，因此要准确预测废水的进水水质。

甲方实测水质指标为：

pH

7~8.5

CODcr

9000mg/L

BOD5

4000mg/L

NH3-N

800mg/L

SS

4500mg/L

（2）出水水质：

处理出水要求满足《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）表5集约化蓄禽养殖业污染最高允许日均排放浓度要求。

3、排放标准

《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）表5集约化蓄禽养殖业污染最高允许日均排放浓度要求：

序号

控制项目

标准值

1

化学需氧量（COD）

400mg/L

2

五日生化需氧量（BOD5）

150mg/L

3

悬浮物（SS）

200mg/L

4

氨氮

80mg/L

5

总磷（以P计）

8.0mg/L

6

PH

6--9

7

粪大肠菌群数

1000mg/L

8

蛔虫卵

2.0个/L

第三章工艺方案

一、原则及指导思想

工艺流程本着减量化、资源化、无害化原则，采用先进、合理、成熟可靠的处理工艺，在运行中具有较大的灵活性，并适应水量、水质的变化，运行费用经济。

严格执行国家环保有关规定，确保水处理系统水质稳定，并达到国家《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）相关水质标准，并结合现场情况及地理特点，因地制宜，选择合适的工艺及处理设施。

二、工艺方案选择

国内外对规模化畜禽场粪水的处理方法主要有综合利用和处理达标排放两大类。

综合利用是生物质能多层次利用、建设生态农业和保证农业可持续发展的好途径。

但是，目前由于我国畜禽场饲养管理方式落后，加上综合利用前厌氧处理的不到位，常使畜禽粪水在综合利用的过程中产生许多问题，如废水产生量大、成分复杂、处理后污染物浓度仍很高、所用稀释水量多和受季节灌溉影响等。

对于处理达标排放的来讲，虽然国内外所用的工艺流程大致相同，即固液分离-厌氧消化-好氧处理。

但是，对于我国处于微利经营的养殖行业来讲，建设该类粪污处理设施所需的投资太大、运行费用过高。

因此，探寻设施投资少、运行费用低和处理高效的养殖业粪污处理方法，已成为解决养殖业污染的关键所在。

　　1、固液分离

　　无论畜禽养殖场废水采用什么系统或综合措施进行处理，都必须首先进行固液分离，这是一道必不可少的工艺环节，其重要性及意义主要在于：

首先，一般养殖场排放出来的废水中固体悬浮物含量很高，最高可达160000mg/L，相应的有机物含量也很高，通过固液分离可使液体部分的污染物负荷量大大降低；其次，毛发等缠绕物等较多，通过格栅等固液分离可防止其进入后续处理环节，防止设备的堵塞损坏等。

此外，在厌氧消化处理前进行固液分离也能增加厌氧消化运转的可靠性，减小厌氧反应器的尺寸及所需的停留时间，降低设施投资并提高COD的去除效率。

固液分离技术一般包括：

筛滤、离心、过滤、浮除、沉降、沉淀、絮凝等工序。

目前，我国已有成熟的固液分离技术和相应的设备，其设备类型主要有筛网式、卧式离心机、压滤机以及水力旋流器、旋转锥形筛和离心盘式分离机等。

　　2、厌氧处理

由于养殖业废水属于高有机物浓度、高N、P含量和高有害微生物数量的“三高”废水。

因此厌氧技术成为畜禽养殖场粪污处理中不可缺少的关键技术。

对于养殖场这种高浓度的有机废水，采用厌氧消化工艺可在较低的运行成本下有效地去除大量的可溶性有机物，COD去除率达85%～90%，而且能杀死传染病菌，有利于养殖场的防疫。

如果直接采用好氧工艺处理固液分离后的养殖业废水，虽然一次性投资可节省20%，但由于其消耗的动力大，电力流水消耗是厌氧处理的10倍之多，因此长期的运行费用将给养殖场带来沉重的经济负担。

　　目前用于处理养殖场粪污的厌氧工艺很多，其中较为常用的有以下几种：

厌氧滤器（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）、复合厌氧反应器（UASB＋AF）、两段厌氧消化法和升流式污泥床反应器（USR）等。

近年来，厌氧消化即沼气发酵技术已被广泛地应用于养殖场废物处理中，到2002年底我国畜禽养殖场大中型沼气工程数量已经达到2000余处，是世界上拥有沼气装置数量最多的国家之一。

虽然，在我国的沼气工程建设中也不乏失败的例子，工程建设成功率仅为85%，但这一技术不失为解决畜禽粪便污水的无害化和资源化问题的最有效的技术方案。

畜禽粪便和养殖场产生的废水是有价值的资源，经过厌氧消化处理既可以实现无害化，同时还可以回收沼气和有机肥料，因此建设沼气工程将是中小型养殖场粪便污水治理的最佳选择。

3、好氧处理

　　好氧处理是指利用好氧微生物处理养殖废水的一种工艺。

好氧生物处理法可分为天然好氧处理和人工好氧处理两大类。

　　天然好氧生物处理法是利用天然的水体和土壤中的微生物来净化废水的方法，亦称自然生物处理法，主要有水体净化和土壤净化两种。

前者主要有氧化塘（好氧塘、兼性塘、厌氧塘）和养殖塘等；后者主要有土地处理（慢速渗滤、快速法滤、地面漫流）和人工湿地等。

自然生物处理法不仅基建费用低，动力消耗少，该法对难生化降解的有机物、氮磷等营养物和细菌的去除率也高于常规的二级处理，部分可达到三级处理的效果。

此外，在一定条件下，该法配合污水灌溉可实现污水资源化利用。

该法的缺点主要是占地面积大和处理效果易受季节影响等。

但如果养殖场规模小且附近有废弃的沟塘和滩涂可供利用时，应尽量选择该方法以节约投资和处理费用。

人工好氧生物处理是采取人工强化供氧以提高好氧微生物活力的废水处理方法。

该方法主要有活性污泥法、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、序批式活性污泥法（SBR）、厌氧/好氧（A/O）及氧化沟法等。

就处理效果来讲，接触氧化法和生物转盘的处理效果要好于活性污泥法，虽然生物滤池的处理效果也很好，但易于出现滤池堵塞现象。

氧化沟、SBR和A/O工艺均属于改进的活性污泥法。

氧化沟出水水质好、产生泥量少，也可对污水进行脱氮处理，但其处理的BOD负荷小、占地面积大、运行费用高。

SBR法自动化控制程度高，能够对污水进行深度处理，但其缺点是BOD负荷较小，一次性投资也大。

A/O体是一种兼有去除BOD和脱氮双重作用的活性污泥处理工艺，其投资虽然偏大，但经该法处理后的水易于达标排放。

因此对于那些养殖规模大、废水产生量多且有较强经济能力的养殖场可选择A/O法，而对于中等规模的养殖场可选择接触氧化和生物转盘等好氧处理工艺。

由于养殖业废水属于高有机物浓度、高N、P含量和高有害微生物数量的“三高”废水。

因此厌氧技术成为畜禽养殖场粪污处理中不可缺少的关键技术。

对于养殖场这种高浓度的有机废水，采用厌氧消化工艺可在较低的运行成本下有效地去除大量的可溶性有机物，COD去除率达85%～90%，而且能杀死传染病菌，有利于养殖场的防疫。

4、脱氮处理

养殖养殖业排放废水中氨氮浓度高，需要增加脱氮处理单元，常规脱氮方法主要有硝化和反硝化工艺和吹脱处理工艺。

吹脱处理工艺能够有效回收氨水，但设备造价较高，能耗较高；硝化和反硝化工艺具有投资省、运行费用低、操作简便等优点，能够把废水中的氨氮转化成氮气和部分硝基氮，从而达到国家排放标准。

5、消毒处理

养猪污水经生化处理后，除部分细菌随污泥沉淀下来外，大部分大肠杆菌、粪便链球菌等致病菌仍然存在污水中，必须进行消毒处理。

目前，国内大多数养猪都是用氯气、次氯酸钠发生器、漂白粉及漂粉精对其污水进行消毒处理，但都在不同程度上存在着各种缺陷。

氯气在使用、运输、储存过程中存在着泄漏的安全隐患，氯与污水中的有机物反应生成有毒致癌的卤代副产物，对环境和水体造成二次污染，对污水中的BOD、COD的去除率低，污水中的氨还会大量消耗氯形成氯胺，造成消毒成本升高。

次氯酸钠发生器在使用中电耗高，故障率大，消毒成本高，易形成消毒副产物，造成二次污染。

漂精粉易受光、热、潮湿分解，有效氯含量不稳定，投加操作较麻烦，消毒成本高。

二氧化氯是当前国际上公认的新一代广谱强力杀菌消毒剂，为世界各国所广泛应用，世界卫生组织（WHO）将其定为AI级安全消毒剂。

与其他现有消毒剂相比，二氧化氯具有安全、广谱、快速的消毒效果，其杀菌消毒能力是现有氯系消毒剂的3-5倍。

在水中能氧化降解多种有机污染物而不产生致癌有毒的卤代有机物。

可快速杀灭各种传染性病菌和病毒。

能有效去除水中的色素、臭味、异味等有害物质。

消毒杀菌效果不受污水中PH值和氨氮的影响。

在使用过程中安全、无毒，对环境和水体不产生二次污染，对污水中COD、BOD的去除率较高，消毒成本低，是目前养猪污水处理中综合效果最理想的消毒剂。

在使用二氧化氯对养猪污水进行消毒处理时，还可将二氧化氯消毒液用于养猪感染控制、环境消毒、漂洗消毒及其他需要消毒杀菌的场合。

经比较，本方案采用二氧化氯消毒灭菌,消毒池采用平流式隔板接触反应装置，以提高接触时间，可取得较好的消毒效果。

　　根据养殖养殖业排放废水有机物浓度高、氨氮浓度高、细菌含量高、恶臭严重的特点。

通过对养猪场排放废水的现场观察分析，并查阅国内外同类同行业废水水质所采用的处理工艺,本方案选用工艺操作简单、运行费用较低,处理后出水水质效果良好的预处理—厌氧—接触氧化—脱氮—消毒工艺。

其工艺流程如见图1

放散装置

气水分离→脱硫→贮气柜→供气管网

　　　　　　　　　　　　　脱氮池加药

泵泵沼气泵

猪舍冲洗水粗格栅细格栅集水井螺旋挤压分离机调节池UASB接触氧化池终沉池

溢流水

风机加药

渣粪渣滤水粪渣泥泥泥

干清粪干化场污泥浓缩池

堆肥二氧化氯发生器消毒池

排水

图1废水处理工艺

养猪场粪便冲洗水先经格栅网处理，分离的粪渣固形物可用作有机肥或制作有机复合肥产品，也可以用作鱼虾饲料；再孔较小的筛网处理，拦截废水中较长纤维、毛等杂物，采用人工方式定时清理格栅和筛网截留的杂物。

从筛网出来的废水自流进入集水井，经提升通过螺旋挤压分离机去除大量悬浮物后进入调节池，进行水量水质调节；然后废水由泵抽送入高效厌氧装置（本方案推荐采用高效UASB厌氧反应器）中，去除大部分有机物和悬浮物，出水进入接触氧化池，进一步去除水中的ＣＯＤ，并进行充分的硝化，然后提升至脱氮池进行反硝化，通过反复的硝化和反硝化达使得出水氨氮达标，出水经沉淀、消毒后外排。

各部分处理效果如下：

序号

工序

名称

CODcr

BOD5

SS

NH3－N

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

1

格栅

9000

9000

4200

4500

4500

800

800

2

固液分离机

9000

7650

15％

4200

3780

10％

4500

1350

70％

800

560

30％

3

沉淀调节池

7650

7268

5％

3780

3402

10%

1350

1080

20％

560

392

30％

4

UASB

7267

1454

80%

3402

680

80%

1080

216

80%

5

脱氮池

392

39.2

90%

6

接触氧化池

1454

364

75%

680

137

80%

7

终沉池

216

44

80%

总去除率

98％

98.4%

99％

95％

厌氧反应中废水的有机污染物被转化成热值较高的洁净燃料—沼气，沼气通过气水分离器脱除沼气中的水分，再通过催化脱硫装置脱除沼气中的H2S气体后进入贮气柜。

1mol（16g）甲烷相当与64gCOD。

据此计算可得到每氧化1gCOD或BOD可产生0.35L的甲烷。

本项目沼气产量约480m3/d,按20小时产气量，设计气柜有效容量400m3/h，设计输出流量30m3/h、压力150mmH2O。

第四章主要设计单元

一、格栅

1、粗格栅

构筑物：

砖混平行渠道

格栅宽度：

B＝0.6m

栅条间隙：

b＝40mm

2、细格栅

构筑物：

砖混平行渠道

格栅宽度：

B＝0.6m

栅条间隙：

b＝20mm

二、集水井

构筑物：

砖混

设计水力停留时间3h，有效容积80m3，采用地下式砖混结构。

井内设两台提升泵，液位自动控制。

三、固液分离机

螺旋挤压式固液分离机工作过程如下：

无堵塞泵将未经发酵的猪粪水泵入机体，在振动电机的作用下加速落料，此时经动力传动，挤压绞龙将粪水逐渐推向机体前方，同时不断提高前缘的压力，迫使物料中的水分在边压带滤的作用下挤出网筛，流出排水管。

螺旋挤压式固液分离机具有不堵塞、去除率高、连续工作、故障率低等优点。

螺旋挤压式固液分离机安装在调节池上部，两台。

四、调节池

经集水井提升进入螺旋挤压固液分离机去除大量悬浮物后进入调节池，进行水量水质调节。

构筑物：

地上式钢混结构；

设计水力停留时间6h，有效容积150m3。

池内设两台提升泵，液位自动控制。

五、UASB反应装置

污水经预处理后部分进入UASB厌氧反应器，在UASB厌氧反应器中，通过布水系统进入器底部，宜适当的上升流速运行，在厌氧反应区反应后，有机物被转化为甲烷和二氧化碳。

所产生的气体和颗粒污泥、水经三相分离器分离，产生的沼气经净化后进入沼气柜。

构筑物：

半地下式钢混结构；

设计水力停留时间57h，有效容积1200m3。

六、接触氧化池

构筑物：

地上式钢混结构；

设计水力停留时间36h，有效容积为800m3。

池内装有组合填料和曝气器，回流泵两台。

七、脱氮池

经硝化的废水通过回流泵进入池内进行反硝化反应，出水返回到接触氧化池。

构筑物：

采用地上式钢混结构；

有效容积150m3；池内设布水装置和组合填料。

八、终沉池

构筑物：

钢混

平流式沉淀池，有效容积80m3，采用地上式钢混结构。

九、消毒池

构筑物：

采用地下式钢混结构。

设计水力停留时间2h，有效容积50m3。

设化学法二氧化氯发生器一台。

十、污泥浓缩池

构筑物：

采用地下式砖混结构。

有效容积50m3。

设污泥泵一台。

十一、干化场

养殖废水处理过程产生的浮渣、沉渣不仅是各处理设施通道容易产生堵塞的主要原因，而且大量的浮渣、沉渣加重了处理负荷，最终影响废水处理效果，所以干化场工艺是保证废水处理工程设施长期正常运行的一项有效措施。

本项目在各类处理构筑物产生的沉渣（浮渣），需定期清掏集中到污泥干化场，利用自然条件（3～7天）进行脱水、干化。

干化场滤出的废水可由回流沟调节终沉池，进行再次净化处理。

构筑物：

采用地上式砖混结构。

过滤面积50m2。

第五章工程估价

一、设备部分

序号

项目

单位

数量

估价

（万元）

备注

1

粗格栅

个

1

0.2

2

细格栅

个

1

0.2

3

提升泵

台

4

1.2

两用一备

4

螺旋挤压固液分离机LJG-1型

台

1

12.0

5

三项分离器

套

2

46.0

6

气水分离器

台

1

5.6

7

脱硫罐

台

1

9.6

8

贮气柜

套

1

0

甲方自理（约60.0）

9

放散装置

4.9

10

填料

M3

600

18.0

11

填料架

7.5

12

曝气器

套

360

4.4

13

罗茨风机CBSR15045KW

套

2

8.6

14

管道及管件

9.4

15

回流泵

台

2

0.8

一用一备

16

污泥泵

台

1

0.8

17

加药设备

台

2

1.8

18

二氧化氯发生器1000型

9.5

19

电线电缆

2.5

20

电器控制

1.8

21

安装费

12.0

合计

二、土建部分

序号

项目

单位

数量

估价

（万元）

备注

1

格栅井

个

1

0.3

2

集水井

个

1

2.0

3

调节池

个

1

6.2

4

UASB反应池

个

2

28.0

5

脱氮池

个

1

6.8

6

接触氧化池

个

6

24.0

7

终沉池

个

1

3.2

8

消毒池

个

1

2.4

9

污泥浓缩池

个

1

1.5

10

污泥干化池

个

1

2.1

11

设备房120m2

间

5

7.0

合计

三、其它部分

序号

项目

估价（万元）

备注

1

设计费

2.0

2

调试费

2.0

3

不可预见费

2.0

4

运输费

1.0

5

税管费

24.7

合计

总计：

272万元

四、土建部分

序号

项目

单位

数量

估价

（万元）

备注

1

格栅井

个

1

0.3

2

集水井

个

1

2.0

3

调节池

个

1

6.2

4

UASB反应池

个

2

28.0

5

脱氮池

个

1

6.8

6

接触氧化池

个

6

24.0

7

终沉池

个

1

3.2

8

消毒池

个

1

2.4

9

污泥浓缩池

个

1

1.5

10

污泥干化池

个

1

2.1

11

设备房120m2

间

5

7.0

合计

五、设备部分

序号

项目

单位

数量

估价

（万元）

备注

1

粗格栅

个

1

0.05

2

细格栅

个

1

0.05

3

提升泵