日1000吨万头奶牛场污水处理站初步设计.docx
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日1000吨万头奶牛场污水处理站初步设计
***乳业有限公司
万头奶牛场1000m3/d污水处理站
初
步
设
计
方
案
二O一二年四月
第一章概述-4-
一、项目概述-4-
二、设计范围-4-
第二章设计依据及设计原则-4-
一、设计依据-4-
二、设计原则-5-
第三章污水处理站设计背景资料-5-
一、设计进水水量-5-
二、设计进水水质-5-
三、设计出水水质-6-
四、处理工艺选择-6-
五、工艺流程示意图-6-
六、工艺流程介绍-8-
1．废水的处理-8-
2．污泥的处理-8-
七、各单元设计-8-
1．缓冲池-8-
2．格栅池-9-
3．初沉池-9-
4．调节池-10-
5．水解酸化池-10-
6．UASB厌氧-11-
7．缺氧池-13-
8．曝气池-14-
9．MBR膜池-15-
10．消毒池-16-
11．污泥浓缩池-16-
12．设备房-17-
八、主要构筑物和设备清单-17-
1.主要构筑物清单-17-
2.主要设备清单-17-
第四章污水处理站设计-19-
一、平面布置-19-
1.总图布置的原则-19-
2.总图布置-19-
二、结构设计-20-
三、电气设计-20-
1.设计依据-20-
2.设计范围-20-
3.负荷计算-20-
4.供电设计-21-
5.电缆敷设-21-
四、自控设计-21-
1.概述-21-
2.自动控制系统-21-
3.通风设备-22-
4.辅助设施-22-
5.管理定员-22-
第五章方案技术与经济分析-22-
一、技术分析-22-
二、运行费用-23-
1.电费-23-
2.药剂费-23-
3.人工费-23-
4.运行成本-24-
三、投资估算-24-
第六章相关服务-24-
一、人员培训-24-
二、售后服务-24-
第一章概述
1、项目概述
***乳业是一家集奶牛饲养及奶源加工为一体的现代化企业。
为了发展规模化牧场，故在江苏省宿迁市泗洪县投资建设***万头奶牛场项目。
该牧场废水主要包括尿液、部分粪便和养殖圈舍的冲洗废水，该类废水有机物浓度高、悬浮物多，氨氮含量高、臭味大。
外流出后，不仅造成水体严重富营养化，也是多种疾病传播的媒介。
根据甲方提供的相关资料，以及国家对畜禽养殖行业污水排放标准，我单位决定采用先进、成熟稳定、经济、占地面积小的工艺，从而促进环境与经济持续发展。
2、设计范围
本次污水处理方案编制范围：
1.从污水进入污水处理站到处理后达标排放；
2.污水处理站范围内的工艺设计，结构设计，电气及自动化控制，设备选型等；
3.本污水处理站的工艺流程图的设计；
第二章设计依据及设计原则
1、设计依据
1.根据甲方提供的相关资料、文件等；
2.《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）B标准；
3.《建设项目环境保护设计规范》877国环字第002号文；
4.《给水排水设计手册》；
5.《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）；
6.《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）；
7.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；
8.《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）；
9.《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；
2、设计原则
1.贯彻国家关于环境保护的基本国策，认真执行国家和地方的保护法规、政策、规范和标准；
2.根据牧场污水水质及达标水质要求，选用实际的、可靠的、高效的、经济合理的工艺，采用先进的处理工艺，提高污水处理效果，达到低能耗、低投资、占少地、管理方便、运行稳定、工期短的目的；
3.工艺流程先进、简洁、可靠、便于操作管理和保证水质达标；
4.采用先进、可靠的自动化控制技术，提高污水处理站管理操作水平，保证污水处理站运行在最佳状态，选用的设备稳定、维修方便和操作简便；
5.选用质量好、价格低、效率高的污水处理专用设备，以减少维护工作量，增强运行的稳定性；
6.尽量避免无二次污染、清洁及安全生产原则。
第三章污水处理站设计背景资料
1、设计进水水量
根据业主提供的相关文件资料，每日产生废水总量约为1000m3/d，故本方案按照处理能力1000m3/d制定，按照每天运行24hr计算，折合小时运行约为41.67m3/hr。
2、设计进水水质
污染项目
水质参数
污染项目
水质参数
BOD5
=10000mg/L
PH
6.0～9.0
CODcr
=14000mg/L
大肠菌群数
1.0x105个/L
悬浮物
=2000mg/L
动植物油
=40mg/L
氨氮
=1000mg/L
根据业主提供的相关数据和参照固液分离工艺的行业标准，设计进水水质如下表3-1所示：
3、设计出水水质
处理后的废水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，具体指标如3-2所示：
污染项目
水质参数
污染项目
水质参数
BOD5
20mg/L
PH
6.0～9.0
CODcr
60mg/L
大肠菌群数
104个/L
悬浮物
20mg/L
动植物油
3mg/L
氨氮
8（15）mg/L
4、处理工艺选择
污水处理工艺：
首先应考虑处理工艺的实际效果，使处理工艺的除去效果满足相关要求，出水水质达标；其次还应考虑工艺的可靠性、稳定性。
随外部条件的变化，会在水质水量上产生一定的变化，因此要求系统稳定、可靠的工艺。
在保证达标前提下，则应考虑工艺的经济指标、占地面积、运行管理等问题做到投资少、占地面积小、运行费用低的工艺为设计指导思想。
牧场的废水主要是以有机物为主，BOD5/CODcr=0.5～0.53，污水具有较好的生化性，但因水质、水量变化较大和有机物浓度较高，如单采用好氧工艺很难使出水水质达标。
从目前国内外对高浓度废水处理的研究成果和实际工程运行效果来看，厌氧污泥法对CODcr的去除率远高于好氧活性污泥法，这主要是因为好氧生物在分解消耗废水中的有机物时，需消耗大量的氧气。
如进水有机物含量过高，污泥无法承受高负荷有机物冲击。
水中溶解氧急剧下降，导致活性污泥失效，无法达到预期处理效果。
因此本设计采用“水解酸化+UASB”两项厌氧工艺，并采用缺氧、好氧与MBR膜生物反应器相结合的好氧工艺，保障氨氮的去除，让最终的出水达标排放（或回用）。
5、工艺流程示意图
具体工艺流程如下图3-3所示：
干清废水
1000m3/d
集水池
干粪
干湿分离棚
干湿分离
废水
缓冲池
格栅池
聚丙烯酰胺加药系统
初沉池
污泥外运
污
泥
调节池
脱水机
水下搅拌系统
水解酸化池
沼气燃烧系统
污泥浓缩池
水下搅拌系统
剩余污泥
UASB厌氧
水下搅拌系统
剩余污泥
缺氧池
混合液回流
碱度补充系统
曝气池
好氧曝气系统
污泥回流
MBR曝气系统
MBR膜池
MBR药洗系统
消毒杀菌系统
消毒池
排放或回用
工艺流程图（3-3）
6、工艺流程介绍
1．废水的处理
干清粪的废水通过管网或暗沟收集进入集水池，利用干湿分离机进行干湿分离，分离后的干粪进行发酵外销，废水进入缓冲池通过水泵匀速提升到调节气池，进行水质水量的调节；然后通过重力自流进入水解酸化池和UASB厌氧池进行两项厌氧反应处理，在此去除大部分有污染物；再进入缺氧池分解处理后，进入曝气池进一步去除废水中的大部分污染物；最后进入MBR池进行深度处理，去除水里的污染物；最后通过消毒池消毒杀菌处理后，使用水泵提升排放或回用。
2．污泥的处理
初沉池、UASB厌氧和MBR膜池内的污泥，通过刮吸泥机、污泥泵提升到污泥浓缩池通过脱水机脱水后外运处理；MBR膜池内的上清液回流至缺氧池再次处理。
7、各单元设计
1．缓冲池
为缓解干湿分离机出水水量的大幅度波动，使后续设备能够正常运行，故需设置缓冲池。
设计参数：
水量1000m3/d
构筑物尺寸：
L×B×H=20.0×15.0×5.5m，有效水深5.0米
有效容积：
V=1500m3
主要设备：
提升泵:
2台，配配有起吊系统（1备1用），单台流量Q=50.0m3/h，扬程H=18m，功率N=11Kw；
超声波液位控制器1套；
结构：
设计构筑物采用半地埋式钢筋砼结构，超地平面0.5m,墙壁厚为300mm，池底厚为350mm，池内采用拉梁和柱体。
缓冲池定期进行清渣，其渣作堆肥处理。
2．格栅池
作用：
作为废水预处理初级阶段，在进入调节池之前，通过设置格栅截留杂质和大颗粒悬浮物等，减轻后续设施处理负荷。
设计参数：
水量1000m3/d，栅前水深1.0m；
工艺尺寸：
L×B×H=4.0×1.0×4.5m；
主要设备：
人工粗格栅1套，密度10mm间距，不锈钢材质；
转鼓细格栅机1套，型号ZGGS-1000，功率0.75kw。
结构：
设计构筑物采用半地埋式砖混结构，超地平面0.5m,墙壁厚为240mm，池底厚为200mm，采用防渗水泥砂浆抹面。
根据截留情况定期清理，减轻后续负荷。
3．初沉池
初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。
废水经初沉后，约可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%，按去除单位质量BOD或固体物计算，初沉池是经济上最为节省的净化步骤，对于生活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理。
初沉池的主要作用如下。
（1）去除可沉物和漂浮物，减轻后续处理设施的负荷。
（2）使细小的固体絮凝成较大的颗粒，强化了固液分离效果。
（3）对胶体物质具有一定的吸附去除作用。
（4）一定程度上，初沉池对水质起到一定程度的均质效果。
减缓水质变化对后续生化系统的冲击。
（5）有些废水处理工艺系统将部分二沉池污泥回流至初沉池，发挥二沉池污泥的生物絮凝作用，可吸附更多的溶解性和胶体态有机物，提高初沉池的去除效率。
另外，还可在初沉池前投加含铁混凝剂，强化除磷效果。
设计处理量:
1000m3/d
停留时间：
5.4hr
构筑物尺寸：
L×B×H=8.0×7.0×4.5m，有效水深4.0米
表面负荷：
1.68m3/m2.h
配套设备：
刮吸泥机1套，池宽8m,轨距长7m,行走功率0.55kw,吸泥管4*DN50,
真功泵1台（功率5.5kw），吸泥流量20m3/h;
聚丙烯酰胺加药装置1套（功率1.5KW），加药管网1套。
结构：
设计构筑物采用半地埋式钢筋砼结构，超地平面0.5m,墙壁厚为300mm，池底厚为350mm，池内采用拉梁和柱体。
4．调节池
牧场生产过程中排出的废水，水量、水质、温度等水质指标随排水波动较大。
采用调节池进行前期水质调节，使被处理的废水，水质均化，使后续处理设施和管渠不受废水高峰流量或高浓度变化的冲击，使运行稳定。
设计处理量:
1000m3/d
停留时间：
12hr
构筑物尺寸：
L×B×H=12.5×10.0×4.5m，有效水深4.0米
有效容积：
V=500m3
主要设备：
布水系统1套。
提升泵2台，配有起吊系统（一备一用），Q＝50m3/h,P＝11KW，H=16m；
超声波液位控制器2套；
结构：
设计构筑物采用半地埋式钢筋砼结构，超地平面0.5m,墙壁厚为300mm，池底厚为350mm，池内采用拉梁和柱体。
5．水解酸化池
水解酸化一种生物氧化方式，在没有外源最终电子受体的条件下，化能异养型微生物细胞对能源有机化合物的氧化与内源的有机化合物的还原相耦合，一般并不发生经包含细胞色素等的电子传递链上的电子传递和电子传递磷酸化，而是通过底物（激酶的底物）水平磷酸化来获得代谢能ATP；能源有机化合物释放的电子一级电子载体NAD（nicotinamideadeninedinucleotide，一种转递电子的辅酶），以NADH的形式直接将电子交给内源的有机受体而再生成NAD，同时将后者还原成水解酸化产物（不完全氧化的产物，有利于后续的好氧段处理）。
细胞中的NAD是有限的，如果作为一级电子载体的辅酶NAD不能得到再生，有效的电子载体就会愈来愈少，脱氢反应就不能持续进行下去了。
因此辅酶NAD的再生是生物氧化（包括发酵）继续进行下去的必要条件。
作用：
减小有机物分子量，产生不完全氧化的产物，有利于后续的好氧段处理。
设计处理量:
1000m3/d
停留时间：
12hr
构筑物尺寸：
L×B×H=12.5×10.0×4.5m，有效水深4.0米
有效容积：
V=500m3
主要设备：
水解搅拌系统3套（配配有起吊系统）；
水解酸化专用填料125m2；
水解酸化填料支撑250m2.
结构：
设计构筑物采用半地埋式钢筋砼结构，超地平面0.5m,墙壁厚为300mm，池底厚为350mm，池内采用拉梁和柱体。
6．UASB厌氧
废水在温度控制稳定后，经过提升泵将定量的水送入设置在反应器底部的旋转式布水器。
由于布水器设计顾及到反应器底部的每一个平方面上，能保证进水十分均匀的分布和废水上升流速的稳定均匀。
废水在UASB底部的污泥床中与厌氧污泥接触，通过厌氧菌的生化分解作用将水中的部分污染物进行分解转化为甲烷和小分子有机物，并在水力作用下上升与悬浮污泥层的污泥进一步反应，这样能保证水中的污染物浓度达到出水的污染物浓度要求。
废水、沼气和附着着气体的污泥在水力作用下上升到设置在反应器上部的三相分离器。
混合液首先在三相分离器下部的折板进行脱气和收集，气体被沼气收集管道收集到水封罐后高空排放或引燃。
固液混合物进入三相分离器的沉淀区进行污泥和水的沉淀分离。
废水通过溢流槽收集导出UASB系统，沉淀下来污泥通过折板斜坡回流到下部的污泥区，保证反应器的稳定运行微生物与污水中的有机物进行接触吸附分解有机物，从而达到处理的目的。
厌氧反应器设备主要有设备本体、旋转布水器、水封罐、三相分离器、厌氧生物菌载体及循环回流泵组成部分.
设计处理量:
1000m3/d
设计参数：
进水浓度CODcr=18000mg/l；
CODcr去除率70％；
容积负荷Nv=2.5kgCOD/m3.d；
产气率r=0.2m3/kgCOD；
厌氧反应器工艺构造设计计算
总容积计算：
V=QSr/Nv
式中：
Q——设计处理流量，m3/d
Sr——去除的有机污染物浓度，kg/m3
Nv——容积负荷，kgCOD/（m3.d）
则V=1000×18×70％/2.5=5040m3
工艺尺寸：
L×B×H=20.0×19.4×7.0m，两座，有效水深6.5米，2座。
两座有效容积：
V=5040m3;
主要设备：
厌氧反应器本体：
2套；
三相分离器：
80套；
水封罐：
2套；
旋转布水器：
2组；
高效厌氧菌：
2批；
污泥泵：
4台配有起吊系统（单池一备一用），Q=20m3/h,H=15m，P=2.5KW；
沼气燃烧系统：
1套；
气液分离系统：
1套；
贮气柜：
1套；
排气装置：
60套；
结构：
设计构筑物采用半地埋式钢筋砼结构，超地平面0.5m,墙壁厚为300mm，池底厚为350mm，池顶板现浇厚度为150mm,池内采用拉梁和柱体。
7．缺氧池
缺氧过程：
控制溶解氧=0.5mg/L，由于兼性脱氮菌的作用利用进水中的COD成分作为氢供给体（有机碳源），将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气排入大气，达到NH3-N的无害化降解，同时利用厌氧生物处理反应过程中的产酸阶段，一些复杂的大分子稠环化合物在产酸菌作用下被分解成低分子有机物，改善污水的可生化性能。
反应式为：
设计处理量:
1000m3/d
停留时间：
12hr
构筑物尺寸：
L×B×H=12.5×10.0×4.5m，有效水深4.0米
有效容积：
V=500m3
结构：
设计构筑物采用半地埋式钢筋砼结构，超地平面0.5m,墙壁厚为300mm，池底厚为350mm，池顶板现浇厚度为150mm,池内采用拉梁和柱体。
主要设备：
搅拌机系统：
3套（配有起吊系统）
8．曝气池
曝气池通俗的将就是给池子进行曝气来对污水进行净化。
因为池内维持一定的污泥浓度，曝气可以为大量的好氧微生物生长提供良好的环境，进而为这些微生物处理污水提供条件。
曝气过程实际是空气氧化水，发生如下反应：
Fe2++O2+H2O=FeO（OH）沉淀+O2+H2O=Fe（OH）3沉淀，分离了曝气池中的亚铁、锰等，同时砷等会发生共沉淀，经分离后达到净化水质目的。
曝气池是污水的生化处理阶段.污水的生化处理段是污水处理的最重要的一环.在曝气处理过程中,水池中的好氧细菌可以将污水中的有机污染物降解消化从而使污水得到净化.好氧细菌在水生要生存就需要氧气.曝气的目的就是要提高水中溶解氧的含量从而提高好氧细菌的活性。
设计处理量:
1000m3/d
水力停留时间：
20h
有效容积：
V=830m3
构筑物尺寸：
L×B×H=20.0×10.5×4.5m,有效水深4.0米
结构：
设计构筑物采用半地埋式钢筋砼结构，超地平面0.5m,墙壁厚为300mm，池底厚为350mm，池内采用拉梁和柱体。
设备选型：
混合液回流泵2台，配有起吊系统（一备一用），Q＝42m3/h,P＝7.5KW，H=16m。
布水管：
1套；
微孔曝气器：
1组，规格Ф220mm，单个服务面积0.3m2；
好氧生物菌种：
1批；
好氧曝气系统：
罗茨风机，共2台（一备一用），单台风量Q=26.0m3/min，压力50Kpa，功率P=22Kw。
含消声、净气装置等；
污泥泵：
2台，配有起吊系统（一备一用），Q=20m3/h,H=15m，P=2.5KW;
碱度补充系统：
2套（一备一用），P=0.75KW,含加药箱、加药泵；
碱储存罐：
5m3,1套，不锈钢内衬防腐。
9．MBR膜池
膜-生物反应器（MembraneBio-Reactor,MBR）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。
以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。
主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。
膜生物反应器系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至8000~10,000mg/L，甚至更高；污泥龄（SRT）可延长至30天以上。
膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。
设计处理量:
1000m3/d
有效容积：
V=360m3
构筑物尺寸：
L×B×H=10.×9.0×4.5m,有效水深4.0米
结构：
设计构筑物采用半地埋式钢筋砼结构，超地平面0.5m,墙壁厚为300mm，池底厚为350mm，池内采用拉梁和柱体。
设备选型：
布水管：
1套；
MBR曝气系系：
罗茨风机，共2台（一备一用），单台风量Q=26.0m3/min，压力50Kpa，功率N=22Kw。
含消声、净气装置等；
MBR成套设备：
按照膜运行通量为350L/m2·d进行设计选型，共需6套膜组件;
抽吸系统：
自吸泵2台（一备一用），自吸吸程>6米，流量=57m3/h，功率18.5KW;
MBR反洗泵：
2台（一备一用），Q＝80m3/h,P＝45KW，H=16m；
反洗加药系统：
2套，含加药箱、加药泵；
外回流泵：
2台配有起吊系统（一备一用），Q=42m3/h,H=15m，P=11KW.
10．消毒池
出水消毒处理，杀死废水中有毒有害病菌，使废水综合利用。
设计参数：
采用二氧化氯粉剂消毒，对于养殖场废水而言，加药量为10mg/L，消毒接触时间2.8h，则有效容积为140m3。
设计处理量:
1000m3/d
构筑物尺寸：
L×B×H=10.0×3.5×4.5m，有效水深4米；
有效容积：
V=140m3；
结构：
设计构筑物采用半地埋式钢筋砼结构，超地平面0.5m,墙壁厚为300mm，池底厚为350mm，池内采用拉梁和柱体。
设备选型：
出水泵：
2台配有起吊系统（一备一用），流量Q=50.0m3/h，扬程H=15m，功率N=11.0Kw；
消毒杀菌加药系统：
1套，N=1.5kw（含加药箱、计量泵等）。
11．污泥浓缩池
接纳来自UASB厌氧池和MBR膜池的多余污泥。
为带式脱水系统连续运行起到缓冲作用。
构筑物尺寸：
L×B×H=6.0×6.0×5.0m；
有效容积：
V=162m3；
结构：
设计构筑物采用半地埋式钢筋砼结构，超地平面0.5m,墙壁厚为300mm，池底厚为350mm，池内采用拉梁和柱体。
设备选型：
带式脱水系统:
1套，带宽1000mm，P=15KW；
布水管：
1套。
12．设备房
采用砖混结构，室内分为：
风机区域，加药系统区域，控制柜系统区域和办公化验区域等。
压泥间尺寸：
25m2×7m（两层）；
电控室尺寸：
25m2×3.5m；
加药间尺寸：
50m2×3.5m；
风机房尺寸：
30m2×3.5m；
化验室尺寸：
20m2×3.5m。
8、主要构筑物和设备清单
1.主要构筑物清单
序号
构（建）筑物名称
规格尺寸
数量
结构
1
缓冲池
20.0×15.0×5.5m
1座
半地埋，钢筋砼结构
2
格栅池
4.0×1.0×4.5m
1座
半地埋，钢筋砼结构
初沉池
8.0×7.0×4.5m
1座
半地埋，钢筋砼结构
3
调节池
12.5×10.0×4.5m
1座
半地埋，钢筋砼结构
4
水解酸化池
12.5×10.0×4.5m
1座
半地埋，钢筋砼结构
5
UASB反应池
20.0×19.4×7.0m
2座
半地埋，钢筋砼结构
6
缺氧池
12.5×10.0×4.5m
1座
半地埋，钢筋砼结构
7
曝气池
20.0×10.5×4.5m
1座
半地埋，钢筋砼结构
8
MBR膜池
10.×9.0×4.5m
1座
半地埋，钢筋砼结构
9
消毒池
10.0×3.5×4.5m
1座
半地埋，钢筋砼结构
10
污泥浓缩池
6.0×6.0×5.0m
1座
半地埋，钢筋砼结构
11
设备房
压泥间
25m2×7m（两层）
1座
地上，框架结构
电控室
25m2×3.5m
1座
地上，框架结构
加药间
50m2×3.5m
1座
地上，框架结构
风机房
30m2×3.5m
1座
地上，框架结构
化验室
20m2×3.5m
1座
地上，框架结构
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