養(yǎng)豬場廢水處理課程設(shè)計

沈陽化工大學養(yǎng)豬場廢水處理課程設(shè)計說明書院系：環(huán)境與安全工程學院專業(yè)：環(huán)境工程班級：環(huán)工1301學生姓名：羅軍指導教師：彭新晶設(shè)計時間：2016.9.1成績：目錄一．工程設(shè)計概述 11.1廢水排放的危害及工程建設(shè)的必要性 11.2工程概況 2二．設(shè)計依據(jù)和原則 22.1設(shè)計依據(jù) 22.2設(shè)計原則 2三．工程建設(shè)規(guī)模及目標 33.1廢水種類及設(shè)計水量 33.1.1廢水種類 33.1.2設(shè)計水量 33.2設(shè)計水質(zhì) 33.2.1廢水進水水質(zhì) 33.2.2廢水出水水質(zhì) 43.3排放標準 4四．處理工藝的選擇與確定 44.1可行性方案確定 44.1.1預(yù)處理工藝的選擇 44.1.2厭氧工藝的選擇 54.1.3好氧工藝的選擇 64.1.4污泥處理工藝選擇 64.2工藝流程的確定 64.3主要構(gòu)筑物的選擇 84.3.1格柵 84.3.2初沉池 104.3.3水解酸化池 114.3.4穩(wěn)定池 11五．工藝設(shè)計與計算 115.1SBR工藝計算數(shù)據(jù)和條件 135.1.1設(shè)計參數(shù) 135.1.2設(shè)定條件 145.1.3水質(zhì)進水條件 145.2SBR工藝計算 155.2.1調(diào)節(jié)池的容積： 155.2.2活性污泥量(以MLSS計) 155.2.3剩余污泥量 165.2.4排水及排泥系統(tǒng) 165.2.5關(guān)于脫氮除磷效果的說明 175.3需氧量及曝氣系統(tǒng)設(shè)計計算 175.3.1需氧量 175.3.3空氣管計算 195.3.4UASB池 195.3.5鼓風設(shè)備 205.4污泥的處理 20六．參考文獻 21養(yǎng)豬場廢水處理課程設(shè)計前言隨著人口的增加和經(jīng)濟的發(fā)展，人們消耗的肉類越來越多，養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)在不斷的發(fā)展，養(yǎng)殖廠數(shù)量上不斷的增多排污量越來越嚴重，隨著人們對環(huán)境問題的認識不斷的在進步要求處理指標也越來嚴格。養(yǎng)殖業(yè)是我國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的重要組成部分,也是日常食品的重要供給，而隨著我國改革開放和經(jīng)濟發(fā)展,在大、中城市周邊建設(shè)了一批規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場以及畜禽專業(yè)養(yǎng)殖區(qū)和農(nóng)村個體戶養(yǎng)殖廠,這些養(yǎng)殖廠產(chǎn)生的大量糞便和污水有些沒有經(jīng)過處理，有些處理不達標，農(nóng)村個體戶分布廣泛污水產(chǎn)量小，給污水處理帶來一定的困難，這些污水直接排入地表河流中；造成地表水、地下水、土壤和環(huán)境空氣的嚴重污染,直接影響了人們的身體健康和正常生產(chǎn)生活,給周圍城市區(qū)域環(huán)境和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的壓力。養(yǎng)殖廢水的處理亟不可待。一．工程設(shè)計概述養(yǎng)殖場規(guī)模大小是養(yǎng)殖3萬頭豬，以每頭豬產(chǎn)生廢水量21.63L/d計算，該養(yǎng)殖場每天產(chǎn)生的污水是650噸/天，這些廢水主要是動物尿液和沖洗動物的糞便產(chǎn)生的，還有部分食物殘渣。1.1廢水排放的危害及工程建設(shè)的必要性該養(yǎng)殖場排放的污水COD含量高在10000mg/L，BOD5含量高在5000mg/L，固體雜質(zhì)和懸浮物高SS是12000mg/L，含氮在150mg/L，PH在7-9,廢水中含有大量的細菌和寄生蟲和病原體，還有消毒劑，殘留的獸藥.如果不經(jīng)過處理直接排放到附近的河流中，高濃度的污染物會污染河水，使河流中的生物種類和數(shù)量減少，破壞生態(tài)環(huán)境，威脅到附近居民的生存環(huán)境，會導致河水發(fā)臭，色度改變。污水中的固體物質(zhì)進入河流影響河流透光度，影響水生植物的生長。大量的含氮物質(zhì)會使河流富營養(yǎng)化使魚蝦滅絕，水生植物種類減少，藻類大量繁殖，最后河流成為一條死河，廢水中的PH偏高影響生物的繁殖。廢水中大量的病原體會引起疾病的傳播，影響附近居民的正常生活。綜上所述該養(yǎng)殖場的污水處理亟1.2工程概況設(shè)計規(guī)模為650噸/天養(yǎng)殖廢水處理站，養(yǎng)殖生豬3萬頭，處理后達到行業(yè)標準排放。二．設(shè)計依據(jù)和原則2.1設(shè)計依據(jù)污水處理的依據(jù)：（1）《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ497-2009）（2）《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001）（3）《給水排水設(shè)計手冊》（4）《水污染控制工程》第四版上下冊（5）廠家提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2.2設(shè)計原則1依據(jù)國家的法律法規(guī)和環(huán)境保護政策，養(yǎng)殖行業(yè)的排污標準和土建電器標準進行設(shè)計。2在選擇工藝流程時要考慮企業(yè)所在地的氣候和其他自然條件，結(jié)合進水水質(zhì)和排水水質(zhì)的國家要求，選擇工藝技時要選擇可靠、節(jié)能處理效果穩(wěn)定，運行時間長，操作管理簡單，工程投資和運行費用低，工藝占地面積小；3優(yōu)先選擇高效節(jié)能，性能可靠、自動化程度高，消耗人力少的工藝。4廠區(qū)布局合理，功能齊全。在便于施工安裝和維修的前提下，使處理構(gòu)筑物盡量集中，布置緊湊，節(jié)約用地，保證綠化面積，同時留有適當?shù)陌l(fā)展余地。5設(shè)計時應(yīng)該考慮環(huán)境污染，噪聲污染，不產(chǎn)生異味，不影響周圍環(huán)境；6畜禽糞便盡資源化，無害化，變廢為寶，廢物利用，回歸大自然。三．工程建設(shè)規(guī)模及目標設(shè)計規(guī)模為650噸/天養(yǎng)殖廢水處理站，處理排放達到達到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001）。3.1廢水種類及設(shè)計水量3.1.1廢水種類生豬養(yǎng)殖場廢水的來源主要是糞便產(chǎn)生的大量廢水，沖洗豬舍廢水。少量工人生活污水。（1）水量大、水力沖擊負荷強；（2）廢水中常伴有重金屬、殘留的獸藥、消毒水以及各種人畜共患病原體；（3）廢水的可生化性較好(BOD/COD=0.5)，水解、酸化快，沉淀性能好；(4)養(yǎng)殖場排放的污水COD含量高在10000mg/L，BOD5含量高在5000mg/L，固體雜質(zhì)和懸浮物高SS是12000mg/L，含氮在150mg/L，PH在7-9。3.1.2設(shè)計水量養(yǎng)殖場規(guī)模大小是養(yǎng)殖3萬頭豬，以每頭豬產(chǎn)生廢水量21.63L/d計算，該養(yǎng)殖場每天產(chǎn)生的污水是650噸/天，污水處理廠24小時的在工作。平均日流量：650/24=27.1m33.2設(shè)計水質(zhì)3.2.1廢水進水水質(zhì)表1.進水水質(zhì)項目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)PH廢水10000500012000150307~93.2.2廢水出水水質(zhì)該養(yǎng)殖污水處理廠排放的水直接排入附近的河流中，排放標準應(yīng)該執(zhí)行行業(yè)標準，排水標準執(zhí)行《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001）。表2.設(shè)計出水水質(zhì)項目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)PH出水400150200808.06~93.3排放標準養(yǎng)殖污水處理廠排放的水直接排入附近的河流中，排放標準應(yīng)該執(zhí)行行業(yè)標準，排水標準執(zhí)行《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001）。四．處理工藝的選擇與確定養(yǎng)豬場排出的糞、尿及廢水中含有大量有機物、磷、氮、懸浮物及致病菌等，對環(huán)境污染很大。進水水質(zhì)污染物濃度高，BOD/COD=5000/10000=0.5>0.3可生化性良好，可以采用生物法處理，由于有機物濃度高，想要達到排放標準，污染物去除率高，但是單一工藝去除率達不到要求，所以必須選擇多級處理工藝組合才能達到出水標準。根據(jù)養(yǎng)殖行業(yè)處理例子和國內(nèi)外工程實踐資料，和該企業(yè)污水性質(zhì)，該養(yǎng)殖企業(yè)污水處理工藝選用“預(yù)處理+厭氧+好氧+污泥處理”的基本工藝流程。4.1可行性方案確定4.1.1預(yù)處理工藝的選擇廢水中含有大量的糞便，食物殘渣和一些不溶于水的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不處理會堵塞管道和水泵，影響后面的工藝處理，水量不穩(wěn)定和溫度高給很強工藝造成了許多不穩(wěn)定性，所以選擇預(yù)處理工藝為后面的處理提供一個安全穩(wěn)定的條件。1格柵廢水中含有大量的糞便，食物殘渣和一些不溶于水的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不處理會堵塞管道和水泵，影響后面的工藝處理，利用格柵可以除去一些懸浮物質(zhì)，因為懸浮物顆粒比較大選擇粗格柵。2初沉池養(yǎng)殖廠排放的廢水中懸浮物濃度較高，需要采用沉淀池處理懸浮物質(zhì)。初沉池主要去除廢水中密度大的無機固體懸浮物進行沉淀分離，污水進入初次沉淀池后流速迅速減小至0.03m/s以下，速度降低減小了水流夾帶懸浮物的能力，使懸浮物在重力作用下沉淀下來成為污泥，相對密度小于1的細小漂浮物則浮至水面形成浮渣而除去。沉淀池按水流方向來區(qū)分為平流式、豎流式及輻流式等三種。（1）平流式沉淀池優(yōu)點：對沖擊負荷和溫度變化的適應(yīng)能力強，沉淀效果好，施工簡單，造價低。缺點：采用多斗排泥時，每個泥斗需單獨設(shè)置排泥管，操作工作量大；采用機械排泥時，設(shè)備易被腐蝕。適用條件適用地下水位較高以及地質(zhì)較差的地區(qū)；適用于大、中、小型污水處理廠。（2）輻流式沉淀池：優(yōu)點采用機械排泥，運行較好，管理也較簡單。缺點:池水水流速度不穩(wěn)定；機械排泥設(shè)備復雜，對施工技術(shù)要求高。適用條件：適用大、中型污水處理廠。（3）豎流式沉淀池：優(yōu)點排泥方便，管理簡單，占地面積小。缺點:對沖擊負荷和溫度變化的適應(yīng)能力較差；造價高；池徑不宜太大。適用條件：適用水質(zhì)不好的小型污水處理廠。該養(yǎng)殖場污水處理主要是BODCOD，水流量小，屬于小型污水處理廠，對比三種沉淀池的優(yōu)缺點，選擇平流式沉淀池。4.1.2厭氧工藝的選擇厭氧生物處理適用于高濃度有機廢水（CODcr>2000mg/L,BOD5>1000mg/L）。它是在無氧條件下，靠厭氧細菌的作用分解有機物。在這一過程中，參與生物降解的有機基質(zhì)有50％～90％轉(zhuǎn)化為沼氣（甲烷），而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料。厭氧生物處理包括多種方法，有化糞池、厭氧生物濾池、厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）、厭氧膨脹床、厭氧流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤和兩相厭氧法等。廢水的厭氧處理方法主要有傳統(tǒng)消化法、厭氧生物濾池法、厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）。選擇升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB），UASB工藝有機負荷高，大部分有機物被轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳除去，對BOD的去除率是70%-80%對,COD的去除率是80%-90%，對SS的去除率是30%-50%。4.1.3好氧工藝的選擇氧化溝法、傳統(tǒng)活性污泥法、生物濾池法、接觸氧化法、序列間歇式活性污泥法（SBR），這五種是在養(yǎng)豬場廢水處理中應(yīng)用比較多的好氧反應(yīng)器。SBR：序批式活性污泥處理系統(tǒng)（簡稱SBR）屬于“注水-反應(yīng)-排水”類型的反應(yīng)器，在流態(tài)上屬于完全混合，是通過其主要反應(yīng)器-曝氣池的運行操作而實現(xiàn)的，有機物隨著時間的推移濃度逐漸減少。其操作流程，是由進水、反應(yīng)、沉淀、出水、閑置等五個基本過程所組成。這五個工序都在曝氣池這一個反應(yīng)器內(nèi)運行、實施，運行操作的。不需要設(shè)沉淀池，各階段時間根據(jù)需要可以調(diào)節(jié)。結(jié)合實際和工藝特點好氧工藝選擇SBR。4.1.4污泥處理工藝選擇該養(yǎng)殖企業(yè)污泥產(chǎn)量少，采用重力濃縮，處理以后送垃圾填埋場衛(wèi)生填埋。4.2工藝流程的確定本次處理工藝采用預(yù)處理+UASB+SBR+污泥處理為主體的生化處理方法，工藝流程圖如下：格柵初沉池格柵初沉池水解酸化池UASB沼氣氣液分離脫硫塔儲氣罐SBR消毒池污泥濃縮處理穩(wěn)定池進水去鍋爐房去填埋場出水鼓風機污泥污泥圖1.養(yǎng)豬場廢水處理工藝流程圖工藝流程圖中構(gòu)筑物功能介紹：格柵：廢水中含有大量的糞便，食物殘渣和一些不溶于水的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不處理會堵塞管道和水泵，影響后面的工藝處理，利用格柵可以除去一些懸浮物質(zhì)。初沉池：主要去除廢水中密度大的無機固體懸浮物進行沉淀分離，去除SS。水解酸化池：調(diào)節(jié)水質(zhì)的PH，添加污泥利用微生物作用和物理化學作用將大分子有機物水解成小分子有機物，提高后面工藝中微生物分解有機物的效率。穩(wěn)定池：調(diào)節(jié)水量的大小使水的流量穩(wěn)定。沼氣氣液分離：把收集到的氣體進行氣體和液體分離。脫硫塔：將脫水后的氣體進行脫硫處理去除硫化氫和一些有毒有害氣體。儲氣罐：加工后的氣體進行裝罐。污泥濃縮處理：把各部分的產(chǎn)生污泥送到污泥房里進行加工處理。消毒池：加消毒劑進行處理，殺死水中的病菌和致病菌種。鼓風機房：提供空氣，把空氣通入SBR中。4.3主要構(gòu)筑物的選擇1.設(shè)計流量確定：平均流量：Qa=650/24m3/h=27.1m3/h=0.0076m3/s=7.6L/s總變化系數(shù)：式中：Qa－平均流量，L/s；則：設(shè)計最大流量Qmax：Qmax=Kz×Qa=2.17×650=1410.5m3/d=58.8m3/h=0.017m3/s4.3.1格柵該養(yǎng)殖企業(yè)排放的廢水中含有糞便和食物殘渣，固體顆粒比較大采用粗格柵。格柵間隙b=60mm=0.006m，格柵的柵條斷面形狀采用正方形，采用機械清渣，安裝傾斜角為70度，進水流速v=0.8m/s，工作臺超高水位水位1.6m,柵條寬S=0.01m,設(shè)柵前水位為h=0.5m,Qmax=0.017m3/s(1)格柵槽總寬度B=S(n-1)+b*n取n=7則柵槽的寬度一般比格柵寬0.2-0.3m，取柵槽的實際寬度為B=0.40m(2)過格柵水頭損失過格柵水頭損失h2h取條斷面形狀是正方形，h格柵后槽的總高度格柵前渠道超高，取H=h+h格柵槽的總長度L=0.41+0.205+1.0+1.5/tan20=5.8m每日柵渣量小于0.2，采用人工清渣。4.3.2初沉池平流式沉沙池設(shè)計參數(shù)污水在池內(nèi)流速v=0.2m/s；取時間t=60s;有效水深h2=0.5m,Qmax=0.017m3（1）沉淀部分的長度L:L=v*t=0.2=0.2*60=12m（2）水流斷面面積A:（3）池總寬度B:B=A/h2（4）貯砂斗所需容積V：貯砂斗各部分尺寸計算設(shè)貯砂斗底寬，斗壁與水平面的傾斜角為；則貯砂斗的上口寬：貯砂斗的容積：4.3.3水解酸化池設(shè)停留時間HRT=5h,反應(yīng)容積取池寬6m,長10m,有效水深5m,超高0.5m.4.3.4穩(wěn)定池取池寬6m,長10m,有效水深5m,超高0.5m.五．工藝設(shè)計與計算本設(shè)計中設(shè)有粗格柵一道，SS去除率為10%。。平流式沉淀池處理對象是懸浮物質(zhì),對SS的去除率為40%~55%，同時對BOD5的去除率為10%~30%，本次設(shè)計中對SS的去除率取50%，對BOD5的去除率取25%，COD的去除率取20%。水解酸化池對COD、BOD5、SS的去除率都比較低。UASB工藝對COD的去除率為80%~90%，對BOD5的去除率為70%~80%，對SS的去除率為30%~50%，本次設(shè)計取COD的去除率為85%，BOD5的去除率為75%，SS的去除率為45%。SBR工藝對COD的去除率為90%以上，對BOD5的去除率為85%，對SS的去除率為90%~95%。本次設(shè)計取COD的去除率為90%，BOD5的去除率為85%，SS的去除率為94%。此次工藝流程進行去除率計算，計算結(jié)果見下表:表3.工藝構(gòu)筑物的進水出水水質(zhì)表項目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)格柵進水1000050001200015030出水10800去除率10%初沉池進水1000050001080015030出水800037505400去除率20%25%50%水解酸化池進水800050005400出水720045005022去除率10%10%7%UASB池進水720045005022出水108011252762去除率85%75%45%SBR池進水10801125276215030出水108112.516637.54.5去除率90%85%94%75%85%5.1SBR工藝計算數(shù)據(jù)和條件5.1.1設(shè)計參數(shù)(1)設(shè)計溫度T=20；(2)日最大設(shè)計水量Qmax=2.17Q=2.17650m3/d=58.8m3/h=0.017m3/s。在低負荷運行時，每流入1KgSS約為0.75Kg污泥量5.1.2設(shè)定條件反應(yīng)池數(shù)4池反應(yīng)池水深H=6m活性污泥界面上的最小水深0.6m排出比m=1/4MLSS濃度CA=5000mg/lBOD-SS負荷L=0.10KgBOD/Kg·SS·dSBR容積10*6*6。體積是600m5.1.3水質(zhì)進水條件SBR池項目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)進水10801125276215030出水108112.516637.54.5去除率90%85%94%75%85%表4.SBR進水和出水水質(zhì)表5.2SBR工藝計算設(shè)單個SBR反應(yīng)池運行周期為8小時。進水（厭氧)1小時，反應(yīng)（曝氣）4小時，沉淀(缺氧）2小時，排水排泥1小時。低污泥負荷下有利于硝化菌、反硝化菌等自養(yǎng)菌的生長。設(shè)計取Ns=0.1KgBOD5/（KgMLSS·d）。設(shè)置4個反應(yīng)池，反應(yīng)池前設(shè)一個調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池與曝氣沉砂池相連。當前一個反應(yīng)池運行2小時后，下一個反應(yīng)池開始運行。也就是說每周期從調(diào)節(jié)池注入一個SBR反應(yīng)池的水量相當于2小時內(nèi)從沉砂池流進調(diào)節(jié)池的平均水量。5.2.1調(diào)節(jié)池的容積：以3小時內(nèi)流進調(diào)節(jié)池的平均水量計算調(diào)節(jié)池的體積，這樣既可對因上游來水不均勻造成的水位波動起到緩沖作用（KZ=2.17），又可以保證在有一個SBR反應(yīng)池出現(xiàn)故障時，其它3個反應(yīng)池仍能交替連續(xù)運行。調(diào)節(jié)池尺寸L×B×H=10*5*6,正常運行時最高水深為3.5m，最低水深1.5m，池底出水。出水管（鋼混）流量設(shè)計取排水管管徑DN800mm，采用2根水管排水，設(shè)計流量q=27.1m3/h，v=27.1*236005.2.2活性污泥量(以MLSS計)采用污泥負荷法計算：則總活性污泥量：5.2.3剩余污泥量剩余污泥包括兩部分：a、微生物降解BOD后代謝增殖的污泥量。b、吸附在菌膠團上的不可降解的非揮發(fā)性固體（進水水中的SS）。（1）增殖活性污泥以SS計式中：?f--VSS與SS之比值，取0.6,一般取0.6-0.75；Y--產(chǎn)率系數(shù)，kgVSS/kgBOD5，取0.6,一般取0.5-0.6；Kd--內(nèi)源代謝系數(shù)，取0.06d-1,一般采用0.06-0.1所以，（2）假設(shè)進水中的SS被活性污泥吸附后，能達到排放標準。應(yīng)器中的總污泥量（MLSS-SS）:2060kg5.2.4排水及排泥系統(tǒng)選用電動旋轉(zhuǎn)式潷水器，型號XBS-D-1800。潷水深度2.45m，排水結(jié)束由液位控制。排水管（鋼混）與潷水器相連，每池設(shè)一個排水管。設(shè)計取排水管管徑DN800mm，設(shè)計流量q=27.1m3/h，（實際運行時，排水結(jié)束由SBR池中液位控制）。在池底設(shè)置簡易半圓形集泥槽（），剩余污泥在重力作用下排入集泥井。排泥管管徑DN=300mm，管上安裝流量閥，控制排泥量。SBR反應(yīng)運行時間與水位控制：圖2.SBR反應(yīng)池示意圖進水開始與結(jié)束由水位控制，進水結(jié)束即開始曝氣階段，曝氣結(jié)束由時間控制，沉淀開始到結(jié)束由時間控制，沉淀結(jié)束即開始排水排泥，排水結(jié)束由水位控制。5.2.5關(guān)于脫氮除磷效果的說明有資料顯示SBR處理城市污水的處理效果為：項目CODBOD5TNNH3--NTP去除率82~88%85~93%33~39%53~87%85~99%表5.