50m³/d 養(yǎng)豬廢水處理系統(tǒng)

 

*章  設計基礎

1.1 處理水量

設計處理水量：50m³/d，系統(tǒng)連續(xù)運行，平均每天工作不低于20小時，即每小時處理量為2.5m³/h。

1.2 原水水質(zhì)

廢水種類	PH	CODcr	NH3-N	磷酸鹽
	/	mg/L	mg/L	mg/L
出水標準	6-9	≤12000	≤400	≤300

1.3 出水指標

處理出水達到：《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》(GB18596—2001)，指標如下：

廢水種類	PH	CODcr	NH3-N	磷酸鹽
	/	mg/L	mg/L	mg/L
出水標準	6-9	≤400	≤80	≤8

1.4 養(yǎng)豬場尿液污水處理設備環(huán)評達標設計依據(jù)

●《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）

●《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006）

●《工業(yè)企業(yè)總平面設計規(guī)范》（GB50187-93）

●《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》（GB50062-92）

●《現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》（GB50236-98）

●《中華人民共和國環(huán)境保護法》（1989年12月）

●《中華人民共和國水污染防治法》（1984年11月）

●《中華人民共和國水污染防治法實施細則》（2000年3月）

第二章  工程范圍劃分

（1）、我方負責廢水處理系統(tǒng)的設計、設備供應、安裝調(diào)試及培訓等；

（2）、土建部分由業(yè)主方施工建造，我方提供土建條件圖。

（3）、系統(tǒng)調(diào)試及運行所需的藥劑，由業(yè)主方提供。

（4）、系統(tǒng)用電總線由業(yè)主方引至我方系統(tǒng)電控箱內(nèi)總開關。

（5）、我方管道安裝范圍從調(diào)節(jié)池到活性過濾器出水口結(jié)束。

（6）、業(yè)主方負責協(xié)調(diào)環(huán)保局驗收，我方可給予相應配合。

第三章  設計原則

（1）、結(jié)合當?shù)睾唾F司的環(huán)境要求，按照全面規(guī)劃原則，解決貴司污水排放對水體環(huán)境造成的污染，達到既保護環(huán)境、又zui大程度發(fā)揮工程效益的目的。

（2）、采用節(jié)能、易于管理、技術(shù)*、穩(wěn)妥可靠的處理工藝，確保廢水處理效果。處理設施具有適當?shù)陌踩禂?shù)，各工藝參數(shù)選擇留有富余。

（3）、水處理構(gòu)筑物建筑布局首先考慮的是其實用性，但隨著審美觀的不斷發(fā)展，水處理構(gòu)筑物的布局和外形也要有一定的美觀性，即要和當?shù)丨h(huán)境和建筑相協(xié)調(diào)，又要獨樹一幟，別具一格。

（4）、水處理工程除了一次性投資外，建成后運行費用也要有一定的投資。運行費用主要包括能源消耗、藥品消耗、設備損耗和維修費用。為了降低運行費用，我們在設計時，結(jié)合工程使用情況，選擇一些性能好、能耗低、使用壽命長的設備，在工藝條件許可和確保出水水質(zhì)的情況下，盡量減少藥品的投加，盡量采用動力少的工藝。

（5）、在設計中優(yōu)先采用國內(nèi)成熟、率、低能耗、運行可靠的設備，部分關鍵設備，國內(nèi)產(chǎn)品無法替代的可考慮從國外引進，以延長整個處理系統(tǒng)的使用壽命。

（6）、為了減輕操作人員的勞動強度，zui大限度地減少人為因素的影響，在設計中針對工藝的需要配置自動控制系統(tǒng)，以提升操作條件和管理水平。

第四章  養(yǎng)豬場尿液污水處理設備環(huán)評達標工藝設計

4.1 工藝選擇

養(yǎng)豬場廢水主要污染物為豬的糞尿排泄物及廢水中含有大量有機物、氮、磷、懸浮物及致病菌并產(chǎn)生惡臭。針對廢水特點和廢水污染成分，采用相應的處理方法將其一一去除。廢水中的大量有機物可以通過化糞池及生化處理將其去除，廢水中的氨氮是通過生化系統(tǒng)中的A/O兩段進行回流，實現(xiàn)好氧硝化，兼氧反硝化反應以去除廢水中的氨氮。生物硝化反硝化系統(tǒng)對去除氨氮率可以達到90%以上，剩下的氨氮可以在末端加氯進行脫氮，通過添加的次氯酸鈉還起到殺菌消毒的作用。另外對于廢水中的磷酸鹽超標，可以通過加石灰的方法，使磷酸鹽沉淀下來，zui后通過沉淀池排尿?qū)⑵淙コ?。故本系統(tǒng)選用的處理工藝為A/O+化學除磷+脫氮消毒。

4.2 工藝流程簡易圖

 

 

4.3  主要工藝簡述

4.3.1  A-A-O法同步脫氮除磷工藝

A-A-O工藝，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic*個字母的簡稱。

按實際意義來說，本工藝稱為厭氧-缺氧-好氧法更為確切。

該工藝在厭氧—好氧除磷工藝(A2／O)中加一缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以達到硝化脫氮的目的。 A2/O法的可同步除磷脫氮機制由兩部分組成：一是除磷，污水中的磷在厭氧狀態(tài)下(DO<0.3mg/L)，釋放出聚磷菌，在好氧狀況下又將其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)。二是脫氮，缺氧段要控制DO<0.5 mg/L，由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中BOD作為氫供給體(有機碳源)，將來自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮氣逸入大氣，達到脫氮的目的。

首段厭氧池，流入原污水及同步進入的從二沉池回流的含磷污泥，本池主要功能為釋放磷，使污水中P的濃度升高，溶解性有機物被微生物細胞吸收而使污水中BOD濃度下降；另外，NH3-N因細胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3-N濃度下降，但NO3-N含量沒有變化。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3-N和NO2-N還原為N2釋放至空氣，因此BOD5濃度下降，NO3-N濃度大幅度下降，而磷的變化很小。

在好氧池中，有機物被微生物生化降解，而繼續(xù)下降；有機氮被氨化繼而被硝化，使NH3-N濃度顯著下降，但隨著硝化過程使NO3-N的濃度增加，P隨著聚磷菌的過量攝取，也以較快的速度下降。所以，A2／O工藝它可以同時完成有機物的去除、硝化脫氮、磷的過量攝取而被去除等功能，脫氮的前提是NH3-N應*硝化，好氧池能完成這一功能，缺氧池則完成脫氮功能。厭氧池和好氧池聯(lián)合完成除磷功能。

在好氧池的活性污泥中能積累磷的微生物，可以大量吸收溶解性磷，把它轉(zhuǎn)化成不溶性多聚正磷酸鹽在體內(nèi)貯存起來，zui后通過二次沉淀池排放剩余污泥達到系統(tǒng)除磷的目的。

養(yǎng)豬場尿液污水處理設備環(huán)評達標該工藝的主要特點：

1、污染物去除效率高，運行穩(wěn)定。能較好的耐受沖擊負荷。

2、污泥沉降性能好。

3、厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。

4、脫氮效果受混合液回流比大小的影響,除磷效果則受回流污泥中夾帶DO和硝酸態(tài)氧的影響，因而脫氮除磷效率不可能很高。

5、在同時脫氧除磷去除有機物的工藝中，該工藝流程zui為簡單，總的水力停留時間也少于同類其他工藝.

6、在厭氧—缺氧—好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖，SVI一般小于100，不會發(fā)生污泥膨脹。

7、污泥中磷含量高，一般為2.5％以上。

 

 

4.3.2  化學除磷工藝

磷的去除有化學除磷生物除磷兩種工藝，生物除磷是一種相對經(jīng)濟的除磷方法，但由于該除磷工藝目前還不能保證穩(wěn)定達到0.5mg/l出水標準的要求，所以要達到穩(wěn)定的出水標準，常需要采取化學除磷措施來滿足要求?；瘜W除磷是通過化學沉析過程完成的，化學沉析是指通過向污水中投加無機金屬鹽藥劑，其與污水中溶解性的鹽類，如磷酸鹽混合后，形成顆粒狀、非溶解性的物質(zhì)，這一過程涉及的是所謂的相轉(zhuǎn)移過程，反應方程舉例如式1。

FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl 式1

實際上投加化學藥劑后，污水中進行的不僅僅是沉析反應，同時還進行著化學絮凝反應，所以必須區(qū)分化學沉析和化學絮凝的差異。污水沉析反應可以簡單的理解為：水中溶解狀的物質(zhì)，大部分是離子狀物質(zhì)轉(zhuǎn)換為非溶解、顆粒狀形式的過程，絮凝則是細小的非溶解狀的固體物互相粘結(jié)成較大形狀的過程，所以絮凝不是相轉(zhuǎn)移過程。在污水凈化工藝中，絮凝和沉析都是極為重要的，但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析則用于污水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工藝實現(xiàn)相的轉(zhuǎn)換，則當向污水中投加了溶解性的金屬鹽藥劑后，一方面溶解性的磷轉(zhuǎn)換成為非溶解性的磷酸金屬鹽，也會同時產(chǎn)生非溶解性的氫氧化物(取決于PH值)。另一方面，隨著沉析物的增加及較小的非溶解性固體物聚積成較大的非溶解性固體物，使穩(wěn)定的膠體脫穩(wěn)，通過速度梯度或擴散過程使脫穩(wěn)的膠體互相接觸生成絮凝體。zui后通過固—液分離步驟，得到凈化的污水和固一液濃縮物(化學污泥)，達到化學除磷的目的。根據(jù)化學沉析反應的基礎，為了生成磷酸鹽化合物，用于化學除磷的化學藥劑主要是金屬鹽藥劑和氫氧化鈣(熟石灰)。許多高價金屬離子藥劑投加到污水中后，都會與污水中的溶解性磷離子結(jié)合生成難溶解性的化合物。出于經(jīng)濟原因，用于磷沉析的金屬鹽藥劑主要是Fe3+、Al3+和Fe2+鹽和石灰。這些藥劑是以溶液和懸浮液狀態(tài)使用的。二價鐵鹽僅當污水中含有氧，能被氧化成三價鐵鹽時才能使用。Fe2+在實際中為了能被氧化常投加到曝氣沉砂池或采用同步沉析工藝投加到曝氣池中，其效果同使用Fe3+一樣，反應式如式2、3。Al3++PO43-→AlPO4↓pH=6～7 式2 Fe3++PO43-→FePO4↓pH=5～5.5 式3 與沉析反應相競爭的反應是金屬離子與OH的反應，所以對于各種不同的金屬鹽產(chǎn)品應注意的是金屬的離子量，反應式如式4、5。 Al3++3OH-→Al(OH)3↓ 式4 Fe3++3OH-→Fe(OH)3 式5 金屬氫氧化物會形成大塊的絮凝體，這對于沉析產(chǎn)物的絮凝是有利的，同時還會吸附膠體狀的物質(zhì)、細微懸浮顆粒。需要注意的是有機物在以化學除磷為目的化學沉析反應中的沉析去除是次要的，但在分離時有機性膠體以及懸浮物的凝結(jié)在絮凝體中則是決定性的過程。沉析效果是受PH值影響的，金屬磷酸鹽的溶解性同樣也受PH的影響。對于鐵鹽PH值范圍為5.0～5.5，對于鋁鹽為6.0～7.0，因為在以上PH值范圍內(nèi)FePO4或AIPO4的溶解性zui小。另外使用金屬鹽藥劑會給污水和污泥處理還會帶來益處，比如會降低污泥的污泥指數(shù)，有利于沼氣脫硫等。由于金屬鹽藥劑的投加會使污水處理廠出水中的Cl-或SO2-4離子含量增加。如果沉析藥劑溶液中另外含有酸的話，則需特別加以注意。投加金屬鹽藥劑后相應會降低污水的堿度，這也許會對凈化產(chǎn)生不利影響。當在同步沉析工藝中使用硫酸鐵時，必須考慮對硝化反應的影響。另外，如果污水處理廠污泥用于農(nóng)業(yè)，使用金屬鹽藥劑除磷時必須考慮鋁或者鐵負荷對農(nóng)業(yè)的影響。除了金屬鹽藥劑外，氫氧化鈣也用作沉析藥劑。在沉折過程中，對于不溶解性的磷酸鈣的形成起主要作用的不是Ca2+，而是OH-離子，因為隨著pH值的提高，磷酸鈣的溶解性降低，采用Ca(OH)2除磷要求的pH值為8.5以上。磷酸鈣的形成是按反應式6進行的： 5Ca2++3po43-+OH-→Ca5(PO4)3OH↓ pH ≥8.5 式6 但在pH值為8.5到10.5的范圍內(nèi)除了會產(chǎn)生磷酸鈣沉析外，還會產(chǎn)生碳酸鈣，這也許會導致在池壁或渠、管壁上結(jié)垢，反應式如式7。 Ca2++CO32-→CaCO3 式7 與鈣進行磷酸鹽沉析的反應除了受到PH值的影響，另外還受到碳酸氫根濃度(堿度)的影響。在一定的PH值惰況下，鈣的投加量是與堿度成正比的。對于軟或中硬的污水，采用鈣沉析時，為了達到所要求的PH值所需要的鈣量是很少的，具有強緩沖能力的污水相反則要求較大的鈣投加量?；瘜W沉析工藝是按沉析藥劑的投加地點來區(qū)分的，實際中常采用的有：前沉析、同步沉析和后沉析或在生物處理之后加絮凝過濾。 (1)前沉析前沉析工藝的特點是沉析藥劑投加在沉砂池中，或者初次沉淀池的進水渠(管)中，或者文丘里渠(利用渦流)中。其一般需要設置產(chǎn)生渦流的裝置或者供給能量以滿足混合的需要。相應產(chǎn)生的沉析產(chǎn)物(大塊狀的絮凝體)則在一次沉淀池中通過沉淀而被分離。如果生物段采用的是生物濾池，則不允許使Fe2+藥劑，以防止對填料產(chǎn)生危害(產(chǎn)生黃銹)。前沉析工藝(如圖2所示)特別適合于現(xiàn)有污水處理廠的改建(增加化學除磷措施)，因為通過這一工藝步驟不僅可以去除磷，而且可以減少生物處理設施的負荷。常用的沉析藥劑主要是生灰和金屬鹽藥劑。經(jīng)前沉析后剩余磷酸鹽的含量為1.5-2.5mg/1，完滿足后續(xù)生物處理對磷的需要。 (2)同步沉析同步沉析是使用zui廣泛的化學除磷工藝，在國外約占所有化學除磷工藝的50%。其工藝是將沉析藥劑投加在曝氣池出水或二次沉淀池進水中，個別情況也有將藥劑投加在曝氣池進水或回流污泥渠(管)中。目前很多污水廠都采用，如廣州大坦沙污水處理廠三期就是采用的同步沉析，加藥對活性污泥的影響比較小。 (3)后沉析后沉析是將沉析、絮凝以及被絮凝物質(zhì)的分離在一個與生物設施相分離的設施中進行，因而也就有二段法工藝的說法。一般將沉析藥劑投加到二次沉淀池后的一個混合池(M池)中，并在其后設置絮凝池(F池)和沉淀池(或氣浮池)。對于要求不嚴的受納水體，在后沉析工藝中可采用石灰乳液藥劑，但必須對出水PH值加以控制，比如采用沼氣中的CO2進行中和。采用氣浮池可以比沉淀池更好地去除懸浮物和總磷，但因為需恒定供應空氣而運轉(zhuǎn)費用較高。

4.3.3  氯法除氨及消毒

4.3.3.1折點加氯除氨工藝

當水中有機物主要為氨和氮化物，其實際需氯量滿足后，加氯量增加，余氯量增加，但是后者增長緩慢，一段時間后，加氯量增加，余氯量反而下降，此后加氯量增加，余氯量又上升，此折點后自由性余氯出現(xiàn)，繼續(xù)加氯消毒效果，即折點加氯。原因：當余氯為化合性氯時，發(fā)生反應，使氯胺被氧化為不起消毒作用的化合物，余氯會逐漸減小，但一段時間后，消耗氯的雜質(zhì)消失，出現(xiàn)自由性余氯時，隨加氯量增加，余氯又會上升。利：當原水受嚴重污染，它能降低水的色度，去除惡臭，降低水中有機物含量，提高混凝效果。弊：水中有機污染物與氯生成三鹵甲烷，必須預處理或深度處理。

廢水中的NH3-N可在適當之pH值，利用氯系的氧化劑,如Cl2、NaOCl、Ca(OCl)₂.使之氧化成氯胺(NH2Cl、NHCl2、NCl3)之后，再氧化分解成N2氣體而達脫除之目的。此處理方法一般通稱為折點加氯法。

廢水中含有氨和各種有機氮化物，大多數(shù)污水處理廠排水中含有相當量的氮。如果在二級處理中完成了硝化階段，則氮通常以氨或硝酸鹽的形式存在。投氯后次氯酸極易與廢水中的氨進行反應，在反應中依次形成三種氯胺：

NH3 + HOCl → NH2Cl(一氯胺) + H2O

NH2Cl + HOCl → NHCl2(二氯胺) + H2O

NH2Cl + HOCl→ NCl3(三氯胺) + H2O

上述反應與pH值、溫度和接觸時間有關，也與氨和氯的初始比值有關，大多數(shù)情況下，以一氯胺和二氯胺兩種形式為主。其中的氯稱為有效化合氯。

在含氨水中投入氯的研究中發(fā)現(xiàn)，當投氯量達到氯與氨的摩爾比值1∶1時，化合余氯即增加，當摩爾比達到 1.5∶1時，（質(zhì)量比7.6∶1），余氯下降到zui低點，此即“折點”"。在折點處，基本上全部氧化性的氯都被還原，全部氨都被氧化，進一步加氯就都產(chǎn)生自由余氯。

4.3.3.2消毒工藝

消毒法（chloramine disinfection）指的是氯和氨反應生成一氯胺和二氯胺以完成氧化和消毒的方法。

被消毒的水中氨氮含量0.05mg/L時，便在加氯前先加氨或銨鹽，再加氯使之生成化合性氯的消毒方法叫氯胺消毒。起主要作用的是一氯胺和二氯胺。

優(yōu)點：

1) 因與水中腐殖物質(zhì)作用較小，因此減少了腐殖物質(zhì)與游離氯所形成的致癌物質(zhì)（如三鹵甲烷）

2) 在管網(wǎng)中的氯胺形成的余氯持續(xù)時間長，因而能有效地抑制殘余細菌的再繁殖。

3) 避免了氯引起的臭味。

氯胺作為飲用水的消毒劑，1916年在加拿大渥太華應用。zui初加入氨和氯形成氯胺用于對水中嗅和味的控制，在二十世紀二十到三十年代得到廣泛使用。1917年在美國克羅拉多丹佛市使用。據(jù)美國水協(xié)(AWWA) 到1938年調(diào)查報告，美國2,541個水廠中的16%使用氯胺作為消毒劑，但由于二次世界大戰(zhàn)大量使用銨鹽，使使用氯胺作為消毒劑的水廠數(shù)量減少。近些年來由于對消毒副產(chǎn)物(DBPs)的關注和對飲用水中消毒副產(chǎn)物限值的規(guī)定。越來越多的水廠采用氯胺作為二級消毒劑取代氯消毒。

當水中存在氨氮時，加入水中的氯會與水中的氨氮發(fā)生下列反應，生成一氯胺（monochloramine，NH2Cl）、二氯胺（dichloramine，NHCl2）和三氯胺（nitrogen chloride或trichloramine, NCl3）。反應式如下：

NH4++HOCl→NH2Cl+H2O+H+ NH2Cl+HOCl→NHCl2+H2O

NHCl2+HOCl→NCl3+H2O

如化學反應式(1-14)所示，增加自由氯將會導致折點反應：

2NH4++3HOCl→N2+3Cl-+3H2O+5H+

當Cl2:N<5:1時，自由氯與氨氮只形成一氯胺，氯胺消毒采用這一比例范圍；5:1，繼續(xù)投加的氯導致自由氯濃度的提高，進而導致消毒副產(chǎn)物的大量生成。