肉牛养殖场污水处理初步方案设计

200m3/d肉牛养殖场污水处理工程方案设计

四川**水处理设备有限公司

2016 年 08月编制

目录

第一章概述 ............................... 错误!未定义书签。工程名称及业主........................................ 错误!未定义书签。

工程名称....................................................... 错误!未定义书签。

业主........................................................... 错误!未定义书签。

设计依据及主要标准、规范.............................. 错误!未定义书签。

设计依据......................................................... 错误!未定义书签。

采用的主要规范和标准............................................. 错误!未定义书签。

设计原则.............................................. 错误!未定义书签。

设计范围.............................................. 错误!未定义书签。

第二章设计总则 .............................. 错误!未定义书签。生产原料及其水质特征.................................. 错误!未定义书签。

设计规模.............................................. 错误!未定义书签。

设计进水水质.......................................... 错误!未定义书签。

排放标准.............................................. 错误!未定义书签。

第三章工艺方案设计........................... 错误!未定义书签。污水处理工艺方案的选择................................. 错误!未定义书签。

工艺流程分析及说明.................................... 错误!未定义书签。

工艺流程简图..................................................... 错误!未定义书签。

工艺流程说明..................................................... 错误!未定义书签。

工艺流程特点..................................................... 错误!未定义书签。

污泥处理与处置................................................... 错误!未定义书签。

第四章主要技术简介........................... 错误!未定义书签。改良型UASB反应器....................................... 错误!未定义书签。

原UASB反应器的由来.............................................. 错误!未定义书签。

原UASB反应器的工作原理.......................................... 错误!未定义书签。

原UASB反应器的优缺点............................................ 错误!未定义书签。

改良型UASB反应器................................................. 错误!未定义书签。

A/O工艺............................................... 错误!未定义书签。

工艺特点......................................................... 错误!未定义书签。

第五章污水处理站设计......................... 错误!未定义书签。工程规模............................................... 错误!未定义书签。

总平面及竖向设计....................................... 错误!未定义书签。

总平面设计....................................................... 错误!未定义书签。

竖向设计......................................................... 错误!未定义书签。

生产构筑物工艺设计.................................... 错误!未定义书签。

电气设计.............................................. 错误!未定义书签。

设计范围........................................................ 错误!未定义书签。

负荷计算........................................................ 错误!未定义书签。

防雷接地........................................................ 错误!未定义书签。

电缆敷设....................................................... 错误!未定义书签。

自控设计.............................................. 错误!未定义书签。

自动控制系统的设计原则.......................................... 错误!未定义书签。

操作台控制箱柜.................................................. 错误!未定义书签。

机械、通风设计........................................ 错误!未定义书签。

设计原则......................................................... 错误!未定义书签。

机械设备选型..................................................... 错误!未定义书签。

通风设计......................................................... 错误!未定义书签。

第六章主要构筑物及设备...................... 错误!未定义书签。主要构筑物............................................ 错误!未定义书签。

固液分离预处理平台............................................... 错误!未定义书签。

格栅井........................................................... 错误!未定义书签。

调节池........................................................... 错误!未定义书签。

初沉池........................................................... 错误!未定义书签。

混合池........................................................... 错误!未定义书签。

改良型UASB池..................................................... 错误!未定义书签。

中沉池........................................................... 错误!未定义书签。

池 .............................................................. 错误!未定义书签。

二沉池........................................................... 错误!未定义书签。

反应池........................................................... 错误!未定义书签。

消毒池........................................................... 错误!未定义书签。

污泥浓缩池....................................................... 错误!未定义书签。

主要建筑物............................................. 错误!未定义书签。

第七章电气控制与运行管理.................... 错误!未定义书签。动力及照明配电........................................ 错误!未定义书签。

计量及仪表控制........................................ 错误!未定义书签。

运行管理及人员配置.................................... 错误!未定义书签。

第八章工程效益 ............................. 错误!未定义书签。环境效益.............................................. 错误!未定义书签。

社会效益.............................................. 错误!未定义书签。

第一章概述

工程名称及业主

1.1.1 工程名称

200m3/d肉牛养殖场污水处理工程

1.1.2 业主

*****

设计依据及主要标准、规范

设计依据

（1）根据业主提供的相关要求及相关规定进行设计。

（2）我公司从事污水处理工程的成功经验；

（3）《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）；

（4）《室外排水设计规范》（GBJ14-87（1997）；

（5）《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）；

（6）《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》（HJ497-2009）；

（7）《中华人共和国环境保护法》；

（8）《建设项目环境保护管理条例》；

（9）《中华人民共和国水污染防治法》；

1.2.2采用的主要规范和标准

（1）《室外排水设计规范》（97年版）（GBJ14-87）

（2）《地表水环境质量标准》（GHZB1-1999）（3）《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）

（4）《污水排入城市下水道水质标准》（CJ18-86）

（5）《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ-3025-93）

（6）《建筑给排水设计规范》（GBJ15-88）

（7）《泵站设计规范》（GB/T50265-97）

（8）《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）

（9）《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-95）

（10）《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-95）

（11）《电力装置的继电保护和自动控制装置设计规范》

（GB50060-92）（12）《建筑防雷设计规范》（GB50060-92）

设计原则

根据肉牛养殖场的总体规划，我公司本着处理工艺先进可靠、整体布局合理、运行管理方便、出水水质达标且水质稳定、处理成本低的设计原则，结合公司内给排水工程现状，统一布局，统一考虑；

根据我公司在禽畜养殖业废水处理的工程经验基础上，编写出本养肉牛养殖场废水处理工程设计方案，选择先进的工艺、高效节能的设备、适合的自控方案、经济合理的土建结构型式，使污水站能实现科学管理、运行简便可靠、成本低，尽量使公司减少投资。逐步实现污水、污泥处理资源化，从而发挥较好的投资效益。

妥善处理和处置污水处理过程中产生的污泥，避免造成二次污染。

污水处理站总平面布置力求在便于施工、安装、维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地扩大绿化面积，并留有发展余地，使污水处理站内环境和周围环境协调一致。

设计范围

本设计处理对象为***肉牛养殖场生产综合废水。设计的范围包括：（1）生产废水处理的工艺、非标设备、电气仪表、管道及安装工程的设计，施工和标准设备的选型等；

（2）污水处理站内低压动力配电及控制系统的设计；

（3）本设计不包括：污水站的土建、站外废水的引入、排出、供电线路、站区生产用水的引入以及站区绿化及道路。

第二章设计总则

生产原料及其水质特征

肉牛养殖场生产过程中排放的生产废水主要由尿液、残余的粪便、毛发、饲料残渣和冲洗水等组成，有的场区还包括生产过程中产生的生活废水，前者是主要部分，其中冲洗水占了绝大部分。养肉牛养殖场废水水质特征与牛舍结构、清粪方式与冲洗水的使用、饲料营养、猪消化功能和生产管理等有关。由于肉牛养殖场业废水有机物浓度很高，且其中含有大量的氮、磷、悬浮物、致病菌等成分，这些污染物如不进行适当处理，一旦进入天然水体、农田就会导致严重的环境污染。

肉牛养殖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，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。肉牛养殖场废水中含有较多的氮、磷等养分，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。每天收集的大量粪尿露天存放，容易产生大量NH3、H2S等有害气体污染空气，形成臭味；蚊蝇孳生，传播疾病，污染环境。因此，对养肉牛养殖场产生的废水等污染物进行有效的治理是十分必要的。

设计规模

根据肉牛养殖场的要求，本工程设计处理规模200m3/d设计，按照12小时运行计算，水量≈17m3/h。

设计进水水质

由于没有实际污水水质资料，故参考《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》（HJ497-2009），暂时按如下进水水质进行设计，如后期取得代表性水样，进行试验分析后，将根据实际水质情况进行优化调整，确保设计合理先进，既保证达标，又减少投资和运行成本：

表2-1：畜禽养殖场废水中的污染物浓度 mg/L(pH值除外)

排放标准

根出水水质按国家《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）执行，参考执行《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）旱作标准。污水站处理后出水水质为：

第三章工艺方案设计

污水处理工艺方案的选择

污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、处理出水水质要求、用地面积和工程规模等多因素进行综合考虑，各种工艺都有其适用条件，应视工程的具体条件而定。

由于养肉牛养殖场污水处理不同于工业污水处理，养肉牛养殖场经济效益不高限制了污水处理投资金额不可能太大，这就需要投资少、处理效果好、最好能回收一部分资源，有一定的经济效益的处理工艺。而养肉牛养殖场的污水处理通常并不是仅采用一种处理方法，而是需要根据不同地区的社会条件、自然条件以及肉牛养殖场的性质规模、生产工艺、污水数量和质量、净化程度和利用方向等，采用几种处理方法组合成一套切实可行污水处理工艺。

养殖类废水可生化性较好，但并非其中100%的COD Cr都可以生化降解。实践证明，要使废水达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），必须运用多种生化处理单元，并对处理设施进行适应性的完善设计才能实现。

以贵司提出的废水水质指标为基础，结合我公司积累的各类养殖废水处理工程的成功经验，制定了如下处理工艺：固液分离预处理+改良型UASB反应器+AO反应+絮凝反应的处理工艺。

以厌氧-好氧系统为主体的工艺，承担着去除绝大部分COD Cr的任务，其功能的正常发挥也是必不可少的。厌氧-好氧系统是一个复杂的处理系统，内有多种不同的微生物菌群，各自有不同的对生存环境的要求，

各自发挥不同的作用。尤其是对于这种高浓度的废水，易发生污泥流失、中毒、酸败、解絮等不正常现象。这不仅要求设计人员和调试人员对微生物的习性和生化反应机理有深入的了解，还必须有丰富的厌氧、好氧生化系统调试和运行维护经验。我公司目前已有多套厌氧-好氧处理工艺系统投入运行，在反应器设计、调试理论与手段、运行维护、包括系统暂停运转期间的维护和恢复生产后的重新启动方面，都积累了丰富的实践经验，为本工程的成功奠定了坚实的基础。

工艺流程分析及说明

工艺流程简图

（见下页）

压滤机

工艺流程说明

生产废水首先经过集水井用泵抽入格栅井及预曝气调节池，通过预曝气对污水进行均匀水质，初步对大分子物质进行降解。再经过泵的作用抽入固液分离机进行固液分离，出水自流进入初沉池，分离去除废水中较小的悬浮物，分离出的污泥进入污泥浓缩池，出水自流进入混合池，在混合池中进行PH调节，同时调节水量，混合池中的水通过泵提升至改良UASB反应器，在循环脉冲自动布水器的作用下，去除大部分有机负荷，出水部分回流至混合池，废水进入中沉池，中沉池的主要作用是对厌氧出水的泥水分离物进行泥水分离，并将沉淀下来的污泥回流至厌氧池，然后出水进入AO池。AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O是好氧段，用于除水中的有机物，回流一部分水至A池。O池子出水进入二沉池进行沉淀处理。二沉池中污泥回流至AO池，剩余污泥排至污泥池。二沉池出水进入反应池，进行絮凝沉淀处理，该化学絮凝法主要是作为污水处理达标排放的保障措施，尤其在冬季气温低，生化处理效果降低的情况下使用化学絮凝，能保障污水处理达标排放。絮凝沉淀池出水流入终沉池，沉淀去除由于絮凝反应产生的污泥，出水后进入消毒池，消毒处理后达标排放。

工艺流程特点

（1）布局紧凑，合理，占地面积小。

（2）利用两级的厌氧作用将废水中难于降解的大分子物质转化为易于降解的小分子物质，为后续的好氧处理创造良好的分解条件。

（3）流程简单，管理方便，处理水水质稳定，能耗低。

污泥处理与处置

处理处置对象

本工程产生的污泥包括：生化剩余污泥：主要是处理过程中增殖的微生物，还有一部分被活性污泥裹挟的悬浮物。

污泥处置工艺

污泥处理依照“稳定化、无害化、减量化与资源化”原则进行处理，但无论是什么处置方法，其前提是污泥的脱水，这是一种最为经济的方法。污泥的脱水方式有三大类：板框压滤、带式压滤和离心机。小型污泥脱水中应用最为广泛的是板框或厢式，具有脱水泥饼含水率较低和设备国产化程度高、造价低的优点。

本项目水量较少，实际运行中污泥量较少,且大部污泥都是厌氧稳定处理后的污泥，脱水比较容易，污泥处理处置采用厢式压滤机，前面只需加少量的混凝剂就能使压出的泥比较干。

污泥压滤机外送处置

第四章主要技术简介

改良型UASB反应器

原 UASB反应器的由来

UASB是（Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket）的英文缩写。名叫上流式厌氧污泥床反应器，是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床。由荷兰Wageningen农业大学的Lettinga教授等人于1973-1977年间研制成功的。我国于1981年开始了UASB反应器的研究工作，该技术在我国已得到了实际的推广应用。UASB反应器是目前应用最为广泛的高速厌氧反应器之一。

原 UASB反应器的工作原理

UASB由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

基本要求有：

（1）为污泥絮凝提供有利的物理、化学和力学条件，使厌氧污泥获得

并保持良好的沉淀性能；

（2）良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，保持特定的微生态环境，能抵抗较强的扰动力，较大的絮体具有良好的沉淀性能，从而提高设备内的污泥浓度；

（3）通过在污泥床设备内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床内。

原 UASB反应器的优缺点

原UASB反应器的主要优点是：

（1）UASB内污泥浓度高，平均污泥浓度为20－40gVSS/1；

（2）有机负荷高，水力停留时间短，采用中温发酵时，容积负荷一般为10kgCOD/左右；

（3）无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动；

（4）污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题；

（5）UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。

原UASB反应器的主要缺点是：

（1）进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高；

（2）污泥床内有短流现象，影响处理能力；

（3）对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。

改良型UASB反应器

改良型UASB反应器的工作原理与原UASB反应器类似，其在针对养殖废水的特性（COD Cr浓度高、悬浮物高、氮磷含量高、可生化性好）上，原UASB 反应器不能克服自身存在的缺点，极易造成堵塞、布水不均等问题，以致系统不能正常运行，故结合我公司积累的各类养殖废水处理工程的成功经验，

改良而形成了更适合养殖废水的新反应器——改良型UASB反应器。其具有如下优点：

（1）针对原UASB反应器中三相分离器对进水悬浮物浓度要求高的特性，改良型UASB反应器取消了三相分离器，改为由我司设计的三相分离，解决了原UASB反应器对悬浮物过高时产生的堵塞问题；

（2）原UASB反应器中的布水系统在养殖废水高悬浮物的特点下，极易产生堵塞、布水不均等问题，我司采用专利技术循环脉冲自动布水器进行布水，能有效地解决堵塞、布水不均等问题，此技术我司已在多个污水处理工程中应用，均取得良好的效果。

A/O工艺

工艺简介

A/O工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anaecrobic)是厌氧段，用于脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。是国外20实际七十年代末开发出来的一种污水处理新技术工艺，它不仅能去除污水中的BOD5、CODCr等污染物，而且能有效地去除污水中的氨氮污染物。

工艺特点

（1）流程简单，勿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、占地面积小；

（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。

第五章污水处理站设计

工程规模

设计污水处理量：200m3/d

总平面及竖向设计

总平面设计

总平面布置遵循如下原则：

功能分区明确，构筑物布置紧凑，减少占地面积。

流程力求简短、顺畅，避免迂回重复。

交通顺畅，便于施工与管理。

污水处理站总平面布置除了上述原则外，具体应与当地主导风向、进水方向、排放水体、工艺流程特点等因素进行布置，并考虑流程合理、管理方便、经济实用。

竖向设计

(1)、竖向设计原则

a) 污水经提升后能自流流经各处理构筑物，并尽量减少提升扬程，节省能源。

b) 处理后达标水能自流排入受纳水体尽量避免二次提升，节省能耗。

c)尽量减少工程挖方量，节省投资。

(2)、地面标高

根据自然地形标高，尽量减少挖方量，节省投资。同时还要考虑到与周围道路的衔接顺畅。

(3)、出水构筑物控制标高

出水构筑物控制标高为污水处理站构筑物标高的基点，它的确定首先应考虑尾水能自流排放，其次应考虑结构抗浮、提升泵的提升扬程、电耗、土

方的挖方及外运的数量等各方面问题。

生产构筑物工艺设计

本工程主要生产构（建）筑物包括：配电控制室、污泥脱水机房、鼓风机加药房、集水井、固液分离预处理平台、初沉池、调节池、混合池、改良型UASB反应池、中沉池、A/O氧化池、二沉池、反应池、终沉池、消毒池、污泥浓缩池等。

电气设计

设计范围

电气设计范围原则考虑污水处理站内设施的供配电设计、电气控制设计、照明设计、导线敷设设计及防雷接地设计。

负荷计算

全站用电负荷分为工业动力负荷和辅助照明负荷两大类，主要动力设备负荷为泵类、曝气机负荷。主要动力设备负荷量按照轴功率法计算；其余机械设备负荷量采用需要系数法计算；

供配电系统

污水处理站的变配电室与值班室、自控室合建。

控制与保护

为了节约投资成本，采用手动控制方式，实现污水处理站内各主要用电设备的现场就地手动控制。可以通过设于控制柜上的手、自动转换开关进行选择。手动控制主要对于工艺控制以及设备的检修、调试，也可作为生产过程中临时、应急操作手段。

防雷接地

（1）本工程各建筑物防雷须严格按照现行国家标准设防，其防雷接地系统与电气工作接地系统共用一个接地网。

（2）对于手握式电气设备加装漏电保护开关，以进一步提高安全性。

电缆敷设

在施工图设计时再作详细确定。

自控设计

自动控制系统的设计原则

根据污水处理站污水量和投资情况，在进行自控设计时，将全站作为一个整体来考虑，系统选用符合国际标准的产品，其技术先进、结构开放，供应商能够长期提供技术支持、备品备件有保障，同时兼顾对总投资的控制。

操作台控制箱柜

操作台和控制柜是与控制器配套的装置，除安装控制器外，还装有按钮、指示灯、自动空气开关、手/自动转换开关、隔离变压器、中间继电器和交流接触器等元器件。所有元器件均应符合IEC、UL、CSA、NEMA、DIN等。

箱、台、柜采用国内大型生产厂商的知名品牌，材料为优质冷轧钢板，要求采用先进的设备和工艺进行加工和表面处理，外形美观，色调柔和，其具体的要求根据所采购的设备确定。

结构：所有箱柜须为防虫、防尘、防潮的构造，采用强迫通风的方式，其它在保障内部设备正常工作的情况下，可以采用自然通风方式。

机械、通风设计

设计原则

在满足构筑物工艺条件的前提下，设备选型经济合理，节省能耗。

设备的工作能力按照设计规模和处理水质的要求，考虑运行的方式，并备有余量。

主要的污水处理设备考虑采用技术先进节省能耗、运行可靠国内已过关的优质产品，以确保污水处理站的正常运行。

机械设备均按成套考虑，包括就地控制箱、连接电缆等有效运行所必需的附件。