概 述

§1.1  項目背景

規(guī)模化養(yǎng)牛基于*的生產(chǎn)設(shè)備，科學(xué)的飼料配方及飼養(yǎng)技術(shù)，牛舍多采用縫隙地板，用水沖洗清理糞尿，每天要向外排放大量的糞尿污水。對這些糞尿污水若不積極開發(fā)利用，將會導(dǎo)致環(huán)境污染，破壞生態(tài)平衡，也必將帶來企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。因此，需要配套建設(shè)污水處理項目，處理牛場廢水（包括尿、部分糞和牛舍沖洗水）以及生活區(qū)所產(chǎn)生的生活污水。

受業(yè)主委托，本單位對該工程進(jìn)行方案設(shè)計。

§1.2  項目要求

該污水處理項目涉及牛場廢水（尿、部分糞和牛舍沖洗水）以及生活區(qū)所產(chǎn)生的生活污水。根據(jù)項目污水的終排放去向，以及當(dāng)?shù)丨h(huán)保局和業(yè)主對污水處理排放要求，本建設(shè)項目應(yīng)處理的污水經(jīng)處理后達(dá)到中華人民共和國《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18596-2001），方可排入附近水體。

§1.3  設(shè)計范圍

本項目的設(shè)計范圍包括項目位置內(nèi)廢水處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計、土建工程、設(shè)備選型、電氣控制、設(shè)備制造安裝、技術(shù)服務(wù)和技術(shù)保證等內(nèi)容。

§1.4  設(shè)計依據(jù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

1.4.1  設(shè)計依據(jù)及參考資料

l 業(yè)主提供的污水水質(zhì)水量資料

l 《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18596-2001）

l 《三廢處理工程技術(shù)手冊—廢水卷》

l 《環(huán)境工程手冊—水污染防治卷》

l 其它相關(guān)資料

1.4.2  有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

l 《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014-2006）

l 《污水處理工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（修訂）(2001)

l 《污水處理廠運(yùn)行、維護(hù)及其安全技術(shù)規(guī)范》（CJJ605-1994）

l 《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GB50015‐2003）

l 《泵站設(shè)計規(guī)范》（GB/T50265-1997）

l 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2002）

l 《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2001）

l 《工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50052-1995）

§1.5  設(shè)計原則

1. 貫徹執(zhí)行國家環(huán)境保護(hù)政策，嚴(yán)格執(zhí)行國家及地方的現(xiàn)行有關(guān)環(huán)保法規(guī)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策。根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定和業(yè)主的具體要求，合理地確定各項指標(biāo)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；

2. 本著技術(shù)上*、安全、可靠，經(jīng)濟(jì)上合理可行的原則，盡量采用技術(shù)成熟、流程簡單、處理效果穩(wěn)定的廢水處理系統(tǒng)。從降電耗、節(jié)約藥劑使用量方面精心設(shè)計，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上達(dá)到效果；

3. 通過優(yōu)化設(shè)計方案和設(shè)備選型，盡量降低工程投資，做到操作簡單、管理方便、運(yùn)行費(fèi)用低；

4. 廢水處理配套設(shè)施選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，確保工程質(zhì)量，降低設(shè)備運(yùn)行中發(fā)生故障的概率；

5. 設(shè)計時充分考慮污水處理系統(tǒng)配套措施，嚴(yán)格控制二次污染（噪聲、污泥、異味）的產(chǎn)生。

§1.6  污水的水量、水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)

1.6.1  污水的水量、水質(zhì)

該污水處理項目涉及牛場廢水（尿、部分糞和牛舍沖洗水）以及生活區(qū)所產(chǎn)生的生活污水。依據(jù)業(yè)主要求，按500頭肉牛來設(shè)計，根據(jù)畜禽設(shè)計規(guī)范，該項目的設(shè)計處理量為100噸/日。

具體污染物情況見表1-1。

表1-1  廢水水質(zhì)

注：單位為mg/L 

1.6.2  排放標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)項目污水的終排放去向，以及當(dāng)?shù)丨h(huán)保局和業(yè)主對污水處理排放要求，本建設(shè)項目生產(chǎn)污水經(jīng)處理后要求達(dá)到中華人民共和國《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18596-2001），方可排入附近水體。

上述標(biāo)準(zhǔn)和本項目治理指標(biāo)的具體值見表1-2。

表1-2 污水治理指標(biāo)值

注：單位為mg/L，大腸菌群數(shù)、蛔蟲數(shù)除外

第二章  方案選擇與工藝流程

§2.1  水質(zhì)特征

2.1.1  廢水來源

養(yǎng)牛場廢水主要來源為：1、牛欄沖洗水。每次牛出欄后，對牛欄和糞池進(jìn)行沖洗，排放沖洗牛欄污水；2、其它洗滌污水。

2.1.2  廢水水質(zhì)特征

牛場廢水的水質(zhì)特點(diǎn)不僅與牛糞尿的成分有關(guān)，而且還與牛場的清糞工藝有著密切的聯(lián)系。目前國內(nèi)外規(guī)?；B(yǎng)牛場存在的主要清糞工藝有3種：水沖式、水泡糞、和干清糞工藝。我國大部分規(guī)?；B(yǎng)牛場都是采用水沖式工藝的。采用水沖式工藝方便快捷，但是會把牛糞、散落的飼料末連同牛尿一起全部沖洗到廢水中，故廢水中含有大量的固體懸浮物及膠體形態(tài)物質(zhì)，且其他的污染指標(biāo)也很高。牛糞尿的主要污染物指標(biāo)見表2-1。

表2-1 牛糞尿的主要污染物指標(biāo)

從表2-1不難看出有機(jī)物、氨態(tài)氮（NH₃-N）及磷（P）的濃度高是牛場廢水的主要特點(diǎn)。有機(jī)物主要來源于牛排泄的糞尿，而牛糞中的有機(jī)物在牛糞尿總有機(jī)物排放量中更是占到90%以上。當(dāng)采用水沖式清糞工藝時水中的懸浮物（SS）濃度至少是干清糞工藝的2倍，考慮到兩種工藝用水量的不同，可以知道在水沖式清糞工藝中，水中懸浮物的80%以上來源于牛糞及散落牛場內(nèi)的少量飼料粉末。結(jié)合以上的數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，可以知道牛場廢水中來源于牛糞及散落飼料末的有機(jī)物大部分是以懸浮物或膠體的形式存在。在微生物及其它因素的作用下，廢水中這些以懸浮物或膠體形式存在的有機(jī)物還會發(fā)生脫穩(wěn)或水解等一系列的變化。此外，牛場廢水還具有以下特點(diǎn)：

1、排水量大、廢水溫度低(多數(shù)牛場從防疫需要出發(fā)，用水取自地下水)。

2、沖洗欄舍的時間相對集中，廢水水量排放不均勻、沖擊負(fù)荷大。

3、廢水固液混雜，而且粘稠度很大。有機(jī)物濃度高、含有大量的固體懸浮物且還含有一定量的對人體有害的病原菌，屬于高有機(jī)物濃度、高N、P含量和高有害微生物數(shù)量的“三高”廢水。

§2.2  工藝選擇論證

2.2.1  設(shè)計水質(zhì)

    業(yè)主提供的廢水水質(zhì)情況見表2-2。

表2-2  進(jìn)水水質(zhì)

2.2.2  設(shè)計水量

按照業(yè)主要求，污水處理運(yùn)行能力為100 m³/d，本工藝設(shè)計操作時間按20小時/天計算。

2.2.3  工藝選擇

本項目污染物處理工程所處理的污染源為養(yǎng)牛廢水，在此廢水中包含牛糞壓縮水、牛尿液、糞便及地面沖洗水、部分生活污水，其水質(zhì)特點(diǎn)為水量排放不均勻、沖擊負(fù)荷大，有機(jī)物濃度高、含有大量的固體懸浮物且還含有一定量的對人體有害的病原菌。因此，項目建設(shè)以《畜禽養(yǎng)殖污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18596-2001)為指導(dǎo)依據(jù)，結(jié)合目前該養(yǎng)殖場肉牛污染物排放的實(shí)際情況，慎重選擇適宜的處理工藝技術(shù)路線及設(shè)備，采取經(jīng)濟(jì)有效、方便可行的工藝流程，以達(dá)到的處理效果和經(jīng)濟(jì)、社會效益。

對于養(yǎng)牛場廢水的處理，從采用工藝技術(shù)來看，有厭氧處理、好氧處理、厭氧好氧組合處理，以及氧化氧化塘、人工濕地等自然處理方法。針對本項目水質(zhì)特點(diǎn)，采用“厭氧—好氧”耦合工藝。下面對該工藝進(jìn)行分析論證。

由于該廢水COD濃度較高，不宜直接采用好氧處理，需在好氧處理前設(shè)厭氧處理單元。在“厭氧—好氧”耦合工藝中，廢水經(jīng)厭氧反應(yīng)后，大分子的固體物質(zhì)降解為小分子固體物質(zhì)，不溶性物質(zhì)降為溶解性物質(zhì)。經(jīng)厭氧反應(yīng)后，BOD₅/COD值進(jìn)一步提高，使后續(xù)好氧生化反應(yīng)更加容易處理。同時，厭氧階段不需加溫、不需攪拌，處理的效果較好，可去除70～90%的有機(jī)物，剩余污泥量少（僅為好氧處理的1/5～1/10）。根據(jù)廢水的特性和以往的廢水處理的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過厭氧工藝處理后的廢水有機(jī)物濃度雖大大降低，但是達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是氨氮超標(biāo)，因而后續(xù)需要設(shè)置可同時去除氨氮和有機(jī)物的好氧處理單元。好氧出水經(jīng)過消毒，殺滅有毒有害微生物，然后達(dá)標(biāo)排放或回用于沖洗牛舍。

（1）厭氧處理單元

廢水厭氧生物處理是指在無分子氧的條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)，以去除大部分有機(jī)污染物。。

常用的厭氧處理反應(yīng)器有厭氧生物濾池、厭氧膨脹床和厭氧流化床、UASB、IC 及EGSB等。

厭氧生物濾池是密封的水池，池內(nèi)放置填料，污水從池底進(jìn)入，從池頂排出。微生物附著生長在濾料上，平均停留時間可長達(dá)100d左右。由于濾料費(fèi)用較貴；濾料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚，堵塞后沒有簡單有效的清洗方法，由于停留時間過長增加了基建費(fèi)用，且養(yǎng)牛廢水的懸浮固體濃度較高故不適和采用此法。

厭氧膨脹床和厭氧流化床：床體內(nèi)充填細(xì)小的固體顆粒填料，如石英砂、無煙煤、活性炭、陶粒和沸石等。污水從床底部流入，為使填料層膨脹，需將部分出水用循環(huán)泵回流，提高床內(nèi)水流的上升流速。一般認(rèn)為膨脹率為10%～20%的為厭氧膨脹床，膨脹床的顆粒保持相互接觸；膨脹率為20%-70%的為厭氧流化床，流化床的顆粒做無規(guī)則的自由運(yùn)動。其優(yōu)點(diǎn)是，有機(jī)物容積負(fù)荷較高，水力停留時間短，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等，但是耗能較大，出于經(jīng)濟(jì)的角度考慮不采用此方法。

內(nèi)循環(huán)IC厭氧反應(yīng)器是荷蘭Paques BV公司在UASB反應(yīng)器基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)的厭氧反應(yīng)工藝，該工藝是為克服UASB反應(yīng)器在處理低濃度廢水時（COD在1500以下）為利于污泥顆粒化而控制較高的上升流速而研發(fā)的。在處理中高濃度廢水時，與UASB反應(yīng)器相比并無明顯優(yōu)勢。且該工藝為國外的產(chǎn)品，核心技術(shù)由國外公司掌握，如采用將會使投資成本提高幾倍。目前，IC反應(yīng)器僅在啤酒工業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。

膨脹顆粒污泥床（EGSB）厭氧反應(yīng)器是荷蘭Wageingen農(nóng)業(yè)大學(xué)Lettingga教授等在UASB反應(yīng)器的基礎(chǔ)上開發(fā)的厭氧反應(yīng)工藝。也是為克服UASB反應(yīng)器處理低濃度廢水時的存在的問題而設(shè)計研發(fā)的。但是EGSB過大的高徑比導(dǎo)致其建設(shè)費(fèi)用提高，EGSB大的特點(diǎn)—極小的HRT，也是以強(qiáng)制的外循環(huán)所消耗的大量的運(yùn)行費(fèi)用為代價的，且需要控制回流量以適應(yīng)不同的水質(zhì)水量，操作條件較為復(fù)雜，運(yùn)行不穩(wěn)定，管理難度大。

所以本工程厭氧階段選用經(jīng)設(shè)計改良的上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，設(shè)計充分考慮了實(shí)際工程中常出現(xiàn)的問題，重新設(shè)計進(jìn)水方式，并進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，研究表明，該布水系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)廢水在整個反應(yīng)器的過水?dāng)嗝嫔暇鶆蚍植迹箯U水中有機(jī)污染均勻、充分的與反應(yīng)區(qū)中的污泥混合接觸，可大限度的發(fā)揮全部微生物的處理功能，并獲得了*的穩(wěn)定性。同時針對傳統(tǒng)的上流式污泥床反應(yīng)器在處理高濃度有機(jī)廢水時，由于過強(qiáng)的產(chǎn)氣攪動而造成的污泥流失的問題，對三相分離器進(jìn)行了改進(jìn)，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)的設(shè)計，解決了沼氣上升至沉淀區(qū)影響出水水質(zhì)的問題。經(jīng)過改良的反應(yīng)器，處理污水負(fù)荷和穩(wěn)定性將大幅提高，經(jīng)過厭氧工藝處理后的廢水有機(jī)物濃度可大大降低。

（2）好氧處理單元

好氧生物處理法(Aerobic Bioremediation)是在有游離氧存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，使其無害化、穩(wěn)定化的處理過程。微生物利用廢水中存在的有機(jī)污染物，作為營養(yǎng)源進(jìn)行好氧代謝。

雖然厭氧生物處理等前處理工藝能在一定程度上降低廢水中的有機(jī)物含量，但因養(yǎng)牛廢水的濃度*，特別是氨氮含量，大多數(shù)情況下仍無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此還需要進(jìn)一步進(jìn)行好氧生物處理。

好氧脫氮處理工藝常用的有A/O工藝、SBR污水生物處理技術(shù)、A^２/O工藝及氧化溝技術(shù)等，在好氧曝氣條件下，利用微生物代謝生長，將廢水中有機(jī)物分解利用，以提高出水水質(zhì)。

A/O生物處理工藝及其各種改進(jìn)型：其主要特點(diǎn)是將缺氧段放在工藝的一級，同時設(shè)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，向缺氧段回流硝化液。這是目前采用比較廣泛的一種脫氮工藝。主要存在的問題是：（1）A/O 工藝流程的處理水來自好氧池，含氮有機(jī)物的氨化和氨氮的硝化在好氧池內(nèi)進(jìn)行，因此，在處理水中還有一定濃度的硝酸鹽，如果沉淀池運(yùn)行不當(dāng)，在沉淀池內(nèi)也會發(fā)生反硝化反應(yīng)，使污泥上浮，處理水水質(zhì)惡化。（2）處理含氮濃度高的廢水時，需要另行增加投堿設(shè)備以調(diào)節(jié)好氧池pH 值。在反硝化過程中，還原1mg 硝態(tài)氮能產(chǎn)生3.75mg 的堿度，而在硝化反應(yīng)過程中，將1mg 的NH₃-N氧化為NO₃^--N，要消耗7.14mg 的堿度。那么，在A/O 系統(tǒng)中，反硝化反應(yīng)所產(chǎn)生的堿度只可補(bǔ)償硝化反應(yīng)消耗堿度的一半左右。因此，對含氮濃度較高的廢水必需另行投堿以調(diào)節(jié)pH 值。（3）A/O 系統(tǒng)對進(jìn)水COD 去除率不夠高。碳源利用率低或有機(jī)物濃度低，都會影響反硝化的碳源需求，反硝化不能順利進(jìn)行，硝酸根便會大量積累，影響反硝化脫氮效率。

SBR序批式反應(yīng)器是一種間歇式活性污泥法，硝化和反硝化在一池中進(jìn)行，它不需回流污泥和混合液內(nèi)回流，靈活性較高。是一種適應(yīng)于中小規(guī)模處理和具有氮、磷去除效果的廢水處理工藝。其自動化控制要求較高，需要自動儀表多，設(shè)備投資較大，如自動儀表失靈，需要手工操作時，勞動強(qiáng)度很大；為獲得較高的脫氮效果，SBR工藝必須設(shè)有攪拌裝置，且不可避免存在污泥上浮現(xiàn)象；另外該方法對SS、色度的去除效果并不理想，必須輔以一定的前、后處理工序；廢水經(jīng)過SBR法處理后，其中氨氮含量仍然很高，需要在該工序后輔以化學(xué)方法除去。

A²/O生物處理工藝及其各種改進(jìn)型： A²/O工藝分為厭氧、缺氧及好氧三個階段。污水經(jīng)一級物理處理后進(jìn)入?yún)捬醭?，聚磷菌可將菌體內(nèi)積貯的聚磷鹽分解。隨后廢水進(jìn)入缺氧區(qū)，反硝化細(xì)菌就利好氧區(qū)中經(jīng)混合液回流而帶來的硝酸鹽，以及廢水中可生物降解有機(jī)物進(jìn)行反硝化，達(dá)同時去碳和脫氮的目的。接著廢水進(jìn)入曝氣的好氧區(qū)，聚磷菌除了吸收、利用廢水中殘剩的可生物降解有機(jī)物外，此外還可主動吸收周圍環(huán)境中的溶解磷，并以聚磷鹽的形式在體內(nèi)貯積起來。這樣，在消耗水中有機(jī)物的同時，此工藝也有了良好的脫氮除磷效果。但該方法回流污泥中含有硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，對除磷效果有影響，脫氮也受內(nèi)回流比的影響。此外，硝化菌生長速率慢，世代期長，需要在較長的泥齡下運(yùn)行才可以正常生長，但聚磷菌為短世代微生物，在較短的泥齡下運(yùn)行時可獲得較高的除磷效率。且聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機(jī)物。另外，較長的泥齡還會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)糖原累積，非聚磷微生物的增長而使除磷效率大幅度降低。倒置A²/O工藝將缺氧區(qū)設(shè)在厭氧區(qū)前面，避免了回流污泥中的硝酸鹽對厭氧釋磷的影響，無混合液回流時流程簡捷并且節(jié)能，但是厭氧釋磷過程得不到優(yōu)質(zhì)易降解的碳源，且在無混合液回流時總氮去除效率不高。改良Bardenpho工藝流程由厭氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧無段組成，整個系統(tǒng)能夠達(dá)到較好的脫氮除磷效果，但是池體分隔較多，池體容積較大，進(jìn)而大大增加造價，且流程較長，操作管理過于復(fù)雜。

氧化溝生物處理工藝，屬于活性污泥法的一種改良，污水和活性污泥的混合液在環(huán)狀曝氣渠道中循環(huán)流動，氧化溝的水力停留時間可達(dá)10～30h，污泥齡20～30d，有機(jī)負(fù)荷很低，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于延時曝氣活性污泥系統(tǒng)。其運(yùn)行成本低，構(gòu)造簡單，易于維護(hù)管理，出水水質(zhì)好、耐沖擊負(fù)荷、運(yùn)行穩(wěn)定、并可脫氮除磷。氧化溝兼有*混合式和推流式的特點(diǎn)，在控制適宜的條件下，溝內(nèi)同時具有好氧區(qū)和缺氧區(qū)，可使溝渠中進(jìn)行硝化和反硝化的過程，達(dá)到脫氮的效果，同時，使出水中活性污泥具有良好的沉降性能。此外，由于氧化溝采用的污泥齡很長，剩余污泥量較一般的活性污泥法少得多，而且已經(jīng)得到好氧硝化的穩(wěn)定，因而不再需要硝化處理，可在濃縮、脫水后加以利用或后處置。而且它不需混合液內(nèi)回流，因而運(yùn)行費(fèi)用低。

氧化溝兼有*混合式和推流式的特點(diǎn)，在控制適宜的條件下，達(dá)到脫氮的效果。經(jīng)過好氧處理后，BOD₅去除率可達(dá)90%-99%，脫氮率達(dá)85%左右，除磷效率達(dá)為50%左右。其是一種*的耐沖擊負(fù)荷、操作簡單、處理穩(wěn)定、出水水質(zhì)好的技術(shù)。

鼓風(fēng)曝氣氧化溝是將充氧設(shè)備和水流推動設(shè)備分開設(shè)置的一種工藝，在德國等歐美發(fā)達(dá)國家使用較多，國內(nèi)近些年新設(shè)計的污水處理廠采用此種處理工藝也日趨增多。該工藝采用鼓風(fēng)機(jī)供氣和高效率的微孔曝氣器在池底布?xì)獬溲酰瑫r采用潛水推進(jìn)器對溝內(nèi)水流進(jìn)行推動。在運(yùn)行時，根據(jù)來水負(fù)荷的變化，通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)裝置可使供給氧化溝內(nèi)的空氣量在零流量至裝置的大供氣量之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時，還可以開停任意數(shù)量的曝氣器單元，調(diào)整氧化溝缺氧段和好氧段的長度，以適應(yīng)不同進(jìn)水水質(zhì)和提高脫氮除磷效果的需要。由此可見，采用該工藝的污水廠運(yùn)行靈活性大大提高，適應(yīng)的污水水質(zhì)、水量負(fù)荷變化范圍較寬。另外還提高了空氣中氧的利用率及充氧動力效率，使得曝氣設(shè)備裝機(jī)容量及能耗均相應(yīng)減少并可防止活性污泥在溝內(nèi)沉淀。此時，氧化溝設(shè)計可采用較大水深，一般為6m，節(jié)省了氧化溝及污水處理廠占地。由于微孔曝氣器的充氧性能及氧的利用率等隨溝內(nèi)水深（或水壓）的增加而提高，氧化溝水深增加更加有利于氧的轉(zhuǎn)移和電能的節(jié)省。采用鼓風(fēng)曝氣氧化溝工藝既去除有機(jī)物同時還去除氮和磷的生化工藝，具有耐沖擊負(fù)荷和出水穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。污水處理效果與采用其他方式曝氣的氧化溝相同并有所提高，并能克服其他型式氧化溝的一些弊端。

綜上所述，本單元采用鼓風(fēng)曝氣生物接觸工藝。

§2.3  工藝流程

2.3.1  工藝流程

養(yǎng)牛廢水具有高有機(jī)物濃度、高N、P含量和高有害微生物數(shù)量的“三高”廢水的特點(diǎn)，屬較難處理的有機(jī)廢水。但其可生化性較好，目前廣泛采用的生化處理方法能達(dá)到較好效果。經(jīng)綜合比較各種處理方案，在保證水處理達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，充分考慮將來的運(yùn)行成本，結(jié)合以往的工程實(shí)踐，設(shè)計采用厭氧—好氧組合生物處理工藝。

本工程項目廢水水量大，在設(shè)計過程中充分考慮了建設(shè)及運(yùn)行的成本。在保證水處理達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上主要考慮兩個問題，一是盡量減少初期基建投資；二是盡量降低運(yùn)行過程的能耗?；谶@樣的目的，綜合本單位多年從事環(huán)境裝備及廢水處理的工程設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，在對廢水的水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了全面掌握的基礎(chǔ)上，采用如下工藝，工程流程見圖2.1。

圖 2.1  廢水處理工藝流程圖  

因養(yǎng)牛場廢水排放規(guī)律和工作時間聯(lián)系大，沖欄時間水量較大，而其余時間廢水排放量相對較小，所以設(shè)置集水池以均勻水質(zhì)水量。該池主要用于除去水中較重?zé)o機(jī)物，并使廢水發(fā)酵酸化（酸化程度控制在20％~40％左右），以利于后續(xù)的厭氧生物處理過程。廢水進(jìn)入集水池，一方面可使廢水混合均勻，保證厭氧池的均質(zhì)進(jìn)水；另一方面在產(chǎn)酸菌的作用下，可使廢水中的有機(jī)大分子和難生物降解有機(jī)污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)，從而提高厭氧處理效率。厭氧池是該工程的關(guān)鍵部分，其結(jié)構(gòu)和工藝決定著整個工程的成敗。通過廣泛地收集資料，結(jié)合以往的工程實(shí)踐, 并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，本項目以適合養(yǎng)牛場實(shí)際情況、設(shè)計投資省、運(yùn)行可靠、效率高為原則，設(shè)計采用上流式厭氧污泥床（UASB）發(fā)酵工藝。后續(xù)部分采用兩段A/O工藝進(jìn)行進(jìn)一步去除廢水中有機(jī)物，通過調(diào)控溶解氧濃度而達(dá)到脫氮除磷的目的。缺氧池設(shè)有潛水?dāng)嚢铏C(jī)，使泥水充分混合，生物接觸池混合液回流至一級缺氧池。好氧出水進(jìn)入沉淀池進(jìn)行泥水分離。設(shè)有污泥回流泵，將活性污泥回流至缺氧池。另設(shè)置污泥泵，將剩余污泥排入污泥濃縮池。沉淀池出水流入中間水池，通過提升泵將水提升至曝氣生物濾池，通過與陶粒填料接觸，廢水中的有機(jī)物進(jìn)一步被微生物降解,出水達(dá)標(biāo)排放。

2.3.2  主要構(gòu)筑物功能說明

① 機(jī)械格柵機(jī)

大的固態(tài)物質(zhì)被截留，過濾后的水從格柵縫隙中流出，同時在水力作用下，固態(tài)物質(zhì)被攔截到格柵上排除，從而達(dá)到固液分離目的，能有效地降低水中懸浮物濃度，減輕后續(xù)工序的處理負(fù)荷。

② 集水池

對水中較大的顆粒物質(zhì)進(jìn)行沉降并將廢水的酸化程度控制在20％～40％，以利于后續(xù)的厭氧系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時可防止因水質(zhì)波動大以及廢水在高峰期水量排放較大而造成對后續(xù)系統(tǒng)的沖擊。

③升流式厭氧污泥床

當(dāng)廢水從UASB的污泥床底部流入與顆粒污泥層和懸浮污泥層混合接觸時，污泥中厭氧微生物分解有機(jī)物的同時產(chǎn)生大量微小沼氣氣泡，該氣泡在上升過程中逐漸增大并攜帶著污泥隨水一起上升進(jìn)入三相分離器。當(dāng)沼氣碰到分離器下不的反射板時，折向反射板的四周，穿過水層進(jìn)入氣室；泥水混合液經(jīng)過反射板后進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，廢水中的污泥發(fā)生絮凝作用，在重力作用下沉降；沉降到斜壁上的污泥沿著斜壁滑回反應(yīng)區(qū)，使污泥床內(nèi)積累起大量的污泥；與污泥分離后的處理水則從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出UASB反應(yīng)器外。

UASB反應(yīng)器的特色主要體現(xiàn)在反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥的形成和三相分離器的使用，使反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度大幅度提高，污泥停留時間增大，水力停留時間也大大縮短。產(chǎn)氣和進(jìn)水的均勻分布可以形成良好的自然攪拌作用，促進(jìn)污泥與廢水的接觸混合。設(shè)計合理的三相分離器使污泥能夠保留在反應(yīng)器內(nèi)，三相分離器起著氣液分離、液固分離的重要作用，是保證污泥床正常運(yùn)行和獲得良好出水水質(zhì)的關(guān)鍵部位。為了防止三相分離器產(chǎn)生泄漏氣體的現(xiàn)象，三相分離器采用特別的設(shè)計，防止了憋水的情況產(chǎn)生，而且三相分離器和池體通過預(yù)埋件焊接。

④ A/O池

好氧生物處理是指在有氧存在的條件下，借助于好氧和兼氧菌的作用來凈化廢水的方法。

    厭氧生物處理是指在無氧的條件下，借助于厭氧菌的作用來凈化廢水的方法。國內(nèi)采用的生化處理方法有：普通曝氣池及其變形工藝、AB工藝、標(biāo)準(zhǔn)A/O及A2/O工藝、氧化溝、SBR工藝及其變形工藝、生物膜工藝等。根據(jù)我公司從事此類似工程項目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為采用A/O工藝在工程造價及處理效果等方面，都較為合理。

厭氧/好氧工藝   包括厭氧池和接觸氧化池。

厭氧生化池系利用異氧型微生物以去除NH3-N為主的構(gòu)筑物。污水中除有機(jī)污染物之外，還有一定量的NH3-N，而中水回用水標(biāo)準(zhǔn)中除對CODcr、BOD5、SS有具體要求外，對氮亦有所要求，所以必須考慮除氮，而厭氧生化池可以利用原水的含碳有機(jī)物與好氧生化池的回流混合液中的硝酸鹽共同作用，便可完成去氮任務(wù)。同時宜有降解有機(jī)物的作用。池內(nèi)設(shè)有比表面積大、不易堵塞的彈性填料，可聚集大量的微生物。

生物接觸氧化池又稱淹沒式生物濾池，是目前應(yīng)用的一種水處理方法。其特點(diǎn):

體積負(fù)荷高，處理時間短，節(jié)約占地面積；

生物活性高，曝氣系統(tǒng)設(shè)在填料下，不僅供氧充分，而且對生  

     物膜起到攪動作用，加速了生物膜的更新，使生物膜活性提高；

較高的微生物濃度，由于填料表面積大，池內(nèi)充氧條件好，氧  

     化池內(nèi)單位容積的生物量高于活性污泥法曝氣池，因此有較高

     的容積負(fù)荷；

污泥產(chǎn)量低，不存在污泥膨脹問題；

出水水質(zhì)好而穩(wěn)定；

掛膜方便；

動力消耗低。

為保證A/O正常運(yùn)行，配置溶氧儀，分別探測A/O好氧區(qū)和缺氧區(qū)的溶解氧濃度，以保證在好氧區(qū)內(nèi)維持> 2 mg/L的溶解氧，在缺氧區(qū)內(nèi)維持 < 0.5 mg/L的溶解氧。

⑤ 二沉池

沉淀池設(shè)在反應(yīng)池之后，以沉淀去除生物處理過程中產(chǎn)生的污泥，獲得澄清的處理水。

⑥曝氣生物濾池

該工藝具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、去除AOX（有害物質(zhì)）的作用。曝氣生物濾池是集生物氧化和截留懸浮固體一體的新工藝。

工藝是一種上流生物濾池，是一種運(yùn)行可靠、自動化程度高、出水水質(zhì)好、抗沖擊能力強(qiáng)和節(jié)約能耗的新一代污水處理革新工藝，工藝成熟高效。

    污水通過濾料層，水體含有的污染物被濾料層截留，并被濾料上附著的生物降解轉(zhuǎn)化，同時，溶解狀態(tài)的有機(jī)物和特定物質(zhì)也被去除，所產(chǎn)生的污泥保留在過濾層中，而只讓凈化的水通過，這樣可在一個密閉反應(yīng)器中達(dá)到*的生物處理而不需在下游設(shè)置二沉池進(jìn)行污泥沉降。

濾池底部設(shè)有進(jìn)水和排泥管，中上部是填料層，厚度一般為2.5～3.5m，為防止濾料流失，濾床上方設(shè)置裝有濾頭的混凝土擋板，濾頭可從板面拆下，不用排空濾床，方便維修。擋板上部空間用作反沖洗水的儲水區(qū)，其高度根據(jù)反沖洗水頭而定。

該區(qū)內(nèi)設(shè)有回流泵用于將濾池出水泵至配水廊道，繼而回流到濾池底部實(shí)現(xiàn)反硝化，在不需要反硝化的工藝中沒有該回流系統(tǒng)。填料層底部與濾池底部的空間留作反沖洗再生時填料膨脹之用。

濾池供氣系統(tǒng)分兩套管路，置于填料層內(nèi)的工藝空氣管用于工藝曝氣(主要由曝氣風(fēng)機(jī)提供增氧曝氣)，并將填料層分為上下兩個區(qū)：上部為好氧區(qū)，下部為缺氧區(qū)。根據(jù)不同的原水水質(zhì)、處理目的和要求，填料層的高度不同，好氧區(qū)、厭氧區(qū)所占比例也相應(yīng)變化；濾池底部的空氣管路是反沖洗空氣管。

該工藝具有如下特點(diǎn)：

上流濾池，底部渠道進(jìn)配水，頂部出水；

濾料比重小于1；

穿孔管曝氣，節(jié)省設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)；

濾頭在濾池的頂部，與處理后水接觸，易于維護(hù)；

重力反沖洗，無須反沖洗水泵；

工藝空氣和反沖洗用氣共用鼓風(fēng)機(jī)；

曝氣管可布置在濾層中部或底部，在同一池中可完成硝化、反硝化功能

⑦污泥濃縮池

污泥濃縮池用于收集沉淀池產(chǎn)生的污泥，通過采用污泥濃縮的方法來降低污泥中的空隙水，通過降低污泥的含水率，減少污泥體積，能夠減少池容積和處理所需的投藥量，縮小用于輸送污泥的管道和泵類的尺寸。本方案采用的濃縮池為重力濃縮池，其應(yīng)用廣泛，具有所需的設(shè)備少，管理簡單，且運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

污泥濃縮池的上清液回流至調(diào)節(jié)池，剩余污泥用泵提升至固體發(fā)酵池進(jìn)行厭氧處理。

⑧ 固體發(fā)酵池

如工藝圖所示，各個環(huán)節(jié)的糞渣進(jìn)入固液發(fā)酵池，進(jìn)行厭氧處理產(chǎn)沼氣，同時產(chǎn)品可用作加工有機(jī)肥。

§2.4 處理效果預(yù)測

牛場排放的廢水量經(jīng)處理后尾水的排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《畜禽養(yǎng)殖污染排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GBl8596-2001)中水污染物允許排放限值要求，該標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)指標(biāo)參數(shù)見表2-3。

表2-3  廢水排放指標(biāo)

廢水經(jīng)過各處理單元后的出水水質(zhì)預(yù)測，分析結(jié)果見表2-4。

表2-4 各處理單元水質(zhì)指標(biāo)預(yù)測

第三章  廢水處理方案設(shè)計

§3.1  總圖設(shè)計

3.1.1  設(shè)計原則

（1）處理構(gòu)筑物的布置緊湊，各處理單元毗鄰布置，大可能減少沿程和局部水頭損失；

（2）在總圖布置上考慮遠(yuǎn)近期結(jié)合；

（3）污泥處理構(gòu)筑物布置成單獨(dú)的區(qū)域，保證安全操作，方便管理；充分考慮綠化帶。

3.1.2  廠區(qū)平面設(shè)計

在首先滿足工藝流程簡潔，順暢的前提下，整個廠區(qū)基本上按功能分區(qū)：水處理區(qū)、污泥處理區(qū)。本處理構(gòu)筑物主要集中在廠址的東部，廠區(qū)的綠化以有利于保持和改善辦公條件為目的。

廠區(qū)平面布置要求結(jié)合現(xiàn)有的條件，力求合理緊湊，用地較省，工藝流程通暢，可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。在廠區(qū)附屬構(gòu)筑物和污水、污泥處理區(qū)之間設(shè)有綠化隔離帶，以盡量減少對環(huán)境的污染。 

§3.2  構(gòu)筑物及設(shè)備

3.2.1構(gòu)筑物

1）格柵井

數(shù)    量：1座

尺    寸：2.0 m ×0.6 m ×1.5m

有效容積：1.8m3

結(jié)    構(gòu)：磚混

2）調(diào)節(jié)池

數(shù)    量：1座

尺    寸：4.0 m ×5.0 m ×4.0m

有效容積：100m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯環(huán)氧樹脂防腐

附件

液位控制系統(tǒng)：（0~7m）1套

3）1#中間水池

數(shù)    量：1座

型    號：3.0 m ×3.0 m ×3.0m

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)

附件

液位控制系統(tǒng)：（0~7m）1套

4）UASB反應(yīng)池

數(shù)    量：1座

尺    寸：4.0m ×4.0 m ×7.0m

有效容積：112m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯環(huán)氧樹脂防腐

附件

布水系統(tǒng)：1套（UPVC）

排泥系統(tǒng)：1套（UPVC）

取樣系統(tǒng)：1套（UPVC）

三相分離器：1批（碳鋼防腐）

甲烷收集系統(tǒng)：1套

5）一級缺氧池

數(shù)    量：1座

尺    寸：4.0 m ×3.0 m ×4.0m

有效容積：48m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂防腐

附件

組合填料：24m3

出水堰：1套（pp板）

6）一級好氧池

數(shù)    量：1座

尺    寸：4.0 m ×4.0 m ×4.0m

有效容積：64m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂防腐

附件

組合填料：32m3

出水堰：1套（pp板）

曝氣盤：1套

7）二級缺氧池

數(shù)    量：1座

尺    寸：3.0m ×2.0m ×4.0m

有效容積：24m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂防腐

附件

組合填料：12m3

出水堰：1套（pp板）

布水器：一套

8）二級好氧池

數(shù)    量：1座

尺    寸：3.0 m ×3.0 m ×4.0m

有效容積：36m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂防腐

附件

組合填料：18m3

出水堰：1套（pp板）

9）二沉池

數(shù)    量：1座

尺    寸：3.0m ×3.0 m ×4.0m

有效容積：36m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯環(huán)氧樹脂防腐

附件

斜管填料：DN50  9m2

出水堰：1套（pp板）

10）1#中間水池

數(shù)    量：1座

型    號：3.0 m ×3.0 m ×3.0m

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)

附件

液位控制系統(tǒng)：（0~7m）1套

11）曝氣生物濾池

數(shù)    量：1座

尺    寸：3.0 m ×3.0 m ×5.0m

容    積：45.0m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯環(huán)氧樹脂防腐

附件

陶粒填料：27m3

布水器：1套

曝氣盤：1套

12）污泥池

數(shù)    量：1座

尺    寸：3.0 m ×3.0 m ×3.0m

容    積：27.0m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯環(huán)氧樹脂防腐

13）污泥脫水房

數(shù)    量：1座

尺    寸：5.0 m ×3.0 m ×3.5m

容    積：15.0m2

結(jié)    構(gòu)：磚混結(jié)構(gòu)

附件

板框壓濾機(jī)：1臺

14）風(fēng)機(jī)房

數(shù)    量：1座

尺    寸：4.0 m ×3.0 m ×3.5m

容    積：12.0m2

結(jié)    構(gòu)：磚混結(jié)構(gòu)

15）加藥房

數(shù)    量：1座

尺    寸：3.0 m ×3.0 m ×3.5m

容    積：9.0m2

結(jié)    構(gòu)：磚混結(jié)構(gòu)

附件

3.2.1設(shè)備

1）機(jī)械格柵

數(shù)    量：1臺

技術(shù)要求

規(guī)格型號：Φ700×1300

功    率：0.75KW

材    質(zhì)：碳鋼

耙    齒：塑料

2）集水池提升泵

數(shù)    量：2臺

技術(shù)要求

規(guī)格型號：40QW10-15-1.5

功    率：1.5KW

材    質(zhì)：碳鋼

3）固液分離機(jī)

數(shù)    量：1臺

型    號：AZ200

功    率：5.5kw

材    質(zhì)：碳鋼

4）1#中間水池提升泵

數(shù)    量：2臺

技術(shù)要求

規(guī)格型號：40QW10-15-1.5

功    率：1.5kw

材    質(zhì)：碳鋼

5）缺氧池潛水?dāng)嚢铏C(jī)

數(shù)    量：2臺

技術(shù)要求

規(guī)格型號：QJB4/6

功    率：0.75kw

材    質(zhì)：不銹鋼

6）1#曝氣風(fēng)機(jī)

數(shù)    量：2臺

技術(shù)要求

規(guī)格型號：4m3/min,49.9kpa

功    率：4kw

材    質(zhì)：碳鋼

7）混合液回流泵

數(shù)    量：2臺

技術(shù)要求

規(guī)格型號：50QW10-15-1.5

功    率：1.5kw

材    質(zhì)：碳鋼

8）2#中間水池提升泵

數(shù)    量：2臺

技術(shù)要求

規(guī)格型號：40QW10-15-1.5

功    率：1.5kw

材    質(zhì)：碳鋼

9）污泥回流泵

數(shù)    量：1臺

技術(shù)要求

規(guī)格型號：40QW10-15-1.5

功    率：1.5kw

材    質(zhì)：碳鋼

10）加藥泵

數(shù)    量：2套

技術(shù)要求

規(guī)格型號：200L

功    率：0.25kw

材    質(zhì)：碳鋼

§3.3　構(gòu)筑及設(shè)備一覽表

表3-1　主要構(gòu)筑務(wù)一覽表

表3-1　主要構(gòu)設(shè)備一覽表

第四章  經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

§4.1  能源消耗費(fèi)

在本處理站中主要能源消耗為電力，電耗計算依據(jù)處理廠實(shí)際用電負(fù)荷（kw），不包括備用設(shè)備。除主體部分設(shè)備電耗外，還有氣浮裝置和混凝加藥泵，污水處理站總運(yùn)行功率為17.5kW，電費(fèi)按0.65元/度，廢水總量變化系數(shù)按1.25計，則每天每立方米廢水處理的能源消耗費(fèi)為：

E₁=17.5×20×0.85÷1.25÷100=2.38元/m³廢水

§4.2  藥劑費(fèi)

（1）厭氧系統(tǒng)

為了保證厭氧系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，需對初沉調(diào)節(jié)池的出水進(jìn)行堿度調(diào)節(jié)，向水中添加一定量的碳酸氫鈉。根據(jù)初沉調(diào)節(jié)池出水水質(zhì)，整個污水處理站混凝系統(tǒng)每天需投加0.01噸左右的碳酸氫鈉，市場上碳酸氫鈉的價格是1800元/噸，則每天每立方米廢水處理的藥劑費(fèi)為：

E₂=0.01×1800÷100=0.18元/m³廢水

§4.3  人工費(fèi)

每人工資800元/月算，則每天廢水處理的人工費(fèi)為：

E₃=800÷100÷30=0.27元/m³廢水

§4.5  運(yùn)行費(fèi)

E_T= E₁+E₂+E₃  =2.38+0.18+0.27=2.83元/m³廢水

第五章  技術(shù)服務(wù)和技術(shù)保證

§5.1  技術(shù)服務(wù)

1. 按要求完成所規(guī)定的設(shè)計安裝、調(diào)試和各項測試。

2. 專人負(fù)責(zé)設(shè)備（包括圖紙資料、說明書、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量控制各檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)）的供貨。

3. 負(fù)責(zé)全面解釋所提供的技術(shù)文件、圖紙及操作說明書、工程范圍內(nèi)的各種技術(shù)問題，并找出解決辦法。

4. 負(fù)責(zé)培訓(xùn)業(yè)主的運(yùn)行人員，并對所提供技術(shù)指導(dǎo)的正確性負(fù)責(zé)。

5. 施工工期：5~6個月。

6. 調(diào)試計劃

——試運(yùn)行

——空載測試

——負(fù)荷測試

——性能測試

7. 培訓(xùn)計劃

——系統(tǒng)講課；

——安裝現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際訓(xùn)練；

——提供必要的講義、使用說明書和圖紙；

——污水凈化裝置的設(shè)備部件及其功能；

——排放測定方法；

——日常維護(hù)指導(dǎo)。

§5.2  技術(shù)保證

5.2.1  設(shè)備保證

設(shè)備保證期為一年，從設(shè)備的交接算起。

被修理和被替換部件的保證期計算方法也相同，即從修理或替換之日起計算。

5.2.2  功能保證

污水凈化系統(tǒng)不妨礙生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

污水凈化系統(tǒng)保證足夠的處理量，配合生產(chǎn)需要調(diào)節(jié)所處理水量。

5.2.3  性能保證

經(jīng)處理后的污水達(dá)到中華人民共和國《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18596-2001）。