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畜禽(豬場)養殖廢水處理方案設計及設計圖紙

來源: http://www.modanoo.com/    發表日期:2015-06-11    瀏覽:25118

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近年來,隨著畜禽養殖業的快速發展,集約化、規?;酿B豬業也迅速崛起,由此產生了大量的豬場養殖廢水。養豬廢水主要由豬舍沖洗水構成,含豬尿液、糞便、飼料殘渣等污染物具有同相組分含量高、有機質含量高、 含氮量高等突出特點,如果得不到妥善處理,將會對周邊地表水環境、農業生態甚至飲用水源產生嚴重危害。 豬場養殖廢水處理設施的建設以廢水處理工藝的設計為龍頭,為了有效解決養豬廢水的環境污染問題,在廢水處理工藝設計中必須抓住處理水量、進出水水質、處理下藝流程、關鍵處理單元等若干設計要點,確保處理出水達標排放或回用。

1 設計水量及進出水水質

設計水量及進出水水質的確定是整個廢水處理工藝設計的關鍵,直接決定了廢水處理設施的規模以及處理工藝的復雜程度。在豬場養殖廢水處理工藝設計的初始階段,必須根據實際情況合理、準確的確定好廢水處理裝置的設計水量及進出水水質參數。

1.1 設計水量 豬場養殖廢水處理設施的設計水量主要由養殖規模及其清糞工藝決定,在設計中一般應根據養殖場實際產生的廢水水量或者參考用水水量確定。在沒有實測水量的情況下可根據豬的存欄量情況選用表1的統計數據進行計算得到。由表1可知,豬場養殖廢水的水量隨季節變化波動較大,由于夏天天氣炎熱,豬舍沖水量增加,廢水量在這個季節一般最大,為保證廢水處理設施在全年均能有效運行,在設計中首先需要以夏季的廢水產生量作為基礎設計水量,同時在設計中也需要考慮廢水處理設施的操作彈性,使得各處理單元的水力負荷可以進行適當的調節,確保廢水處理設施能適應水量的季節性變化。此外,由于豬舍沖水操作的間歇性,使得豬場養殖廢水流量的日變化情況也較為顯著,這點在設計中也必須得到充分重視,通??勺鳛閺U水調節池的設計依據考慮。

1.2 設計進水水質 豬場養殖廢水處理設施的設計進水水質主要受清糞工藝及沖水量的影響,一般應根據養殖 場實際的排放廢水水質或者參考同一地區類似養殖場的 廢水水質確定。在沒有實測或參考數據的情況下可選用 表2的統計數據進行計算得到4。在沒有130認濃度數據 的情況下,豬場養殖廢水B0D5/C0Dcr值可取經驗系數0.4 ~ 0.6。由表2可知,豬場養殖廢水中各水質指標濃度均變化較大,夏季由于廢水量大,設計進水水質指標可以取相對較低值,而冬季廢水量較小,進水水質可以取相對較高值,由于養豬廢水中污染物負荷量基本不會隨季節交替而發生明顯變化,設計中還可考慮將春秋季的廢水量與上表中的污染物平均濃度相乘得到一個統一的污染物負荷量作為全年各個時段的進水指標進行設計。

1.3 設計出水水質 豬場養殖廢水處理設施的設計出水水質主要由廢水排放去向決定。一般排人普通地表水體的排水水質應滿足《畜禽養殖業污染物排放標準》 (GB18596-2001)要求,處理后用于農田灌溉的出水水質應滿足《農田灌溉水質標準》(GB5084-1992)要求,具體如表3所示。如果養殖場所在地方有針對豬場養殖廢水的地方排放標準,則出水水質應該執行地方標準。此外,豬場養殖廢水如果選擇最終通過生態還田等方式進行綜合利用,那么處理設施的設計出水水質至少應該滿足無害化處理的標準,如出水衛生學指標應滿足《糞便無害化衛生標準》(GB7959 - 87)標準要求。

2 處理工藝流程

2.1 工藝流程選擇依據 廢水處理工藝流程的選擇是整個廢水處理設施處理工藝設計的核心。在選擇豬場養殖廢水處理工藝時需要考慮如下幾個關鍵因素:

2.1.1 養殖規模 養豬場的規模直接決定了豬場養殖廢水的水量。一般大規模的養豬場優先考慮以物化處理+生物處理為主的綜合處理工藝路線,而小規模養豬場的廢水則可以因地制宜的選擇人工濕地、穩定塘和土地處理等運行管理簡便、經濟可行的向然處理工藝技術或者沼氣池厭氧發酵、沉淀池+砂濾池等簡易廢水處理方式。

2.1.2 清糞方式 養豬場的清糞方式對豬場養殖廢水的水質有很大的影響,采用干清糞工藝的豬場養殖廢水中污染物的濃度要大大低于采用水沖糞工藝的廢水中污染物的濃度。干清糞工藝廢水在處理時可以考慮采用以固液分離+好氧處理為主的處理工藝流程,而水沖糞工藝廢水的處理宜優先選用固液分離+厭氧生化處理+好氧生化處理為主的處理工藝流程。

2.1.3 出水去向 豬場養殖廢水的最終去向則決定了處理出水需要達到的水質指標,從而影響到整個廢水處理工藝流程的設計。一般來講,如果處理出水可以進行生態還田等綜合利用,則豬場養殖廢水經厭氧生化處理后形成的沼液就能達到無害化處置標準,可以直接進行綜合利用。如果處理出水需要達標排放,單單通過厭氧生化處理是無法達到排放標準要求的,一般會采用好氧生化處理對沼液進行進一步的處理,使得處理出水滿足排放標準要求。此外,由于《農田灌溉水質標準》對于氨氮以及有機氮的控制要明顯嚴于《畜禽養殖業污染物排放標準》,因此如果豬場養殖廢水處理出水最終將作為農田灌溉用水冋用,則選用的好氧生化處理要求具有較高的脫氮功能。

2.1.4 能源利用 廢水厭氧處理會有大量沼氣產生。如果養殖場附近有較大的能源需求,廢水處理過程產生的沼氣可以得到充分利用,那么豬場養殖廢水可以不經固液分離直接進行厭氧生化處理,從而保證廢水中大量有機質均能進行厭氧消化處理,產生最大量的沼氣,實現能源的冋收利用。相反,如果廢水處理設施產生的沼氣無法或者不能充分利用,那么在對豬場養殖廢水進行處理時宜先通過同液分離去除部分有機質,降低厭氧生化處理的負荷;對于厭氧處理下段,根據實際情況也可以考慮改為水解酸化下段,以控制沼氣的產生。

2.2 推薦工藝流程 在設計豬場養殖廢水處理工藝時, 應綜合考慮養殖規模、清糞方式、排水去向以及周邊能源利用特征的具體實際情況,在實現綜合利用或達標排放的前提下優先選用投資運行成本合理的處理工藝在處理工藝選擇時同時還應兼顧處理工藝的運行靈活性、操作方便性、處理效果穩定性、潛在二次污染等問題。對于中小規模的干清糞養豬場,豬場養殖廢水推薦采用如圖1的處理工藝,其中水解酸化系統可以根據前道固液分離的效果以及廢水水質的可生化性等因素進行選用(圖1)。

對于較大規模的干清糞養豬場或者具有一定規模的水沖糞養殖場,豬場養殖廢水推薦采用如圖2的處理工藝,其中固液分離設施可以根據周邊沼氣利用需求情況選用(圖2)。

3 關鍵處理單元設計

3.1 格柵/集水井 格柵是豬場養殖廢水處理設施中最前端的預處理單元。通常需要在用于收集提升豬場養殖廢水的集水并中設置格柵來去除廢水中豬的毛發、殘余飼料、糞渣、及其他雜物等大塊顆粒物,保護后續處理單元內的水泵、閥門和管道等機械設備,并確保后道處理單元穩定運行。小規模養豬場廢水的處理可以選用人工格柵以降低投資成本,中大規模養豬場廢水的處理則宜選用機械格柵以降低操作人員的勞動負荷。同時在設計中根據實際需要,還可以考慮將集水并設計成具有一定的沉砂功能,以去除廢水中格柵未能分離的小塊砂粒物質。

3.2 調節池 養豬場豬舍沖洗的操作是間歇進行的,因此豬場養殖廢水的水量和水質隨時間波動很大,大部分廢水和污染物會在每天豬舍沖洗時段進人廢水處理設施。因此,豬場養殖廢水處理設施中必須設計有調節池來調節水量并均化水質,以防止短時間內過大的污染負荷對后續處理單元的沖擊,確保廢水處理設施平穩運行。為了保證全年有效的廢水調節效果,調節池在設計中應以夏季日平均廢水產生量為設計依據,水力停留時間取12 ~ 24h為宜,同時在調節池中應設置必要的攪拌設施防止廢水中顆粒物的沉淀。

3.3 固液分離設施 固液分離設施作為豬場養殖廢水的一種有效的預處理手段,主要是通過物理篩分、離心分 離、重力分離等方式去除廢水中的懸浮顆粒物,降低廢水污染負荷,減輕后續生化處理單元的壓力,在保證處理效 率的前提下降低投資和運行成本。常用的同液分離設施主要有水力篩網、臥式離心機、壓濾機、水力旋流器、旋轉錐形篩、離心盤式分離機、螺旋擠壓分離機以及沉淀池和氣浮池等。一般來講,大規模的豬場養殖廢水建議選用機械罔液分離設備以節省占地,中小規模的干清糞養豬場如果在廢水處理工藝設計時未采用厭氧生化處理而直 接選用了好氧生化處理,則同液分離設施宜選用沉淀池或者氣浮池等重力分離設備,以提高廢水的固液分離效果,有效控制進人好氧生化處理段的污染負荷,節約處理成本。此外,在固液分離單元設計中還可以根據實際情 況考慮采用混凝處理來強化懸浮顆粒物的去除。

3.4 厭氧處理 厭氧處理是在無氧條件下借助厭氧微生物的作用對廢水進行處理。整個厭氧處理的全過程包括水解、酸化、產氫產乙酸和產甲烷4個階段,每個階段分別由不同的厭氧微生物作用完成。首先,非溶性高分子有機物如蛋白質、油脂等在胞外水解酶作用下,可分解為可溶性小分子有機物如氨基酸、糖、長鏈脂肪酸、甘油等;產酸菌分泌水解酶可以將難生物降解的可溶性有機物轉化成揮發性脂肪酸和乙醇;然后,在產氫產乙酸菌的作用下,揮發性脂肪酸和乙醇轉化為乙酸或壓和C02;最后,在產甲焼菌的作用下,乙酸或H2和CO2轉化為CH4。廢水厭氧處理可以僅利用厭氧過程的前面2個階段,即所謂的水解酸化處理,也可以利用包括全部4個階段在內的全過程處理,即通常所說的厭氧生化處理。水解酸化處理工藝簡單,操作方便,可以有效提高廢水的可生化性,并去除廢水中部分有機污染物。厭氧生化處理對有機污染物物降解的更為徹底,廢水中大部分有機物可以通過產CH4的形式去除,COD去除率更高,但是厭氧生化處理需要配套沼氣處理設施,工藝復雜,操作不變,對pH、水溫、進水水質等環境因素也比水解酸化要有更高的要求。

豬場養殖廢水屬于高有機物濃度、高氮磷含量的廢水,通常單獨采用好氧生化處理方法很難達到經濟有效的效果,因此厭氧技術也就成豬場養殖廢水處理中一種不可缺少的關鍵技術。對于采用干清糞工藝中小規模養豬場,廢水中COD濃度相對較低,在采用了高效的固廢分離設施的情況下,可以選擇水解酸化處理作為后道好氧生化處理的預處理手段,以提高廢水的B0D5/C0Dcr,提高后續好氧生化處理的效果。對于大規模的特別是采用水沖糞的養豬場,則宜選用全過程的厭氧生化處理工藝, 在實現廢水無害化處置的同時大幅去除廢水中有機污染物,同時產生可作能源利用的沼氣,有效降低后續好氧生化處理的污染負荷。

水解酸化工藝的水力停留時間宜在12 ~ 24h。對于未經固液分離的廢水的厭氧生化處理,可以優先考慮全混合厭氧反應器(CSTR)、升流式同體反應器(USR)及推流式反應器(PFR),厭氧消化溫度以35左右為宜,水力停留時間以5 ~10d為宜。而對于經過固液分離后的廢水的厭氧生化處理,可以采用升流式厭氧污泥床反應器 (UASB)、復合厭氧反應器(UBF)、厭氧過濾器(AF)及折流式反應器(ABR ),厭氧消化溫度以20左右為宜,水力停留時間以4 ~6d為宜。

3.5 好氧處理 豬場養殖廢水中各類污染物濃度較高,厭氧反應出水一般難以直接達到排放或回用)標準,因此仍需好氧處理方法對厭氧出水進行進一步的后續處理。好氧生化處理是在有氧條件下利用好氧微生物的同化作用和異化作用對廢水進行處理,以去除廢水中的有機物、氮磷等污染物。相比厭氧處理, 好氧生化處理能夠更為徹底的去除廢水中的污染物,確保處理出水達標排放或冋用。由于豬場養殖廢水中氨氮和總磷濃度很高,在選擇好氧生物處理工藝時宜優先選用具有生物脫氮除磷功能的處理工藝,如氧化塘工藝、厭氧/缺氧/好氧下藝(A/A/0)、循環式活性污泥法(CAST)等。好氧反應器的活性污泥負荷宜為0.03 ~ 0.08kg BODs/kg,污泥濃度宜為2.5 ~4g。根據實際情況可以將好氧反應器設計成生物膜法,以提高反應器內的生物量,強化處理效果。此外,在條件允許的前提下還 以對好氧生化處理出水進行人工濕地、土地處理或穩定塘等自然生物處理工藝,以進一步凈化水質。

3.6 消毒 豬場養殖廢水經處理后向地表水體排放或者回用的,應進行紫外線、臭氧、雙氧水等非氯化消毒處理, 確保出水衛生學指標達標。

4 結論與建議

豬場養殖廢水處理設施的丁.藝設計應緊密抓住廢水的處理水量和進出水水質情況,根據豬場養殖規模、清糞方式、出水去向及周邊能源利用情況選擇合理的廢水處理工藝流程,并做好各個核心處理單元的工藝設計,確保處理出水達標排放或冋用。對于中小規模的干清糞養豬場,建議采用沉淀+水解酸化+好氧生化處理為主的廢水處理工藝流程,對于較大規模的干清糞養豬場或者具有一定規模的水沖糞養殖場,建議采用機械固液分離+厭氧生化處理+好氧生化處理為主的廢水處理工藝流程。

5 畜禽養殖廢水處理設計圖紙(部分)——更多詳細工藝信息和圖紙,請來電咨詢。




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