养猪场废水处理工艺设计.pdf
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1、长春工业大学毕业设计 1 中文摘要 本设计的任务是养猪场污水处理工程的设计,要求是对污水处理进行整体的设计 与 规 划 。 所 提 供 的 污 水 厂 进 水 水 质 为 : Q=3000m 3/d,BOD 5=3900-4900mg/L, CODcr=9000-13000mg/L , SS=3200-3500mg/L, NH3-N=450-650mg/L,pH=9.011.0。 要求经过处理后 出水水质为: BOD5=150mg/L, CODcr=400mg/L, SS=200mg/L, NH3-N=80mg/L, pH=6.0 9.0 , 最 终 满 足 畜 禽 养 殖 业 污 染 物 排
2、 放 标 准 (GB185962001)要求。 设计中采用的主要污水处理工艺是: 氨吹脱厌氧反应生物接触氧化 消毒出水。 所涉及的具体工作是对工艺流程中的各个构筑物进行计算,确定其尺 寸,对处理工艺中需要的各种设备进行选型,并确定污水处理场的平面和高程布置。 本设计还对污水处理场的建设和运行费用做了初步的估算。最终的设计成果还有多分 以 CAD 软件绘制的工程图纸,包括:污水场平面布置图、污水场高程布置图以及几 个主要的处理构筑物。 关键词: 养猪污水,氨吹脱塔, UASB 反应器,生物接触氧化池。 长春工业大学毕业设计 2 Pig farm wastewater treatment engi
3、neering design Abstract This design task is raising pig factory wastewater treatment engineering design, the requirement is on wastewater treatment plant for overall design and planning. The wastewater treatment plant is provided for: Q = incoming water 3000m3 / d, BOD5 = 3900-4900mg/L, CODcr = 90-1
4、3000mg/L, SS = 32-3500mg/L, NH3 - N = 450-650mg/L, pH = 9.0 11.0. Demand for processed effluent BOD5 = 150mg/L, and CODcr = 400mg/L, SS = 200mg/L, NH3 - N = 80mg/L, pH = 6.0 9.0 Finally meet the livestock and poultry breeding standards for pollutants discharge “(GB18596-2001) requirements. Design th
5、e major sewage treating technology is: ammonia to remove - anaerobic reaction - biological contact oxidation - disinfection - out of the water. The specific work is involved in various structures in process is calculated, determine its size, to process all kinds of equipment needed in selection and
6、determine sewage treatment plant, the plane and elevation layout. This design of sewage treatment plant construction and operation costs makes a preliminary estimates. The final design results and points to CAD software rendering engineering drawings, including: sewage plant layout, sewage plant ele
7、vation layout and several main processing structures. Keywords:Pig sewage, Ammonia to remove tower, UASB reactor,Biological contact oxidation ponds. 长春工业大学毕业设计 3 目录 第一章绪论 . 1 1.1 养猪污水的来源 1 1.2 养猪污水的特点 1 1.3 养猪污水对环境的危害 1 1.4 养猪污水的资源化 2 1.5 养猪污水的处理方法 2 第二章方案设计说明. 7 2.1 工程设计资料. . 7 2.1.1设计资料 7 2.1.2设计依
8、据 7 2.1.3指导思想 7 2.2 养猪污水处理工艺流程的设计 8 2.2.1 方案选择 . 8 2.3 处理工艺流程设备说明. 11 2.3.1 格栅间 11 2.3.2 沉砂池 11 2.3.3 调节池 11 2.3.4初沉池 . 12 2.3.5 中间水池 12 2.3.6 氨吹脱塔 12 2.3.7上流式厌氧污泥床(UASB ) . 13 2.3.8生物接触氧化池. 14 2.3.9 二沉池 15 2.3.10 污泥贮池 15 2.3.11 污泥浓缩池 15 2.3.12 污泥脱水 16 2.3.13 粪渣干化场 16 2.3.14 消毒池 . 16 2.3.15 计量堰 . 16
9、 2.3.16其他附属构筑物 16 2.3.17 主要设备 17 第三章设计计算 18 3.1 格栅 . 18 3.1.1格栅设计数据. 18 3.1.2 格栅设计计算. 19 3.2 沉砂池 . 24 3.2.1 沉砂池设计主要原则. 24 3.2.2平流式沉砂池的设计参数. 24 3.2.3设计计算. 24 3.3 调节池 . 29 长春工业大学毕业设计 4 3.3.1 设计数据 29 3.3.2设计要点与设计要求. 29 3.3.3 设计计算 30 3.4 初沉池的设计. 32 3.4.1简介 . 32 3.4.2沉淀池的一般设计原则及设计参数. 32 3.4.3设计计算. 33 3.5
10、 中间水池 . 37 3.5.1 简介 37 3.5.2中间水池设计计算. 37 3.6 氨吹脱塔 . 38 3.6.1简介 . 38 3.6.2设计计算. 38 3.7 上流式厌氧污泥床(UASB ) . 42 3.7.1 简介 42 3.7.2 设计计算 43 3.8 生物接触氧化池. 50 3.8.1 简介 50 3.8.2 设计依据 51 3.8.3设计计算. 51 3.9 二次沉淀池 . 55 3.9.1简介 . 55 3.9.2 设计参数 55 3.9.3 设计计算 56 3.10 贮泥池 . . 59 3.10.1 贮泥池的作用 . . 59 3.10.2 贮泥池计算 59 3.
11、11 污泥浓缩池 . . 60 3.11.1简介 60 3.11.2 设计计算 60 3.12 污泥脱水机房. . 64 3.12.1简介 64 3.12.2 机械脱水前预处理. . 64 3.12.3 带式压滤机设备选型. . 65 3.13 粪渣干化场 67 3.13.1简介 67 3.13.2 设计计算 67 3,14 消毒池 . . 68 3.14.1简介 68 3.14.2紫外线消毒的优点 68 3.14.3 影响紫外线消毒的因素. . 68 3.14.4 紫外消毒设备 . . 69 3.14.5 设计要点 69 3.14.6设计计算 70 长春工业大学毕业设计 5 3.15 计量设
12、备 . . 71 3.15.1 计量设备布置原则. . 71 3.15.2 咽喉式计量槽的一般规定. . 72 第四章污水处理站的平面布置与高程布置. 73 4.1 污水处理站的平面布置. 73 4.1.1简介 . 73 4.1.2各处理单元构筑物的平面布置. 73 4.1.3 管、渠的平面布置. 73 4.1.4 辅助建筑物 . 74 4.2 污水处理站的高程布置. 75 4.2.1简介 . 75 4.2.2污水高程. 75 4.2.3 污泥高程 82 4.2.4 损失计算 84 4.2.5 确定高程 86 第五章投资预算 87 5.1 工程建设投资预算. 87 5.1.1 工程建设投资欲算
13、. 87 5.1.2 设备投资欲算. 87 致谢 . 89 参考文献. 90 附件 . 91 长春工业大学毕业设计 1 第一章绪论 1.1 养猪污水的来源 随着畜牧业的发展, 畜产废水排放量日益增加, 对农业生态环境和水体环境产生 的负面影响也日益严重。 养猪场污水主要是猪的排泄物(猪尿及部分猪粪) 和猪舍冲 洗水的混合物。据有关部门测算:头猪日排泄粪尿按6kg 计,年产粪尿达2.5t 。 一个千头猪场日排泄粪尿达6t ,年排量达 2500t。如果用水冲式清粪, 头猪日排污 量约为 30kg,年排污水达万多 t 。污水中悬浮物、有机物及氨氮含量均较高,其中 五日生化需氧量BOD5介于 6007
14、000mg/L,化学需氧量COD浓度可达13000 17000mg/L。 1 1.2 养猪污水的特点 养猪场污水排水量大、污染负荷高,有机物浓度高,固液混杂。而养猪行业的利 润水平又低,因而要求污水处理工程投资低、运行费用低、处理效率高。因此,我们 必须研究出投资少, 运行成本低,管理方便,处理效果好的装置和相配套的发酵工艺, 尽可能使污水处理后得到资源化利用,既消除污染,又化害为利,促进经济发展。 1.3 养猪污水对环境的危害 目前, 我国的养猪业集约化程度较低, 养猪业带来的污染问题尚未引起广泛关注, 而养猪业集约化比率增高, 排泄物中含有的氮、 磷及剩余饲料将导致单位面积土地上 的排泄量
15、显著增加。如果不加以重视,会给环境带来严重的后果。 养猪废水含有大量的氮和磷。 如果氮和磷被排入水体, 则容易导致水体富营养化, 污染水体。以硝酸盐形式存在于水中的氮倘若被人饮用,则会对人体健康造成损害。 而土壤中的养分过剩, 则会使打破土地的生态平衡。 排泄物中残留的抗生素等对人类 健康的损害也引起了人类健康学家和畜牧业工作者的重视。规模化养猪场每天排放的 污水量大、集中,并且污水中含有大量污染物,如残留的兽药以及大量的病原体等, 因此如果污水不经过处理就排放于外界环境或直接农用,将会导致当地生态环境和农 田的严重污染 【2】 。 因为我国畜禽养殖企业长期以来只是片面追求经济效益,环保意识薄
16、弱, 对粪便 污水处理方法落后, 致使大量的粪便随冲洗水直接排放,甚至有的将粪便直接排入外 界水环境中, 严重污染了大江大河的水质。 养猪场排放含粪尿的污水中的生化指标极 长春工业大学毕业设计 2 高,其中 COD 值和 BOD 值远远超过国标。 高浓度的有机污水排入江河湖泊中,造成水 质不断恶化, 其中污水中高浓度的氮、 磷是造成水体富营养化的主要原因, 使水中的 藻类过度生长,从而导致鱼类的大量死亡(Roland等,1993) 严重威胁到了水产业的 发展。畜禽粪便污水不仅污染到了地表水,至使地表水中的硝酸盐含量超出规定范围 (50mg/L) ,而且其有毒、有害成分还容易进入到地下水中,严重
17、污染地下水。一旦地 下水被污染了, 是极难治理恢复的, 将会造成较持久性的污染。 养猪场在污染周围环 境的同时,也污染了自身的环境,严重地威胁了畜牧养殖业的自身可持续发展。 猪体内的微生物主要是包含在粪便内通过消化道排出体外,通过养猪场污物的排 放进入外界环境中从而造成严重的微生物污染。如果对这些粪污不加以无害化处理, 大量的有害病菌一旦进入环境,不但会直接威胁畜禽自身的生存,还会严重威胁到人 体健康。 【3】 1.4 养猪污水的资源化 使养猪场的粪污得到资源化利用:畜禽养殖业污水中含有较多的氮、磷、钾等养 分,污水经过适当的净化处理可以用于农田、绿地的灌溉,进入渔塘养鱼,有条件时 还可考虑回
18、用冲洗畜舍; 固体粪污经处理后可作为高效有机肥。利用畜禽粪便生产有 机肥,不仅可减轻畜禽粪便对环境的污染,还可提高土壤有机质含量, 提高土壤肥力。 1.5 养猪污水的处理方法 1.5.1 物理处理方法 物理处理是指通过物理方面的重力或机械力作用使污水水质发生变化的处理过 程。 物理处理方法有:格栅、沉淀、过滤等。物理方法主要是去除污水中较大的悬浮 物和杂质、 饲料残渣、 猪毛猪尿及其它可以堵塞或磨损管道和水泵的物质,还有污水 经化学处理的反应产物,污水生物处理后生成的活性污泥或生物膜 【4】 。 1.5.2 化学处理方法 化学处理是利用化学反应的作用以去除水中的杂质。 化学处理方法有:混凝、消
19、毒、中和等。污水化学处理对象有:污水中溶解性的 有害物质,如酸碱性有机物、和各种有机溶剂等。 1.5.3 生物处理方法 生物处理是微生物在酶的催化作用下,利用微生物的新陈代谢功能, 对污水中的 污染物质进行分解和转化。 长春工业大学毕业设计 3 (1)厌氧生物处理技术: 厌氧生物处理时在没有分子氧及化合态氧存在的条件下,兼性细菌与厌氧细菌降 解和稳定有机物的生物处理方法。 【5】 1 水解酸化池 水解酸化池主要包括以下几个部分: 池体 一般为矩形或圆形, 水解酸化池的经济高度一般为46m之间,另外,可以对水 解酸化池进行分格,分格后,每一单元尺寸减少,可提高配水的均匀性,同时有利于 维护和检修
20、。 配水系统 常用的配水方式有:一管一孔布水、一管多孔配水方式、分枝式配水方式。 出水收集装置 水解酸化池的出水可以采用设于池水表面三角出水堰进行收集。 排泥系统 当水解酸化池内污泥达到一定高度后应进行排泥,排泥的高度的设定应考虑排出 低活性的污泥, 保留高活性的污泥, 通常污泥的排放点设在污泥区的中上部,可采用 定时排泥方式,每日排泥一至二次。 作用机理:通常把厌氧发酵过程分为四个阶段,即a、水解阶段 b、酸化阶段 c、 酸衰退阶段 d、产甲烷阶段。 水解阶段:能使固体有机物降解为污水中的溶解性物质, 以及将大分子有机物质降解为小分子物质,在产酸阶段, 碳水化合物等有机物被降解 为有机酸,主
21、要是乙酸、丁酸等。水解和酸化反应进行得相对较快,一般不容易将它 们分开,此阶段的主要微生物是水解产酸细菌。 【5】 水解酸化池可将大分子物质转化为小分子物质,将环状结构转化为链状结构, 进 一步提高了废水的BOD/COD 比,增加了废水的可生化性, 为后续的消毒处理创造了良 好的环境。 污水经过水解反应后可提高其生化性能,降低污水 pH值,减少污泥产量, 为后续好氧生物处理创造有利条件。 2 升流式厌氧污泥床反应器(UASB ) 上升式厌氧污泥床反应器是由荷兰的Lettinga教授等在 1972 年研制,于 1977 年开发的。 由于在反应器内可以培养出大量厌氧颗粒污泥,使反应器的负荷很大。
22、对 一般的高浓度有机污水,当水温在30左右时,负荷可达10-20KgCOD/(m 3d) 。【5】 UASB 法与其它厌氧反应器相比, 具有一系列的优点:(1)污泥床内生物量多;(2) 长春工业大学毕业设计 4 容积负荷率高,污水在反应器内的水力停留时间短,因此所需池容大大减小;(3)设 备简单,操作方便,无需设污泥回流装置,不需填充填料,也不需要设置机械搅拌装 置,造价相对便宜,便于管理而且不存在堵塞问题。 3 厌氧生物滤池 厌氧生物滤池是密封的水池,池内放置填料。微生物附着生长在填料上,平均停 留时间可长达 100d左右。滤料可采用拳状石质滤料,如碎石、卵石等,粒径在40mm 左右,也可以
23、采用塑料填料。 塑料填料具有较高的孔隙率, 质量也轻,但是价格较贵。 根据对一些有机污水的实验结果,当温度在25-30时,在使用拳状滤料时,体 积负荷可达 3-6 KgCOD/(m 3 d); 在使用塑料填料时,体积负荷可达 3-10 KgCOD/(m3 d)。 厌氧生物滤池的主要优点是: 处理能力较高;率池内可以保持很高的微生物浓度; 不需另设泥水分离设备;出水SS较低;设备简单;操作方便等。 厌氧生物滤池的主要缺点是:滤料费用较高;滤料容易堵塞,特别是下部,生物膜很 厚,堵塞后,没有简单有效地清洗方法。 (2)好氧生物处理技术: 污水的好氧生物处理技术是在有氧存在的条件下,利用好氧微生物,
24、 将有机物降 解的污水处理方法。污水中存在的各种有机污染物,主要是以胶体状或溶解态存在。 这部分有机物经过一系列的生化反应,逐级降解,最终将转化为无机物, 达到无害化。 1 活性污泥法 性污泥法是目前污水处理中应用最广泛的好氧生物处理技术,也是一项极具发展 前景的污水处理技术。 近几十年以来, 对其生物反应和净化机理的研究取得了长足的 发展,工艺流程渐渐成熟、合理。活性污泥法适用于大规模、较高浓度的污水处理。 活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废 水中连续通入空气, 经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上 栖息着以菌胶团为主的微生物群,具有很
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