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奶牛养殖场高浓度畜禽养殖废水处理工程设计方案

来源: http://www.huiguo.net.cn/    发表日期:2015-09-08    浏览:13269

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畜牧养殖业的发展满足了人们对肉、蛋、奶的需求,并为发展我国经济提高城乡居民生活水平做出了贡献,但养殖业粪污的随意排放已造成我国新的环境污染问题。畜禽养殖业产生的环境危害主要来源于畜禽的粪便,主要表现为养殖场排放的粪便及污水等污染物对生态系统、土壤、水环境、大气环境以及人类健康所造成的直接或间接的影响。畜禽养殖污染已成为继工业污染,生活污染之后的第三大污染源,成为我国污染的主要原因之一。畜禽养殖废水不但氨氮浓度高、色度深,含有大量的细菌等,还有其化学需氧量(COD)的排放量远高于工业生活污染废水排放量的综合,是一种难处理的高浓度有机废水。因此畜禽养殖废水在排放前必须进行有效处理。当前,国内与国外畜禽养殖场废水处理主要工艺流程大致相同,即预处理-厌氧处理-好氧处理。但是,对于我国处于微盈利的畜禽养殖业来说,使用此类水处理工艺流程的处理设施所需的不但投资太大、而且运行费用也过于高昂。因此,探寻初期设施建设投资少、出水效果好,处理效率高,运行费用低和维护更方便的养殖业粪污处理方法,已成为解决养殖业污染的关键所在。

辽宁某奶牛养殖场共有奶牛2000头,其中成牛1600头,幼牛400头。本工程需要处理的废水种类有两类,分别是榨乳厅废水以及粪便废水。本工程设计规模为日处理污水100m3。因涉及本项目的废水中有机物浓度高、氨氮浓度高、色度深,以及含有大量的细菌等因素,仅仅采用单一的厌氧处理不宜达标。同时,根据《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》(HJ497-2009)的规范要求,本工程需设好氧处理工艺技术。因此本工程污水处理系统采用固液分离预处理+厌氧处理+好氧处理+深度处理的工艺流程。

1 工程设计水质水量

设计处理水量:100m3/d。养殖场废水设计进水水质如表1所示。


出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-96)中的一级排放标准。

2 工艺流程

处理的工艺流程图如图1所示。


奶牛场主要采用吸泥罐车将粪便运输到固液分离车间附近的配水池内,粪便配水池用于将牛舍清除的粪便进行配水稀释 (可采用工艺处理后排放的水作为循环水使用,不足部分加场区自用水补充),然后通过蛟龙泵打入到螺旋挤压固液分离机内。干粪便运至场区的干粪棚内暂存,分离挤压产生的废水进入到初沉调节池内,之后进入到厌氧反应器,产生的沼气经过 净化后可作为燃料用。厌氧出水进入到MBBR组合反应池中,完成脱气、有机氮硝化、有机物氧化过程。此后进入到二次沉 淀池中进一步沉淀,实现泥水分离。二次沉淀池和污泥池中的污泥部分回流至组合反应池中,以补充反硝化所需的碳源。二次沉淀池出水经过砂滤和活性炭过滤,之后到消毒水池中,进行消毒处理,确保总出水达标排放。

3 主要处理构筑物与设备

3.1 调节池、沉淀池

沉淀是利用絮粒与水的密度差,使絮粒进行沉降进而达到固、液分离的目的。为保证本工程废水处理水量和水质的稳定性,本项目设置调节池,对水质水量进行调节。初沉池与调节池合建。竖流初沉池,2座,单池尺寸为1.5m*2m*5m,停留时间为1.5h。内设排泥泵:2台,Q=4.2m3/h, H=7.0m, N=0.37KW。调节录池,1座,规格为4m*4m*4m,停留时间为17.28h。内设污水提升录2台,Q=4.2m3/h, H=15.0m, N=1.5kW。潜水搅拌机1台,功率为0.37kW。

3.2 UASB反应器

UASB是上流式厌氧污泥床反应器(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)的简称,这种工艺于20世纪80年代初期在处理高浓度有机废水的领域中得到了广泛的应用。如今的UASB反应器在进水方式、布水系统、搅拌混合、三相分离器的设计上都有其独到之处,是高、中、低浓度污水处理工程的理想设备。

本项目设置UASB反应器1座,规格为直径5m*10.0m。采用自流布水和回流布水相结合布水装置,容积负荷2.5kgCOD/m3•d,停留时间:48h。

3.3 MBBR组合反应池

MBBR是介于活性污泥法和固定生物膜法之间的高效新型反应器。因本项目废水氨氮含量较高,在原有MBBR工艺基础上增加厌氧、缺氧区提高MBBR反应池的脱氮除磷效果。MBBR组合反应池可以在不改变构筑物池容的条件下提升现有生化单元的处理能力和处理效果,确保出水水质达标。尺寸为:5.8mx6.6mx5m,池内分为厌氧区(A)、厌氧区(A)、好氧区(0),参数如下:

(1)厌氧区(A段):平面尺寸为lmx2.0m,水力停留时间为2.16h,内设置悬浮填料。

(2)缺氧区(A段):平面尺寸为3.5mxlm,水力停留时间为3.78h,内设置悬浮填料。

(3)好氧区(0):曝气区分为2组,单池平面尺寸为5.8mx2.5m,池底设置曝气系统,控制溶氧2mg/L。水力停留时间为31.32h,内设置悬浮填料。

在MBBR反应池内设置混合液回流泵2台,功率为N=0.37kW。

3.4 二次沉淀池及中间水池

二次沉淀池,2座,单池尺寸为2mxl.5mx5m中间水池:尺寸为2.0mxl.5mx5.0m,内设污水提升泵:2台,1用1备,Q=4.2m3/h, H=6.0m,N=0.37kW。

3.5 深度处理车间

尺寸:4.5 mx4.5mx4.5m;内设石英砂过滤罐:2座,互为备用,直径0.6m,高度为2.5m,滤速为10m3/m2h。活性炭过滤罐:1座,直径0.8m,高度为2.5m,滤速为10m3/m2h。 冲洗水泵:2台,1用1备,Q=4.2m3/h, H=6.0m, N=0.37kW。

3.6 消毒池、清水池及污泥池

消毒池:二沉池出水进入消毒池,投加氯进行消毒,尺寸为2.5mxl.5mx5.0m,停留时间为194.4min。

清水池:尺寸为3mx3.3mx5.0m。

污泥储池:尺寸为3m*3m*5m。内设排泥泵1台,Q=4.2m3/h, H=7.0m, N=0.37kW,既可用于剩余污泥排放也可将污泥回流至MBBR反应器厌氧区。

4 调试与运行

4.1 UASB反应器的调试启动

选用沈阳市某污水处理厂污泥消化池的消化污泥接种(具有一定的产甲烷活性),将含固80%的接种污泥加水搅拌后,均匀倒入到UASB反应器内。接种污泥量为UASB反应器的有效容积的30%。初始配水最低CODcr浓度为2000mg/L,然后逐步提高有机负荷直到可降解的CODcr去除率达到80%为止。当反应器负荷低于0.8kgCODcr/m3•d时,此时为初始阶段,周期40d;当反应器的负荷逐步分多次提升到2kgCOD/m3-d,此时为提高阶段,周期35d。当UASB反应器充满后,三相分离器溢流出水部分回流至调节池。结束初期启动后,污泥已适应废水性质并具有一定除去有机物的能力,反应器的有机负荷进入到由2kgCOD/m3•d到3.0kgCOD/m3•d的运行阶段。由于该工程调试在5-6月间完成,温度较高,且营养物质充足,大大提高了启动速度。

4.2 MBBR反应池的调试启动

系统启动主要分3个阶段:闷曝培养阶段-连续进水驯化阶段-稳定进水试运行阶段。首先,将曝气池注满该奶牛场废水,向曝气池中投加脱水活性污泥,活性污泥的投加量按MBBR池蓄水量的0.5% ~0.8%加入。之后闷曝培养三至五个小时,然后静置沉淀并进行监测。当监测到的废水COD值是原来的一半时,向曝气池内继续注入设计处理量50%的奶牛场废水。当处理效率达标后,再继续增加,循环往复,逐渐提升负荷,每次提升负荷后要等活性污泥中的微生物适应巩固后再继续增加,直至满负荷为止。待反应池运行稳定,处理效果良好后,对反应池各反应参数进行调节,直至达到处理效果最好时,驯化结束。

4.3 监测运行效果

对该奶牛养殖场废水的固液分离预处理-厌氧消化-好氧处理-深度处理工艺实际运行效果进行长期监测,出水监测所中的一级排放标准的指标要求,各阶段水处理构筑物污染物去得各项指标数据均低于《污水综合排放标准》(GB8978-96) 除率如表2所示。


5 结果与讨论

(1)该奶牛场养殖场废水采用“固液分离预处理+厌氧处理+好氧处理+深度处理”的工艺流程,处理效果好,设备投资低。再设置消毒强化出水效果,总COD去除率达到99%, BOD去除率>99%,氨氮去除率>96%,出水各指标完全能够满足排放标准要求。

(2)本工程冬季运行时,进入反应系统内的水量较小(50m3/d),但水温较低,要采取相应措施保证厌氧反应器的正常运行。在厌氧反应器内设置热水盘管加热,本工程设计中设有沼气回收利用装置,该系统的热源可补充寒冷时节厌氧反应器的热量,以保证厌氧反应器内的水温。

(3)本项目的奶牛养殖场内的牛舍内采用干清粪工艺,相比于水冲工艺,悬浮物含量相对较少,牛舍内的垫床采用大量的细沙,运输过程中,会有大量草屑或沙子进入粪便中,导致进入到UASB的进水泵堵塞,定期需要清理。因此奶牛场的预处理中,条件允许可增加沉沙工序,并且在沉砂池后设置筛网后,大大减轻后续工艺的负担。

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