正大养猪场污水处理工程技术方案

正大养猪场污水处理工程技术方案内容摘要：

作管理更加简便和科学，易于控制。 自由体填料（国家专利，专利号： ZL ） 第 10 页 自由体生态基的材料特性 ★ 高微生物附着表面积； ★ 适宜的孔结构； ★ 两面、两段结构，特殊编织技术； ★ 仿生水草形态设计； ★ 表面吸附性强； 自由体生态基的作用原理 ★ 去除有机物的原理： 大量的微生物附着在生态基表面，对有机物进行吸附、生物氧化，最终将有机物分解，或转化成为微生物组分，从而去除水体中的 BOD。 ★ 去除 SS 的原理： 生 态基水草型的设计能够营造平缓的水利环境，加速悬浮物沉淀；悬浮物在生态基的碰撞促使其充分沉降；生态基表面的微生物絮凝作用，使悬浮物被吸附最终随生物膜脱落降至水底。 ★ 去除氮、磷的原理： 生态基两面式结构构成的 A/O 环境及微孔结构，为脱氮除磷菌及藻类生长创造适宜条件。 最终通过藻类的代谢合成和各种菌类矿化作用去除。 ★ 控制悬浮性藻类的原理： 生态基的超强表面积吸附性将更多的营养物转移到生态基表面，从而使浮游藻类在生存竞争中处于不利地位，导致其不能正常生长、繁殖甚至消亡。 自由体生态基的功能特点 ★ 有效去除水体各种污染物 ★ 菌 藻共生的高效微生物载体 ★ 加速自然水体生态系统的建立 ★ 促进微生物多样性 该填料是新一代环保型生物活性填料，由特殊材料、特殊工艺，世界领先水平设备织造而成，亲水、亲油、对气泡有很好的切割作用，有储氧功能，吸附能力强。 同时由于受水流和气流的冲动，填料上的生物膜不断更新，生物活性高，传质效率高。 模拟天然水草形态，不易纳藏污泥，充氧时管状直径具有可变性，无堵塞等优点，使用寿命长此填料具有挂膜快、生物膜发育良好，具有丰富的生物群落，构成细菌、藻类、原生动 第 11 页 物、后生动物等长的食物链，污水中所含的有机物和营养物等通过与生物膜 众多条食物链的接触，发生迁移和转化，降解成为最终产物 CO H2O、 NH3N， NOxN， PO4 等，它们又通过硝化、反硝化、同化等过程而被除去，从而达到很高的净化效率；同时，该填料生物膜长食物链高效地消耗细菌、藻类、原生动物，生成后生动物而使生物量大幅度减少，致使剩余污泥量很少，仅为活性污泥法工艺的 1/10，可 12 个月排出污泥一次，且数量很少，就地处理和利用即可。 该填料还具有耐酸碱，传质效果好等优点。 同时还具有重量轻，投资少，运行费用低，使用寿命长，安装、维护方便，易与其它设备配套使用等特点。 高效微 生物： D 型高效微生物是一系列对养殖业废水有着极高降解作用的产品。 同时本产品对于处理异味、脂肪族碳氢化合物、芳香族化合物、酚类化合物等都具有较好的降解效果。 除此以外，对于脂肪酸、制革厂废水、药厂废水、酮类及表面活性剂等也有降解效果。 本产品的特点是能承受较高的有机负荷、细胞生长快、利用率高、有利于企业污水站运行的稳定，可以运用的场合有：粪污、油漆、颜料、酚类树脂、橡胶、苯乙烯、润滑油、糖厂、淀粉、石油化工品、石油及天然气精炼、乳品业、水果处理、酒厂、制革厂、养禽厂、植物油的回收等诸多场合。 特征：细菌含量： 50亿 CFU/g 外观状态：棕色液体 气味：酸甜味 优点： (1)可降解一系列对于天然细菌有毒性的难降解化合物。 (2)在好氧及缺氧条件下均可生长。 (3)可有效解决处理过程中的 COD 反弹。 (4)含有硝化菌可以去除 NH3N。 (5)较宽的温度适应范围（ 555℃）。 可提高污水场冬季生物活性 ,保证处理效果 ,故可在高寒地区使用。 (6)较好的 pH值适应范围（ ），接近 7时效果最佳。 (7)通过降解一些具有恶臭的有机物及含 S化合物从而可以控制处理过程中的气味。 (8)无毒无腐蚀性，直接使用时运输及 储存均安全。 第 12 页 深度处理工艺选择 内源呼吸系统出水后，为了进一步降低废水内剩余的有机污染物质，可采用混凝沉淀法来对生化出水进行深度处理，再配套协管沉淀池使内源呼吸系统出水污染物浓度进一步降低。 混凝沉淀原理 在废水处理中，混凝过程常用于胶体物质、离子物质的分离去除。 混凝过程具有两个作用。 第一个作用：使水中原有的离散微粒首先具有粘附在固体颗粒上的性质 ——凝聚（ coagulation）；第二个作用：使这些具有粘附性的离散微粒能够粘结成絮体 ——絮凝（ flocculation）。 水中胶体表面都带有电荷，其表 面电荷的产生有如下四个机理：①固相表面对水中某种离子的特异吸附；②极难溶的离子型晶体与它溶解下来的离子产物之间有一平衡关系，（这一平衡关系由溶度积来确定），这使得晶体表面有了一定符号的电荷。 铁、铝、氢、氧化物颗粒表面电荷可以是依此机理产生的。 由于金属氧化物或氢氧化物的溶解沉淀反应与溶液 pH 值有关，因此，这类颗粒的表面电荷和电势受 pH 控制；③颗粒表面离子化。 能团的离解，特别是高分子有机物因其极性能团的酸碱离解而使表面带上电荷；（受 pH 控制）（如蛋白质： COOH – R – NH2）④某些离子型晶体（结晶物质）的 Schottky 缺陷。 在晶体表面产生过量的阳或阴离子，而在其表面呈带正电或负电。 （粘土及其它铝硅酸盐矿物晶体的表面电荷成因） 图 41 胶体核电示意图 水处理中要求颗粒尽快长大到一定的粒度，以便在沉淀设备中能除掉。 因此，对粒度和沉淀时间有严格要求。 水处理中絮凝的颗粒是一个很复杂的体系，在水处理中往往由于有机和无机混凝剂的使用，使得水处理中的混凝机理更为复杂。 归结起来，可以认为主要是三方面的作用： ① 压缩双电层作用 水中胶粒能维持稳定的分散悬浮状态，主要是由于胶粒的 ∫电位。 如能消除或降低胶 第 13 页 粒的 ∫电位，就有可能使微粒碰撞聚结，失去稳定性。 在水中投加电解质 ——混凝剂可达此目的。 例如天然水中带负电荷的粘土胶粒，在投入铁盐或铝盐等混凝剂后，混凝剂提供的大量正离子会涌入胶体扩散层甚至吸附层。 因为胶核表面的总电位不变，增加扩散层及吸附层中的正离子浓度，就使扩散层减薄，图中的 ∫电位降低。 当大量正离子涌入吸附层以致扩散层完全消失时， ∫电位为零，称为等电状态。 在等电状态下，胶粒间静电斥力消失，胶粒最易发生聚结。 实际上， ∫电位只要降至某一程度而使胶粒间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就开始产生明显的聚结，这 时的 ∫电位称为临界电位。 胶粒因电位降低或消除以致失去稳定性的过程，称为胶粒脱稳。 脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。 ② 吸附架桥作用。 三价铝盐或铁盐以及其他高分子 混 凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成高分子聚合物，具有线性结构。 这类高分子物质可被胶体微粒所强烈吸附。 因其线性长度较大．当它的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成肉眼可见的粗大絮凝体。 这种由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程，称为絮凝。 ③ 网捕作用。 三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。 这 些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体粘结。 以铝盐为例，说明其作用机理。 当 Al2(SO4)3 配制为 10~20%溶液使用时， pH≈ 4，发生下列离解反应： 当其投加到水中后，发生如下水解反应，水的 pH 也随之改变： 同时，还在水解过程中产生许多聚合离子，这是由于羟基架桥作用而产生。 其最简单的形式是： 高效、经济的混凝剂对混凝作用固然重要 ， 但同时必须在设备上提供良好的水力条件 ， 从而形成密实度好的混凝颗粒 ， 以利于后续工艺的高效运行。 经过以上的工艺比较，最终确定升级后的主体 工艺为“预酸化 +并联 UASB +缺氧 +  243342 SO3Al2)SO(Al  HA l( O H )OHAl n3n23 nnO2H]O)A l( HAlO)[(HO H ]O)2 [ A l( H 244242252  OH OH 第 14 页 流动床内源呼吸 +混凝沉淀”。 消毒系统 为了降低废水中微生物病菌含量，可采用二氧化氯消毒工艺对其进行消毒处理， 二氧化氯是国际上公认的含氯消毒剂中唯一的高效消毒灭菌剂，它可以杀灭一切微生物，包括细菌繁殖体，细菌芽孢，真菌，分枝杆菌和病毒等，并且这些细菌不会产生抗药性。 二氧化氯对微生物细胞壁有较强的吸附穿透能力，可有效地氧化细胞内含巯基的酶，还可以快速地抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物。 处理后的污水经过二氧化氯消毒，可达到排放标准。 同时，企业还可将这部分水进行回 收利用，用于冲栏等。 废水处理工艺流程图 图 41 污水处理工艺流程图 废水 调节池池 初沉池 预酸化池 匀浆池 CSTR 反应器 鲜粪 转性池 缺氧池 一、二、三级内源呼吸池 混凝沉淀池 消毒池 排放、回用 泵 泵 药剂 二氧化氯 风机 格栅 格栅 储气柜 脱水 脱硫 沼气发电机 厂区用电 污泥池 污泥脱水 集水池 泵 第 15 页 我们根据废水的水质特点及猪场具体条件，结合多项工程的成功经验，本着投资省、运行费用低、操作管理方便的原则，确 定了预处理 — CSTR 厌氧 — 缺氧系统 — 内源呼吸系统 — 混凝沉淀 — 消毒的主体工工艺，其中 CSTR 厌氧系统产生的沼气可用来发电，供养殖场内部使用。 工艺流程说明 （ 1）集水池 来自养猪场的废水首先流入调节池进 行收集，调节池前设置格栅，去除污水中较大的悬浮物，保护后续处理稳定运行及提升泵的正常运行。 调节池主要进行水质、水量的调节。 为了使 后续的污水处理 构筑物正常工作，不受废水 高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理 设施 之前设置调节池 ，以满足后段系统进水 水质。 （ 2）初沉池 初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。 来水中含有的悬浮物， 经初沉 池 后，约可去除 95%，以满足后段系统的进水水质。 这样， 既可解决猪粪在沼气池的沉淀问题，极大增强沼气池的处理能力，又可大大减小沼气池、生化池的建设面积。 节省环保处理的建设投资和土地使用面积， 初沉池采用斜管沉淀池，内设斜管填料一套，以保证水中的悬浮物和粪污全部去除，满足后段系统的进水水质需求，保证预酸化的处理效果。 （ 3）预酸化池 预酸化法是介于好氧和厌氧之间的方法，该方法广泛应用于养殖废水的预处理，酸化工艺与单独的厌氧 或好氧工艺相比，具有以下特点：①水解和产酸菌的繁殖速度快，代谢强度高，驯化培养时间短；②不需要严格的厌氧条件，对温度， pH 值变化不很敏感，便于操作控制；③对有毒物质不敏感，具有脱氮除磷作用，适用范围广；④相对好氧工艺而言，可以适应更高的有机物浓度，能有效地降解好氧法不能去除的有机物。 水解酸化是分阶段进行的。 在水解阶段，把固体物质降解为溶解性物质 ， 大分子物质降解为小分子物质；酸化阶段把碳水化合物降解为脂肪酸。 利用 水解产酸菌迅速降解水中有机物，进一步提高废水的可生物降解性和 后续 生化处理效率。 预酸化池内加入悬 挂式自由体生态基填料， 微生物附着 在 填料上可增加污水与微生 第 16 页 物的接触面积 ，同时，可以防止微生物与酸化菌流失， 提高酸化池的处理效率。 （ 4）匀浆池 预酸化出水流入匀浆池，将鲜粪安照一定比例投入至匀浆池进行搅拌混匀，然后用切割泵打入沼气反应系统。 （ 5） CSTR 反应器 连续搅拌反应器系统，或称连续搅拌槽 (continuous stirred tank reactor),简称CSTR 系统。 性质：连续搅拌槽反应器是指带有搅拌浆的槽式反应器。 搅拌的目的在于使物料体系达到均匀状态，以有利于反应的均匀和传热。 反应 过程包括体系中物料的物理和化学的变化，表征其体系特性的参数包括温度、压力、液位及体系组分等。 原理：在一个密闭罐体内完成料液的发酵、沼气产生的过程。 消化器内安装有搅拌装置，使发酵原料和微生物处于完全混合状态。 投料方式采用恒温连续投料或半连续投料运行。 新进入的原料由于搅拌作用很快与发酵器内的全部发酵液菌种混合，使发酵底物浓度始终保持相对较低状态。 优点： CSTR 工艺可以处理高悬浮固体含量的原料。 消化器内物料均匀分布，避免了分层状态，增加了物料和微生物接触的机会。 利用产生沼气发电余热对反应器外部的保温加热系 统进行保温，大大提高了产气率和投资利用率，同时使得反应器一年四季均可正常工作。 该工艺占地少、成本低，是目前世界上最先进的厌氧反应器之一。 新建 CSTR 反应罐设计进水量 100m3/d，运行温度设计为中温 30～ 35oC， PH 控制范围在 ～ ，有效容积为 1500m3，停留时间为 HRT。