农村规模化养猪场废弃物综合利用及污水治理建设项目可行性研究报告-初稿

农村规模化养猪场废弃物综合利用及污水治理建设项目可行性研究报告-初稿内容摘要：

(如圈舍的冲洗 )，使系统中的物质在生产过程中得到充分的循环利用，从而提高资源的利用率，预防废弃污物等对环境的污染。 常用的物质循环利用型生态系统主要有种植业 —养殖业 —沼气工程三结合、养殖业 —渔业 —种植业三结合及养殖业 —渔业 —林业三结合的生态工程等类型。 健康和能源型综合系统的运作方式是：将猪粪尿先进行厌氧发酵，形成气体、液体和固体三种成份，然后利用气体分离装臵把沼气中甲烷和二氧化碳分离出来，分离出来的甲烷可以作为燃料照明，也可进行沼气发电，获得再生能源；二氧化碳可用于培养螺旋藻等经济藻类。 沼气池中的上层液体经过一系列的沼气能源加热管消毒处理后，可作为培养藻类的矿质营养成份。 沼气池下层的泥浆与其他肥料混合后，作为有机肥料可改良土壤；用沼气发电产生的电能，可用来照明，还可带动藻类养殖池的搅拌设备，也可以给蓄电池充电。 过滤 后的螺旋藻等藻体含有丰富、齐全的营养元素，即可以直接加入鱼池中喂鱼、拌入猪饲料中喂猪，也可以经烘干、灭菌后作为廉价的蛋白质和维生素源，供人们食用，补充人体所需的必需氨基酸、稀有维生素等营养要素。 该系统的其他重要环节还包括一整套的净水系统和植树措施。 这一系统的实施、运用，可以有效地改善猪场周围的卫生和生态环境，提高人们的健康和营养水平。 同时，猪场还可以从混合肥料、沼气燃料、沼气发电、鱼虾和螺旋藻体中获得经济收入。 该系统的操作非常灵活，可随不同地区、不同猪场的具体情况而加以调整。 综合比较以上两种类型，种植业 —养殖业 —沼气工程三结合的物质循环利用型生态工程应用最为普遍，效果最好。 种植业 —养殖业 —沼气工程三结合的物质循环利用型生态工程的基本内容：规模化猪场排出的粪便污水进入沼气池，经厌氧发酵产生沼气，供民用炊事、照明、采暖 (如温室大棚等 )乃至发电。 沼液不仅作为优质饵料，用以喂鸡、喂猪、养鱼、养虾等，还可以用来浸种、浸根、浇花，并对作物、果蔬叶面、根部施肥；沼气渣可用作培养食用菌、蚯蚓，解决饲养畜禽蛋白质饲料不足的问题，剩余的废渣还可以返田增加肥力，改良土壤，防止土地板结。 此系统实际上是一个以生猪养殖为中心，沼 气工程为纽带，集种、养、鱼、副、加工业为一体的生态系统， 8 它具有与传统养殖业不同的经营模式。 在这个系统中，生猪得到科学的饲养，物质和能量获得充分的利用，环境得到良好的保护，因此生产成本低，产品质量优，资源利用率高，收到了经济效益与生态效益同步增长的效果。 存在问题及发展趋势分析 一是排水量大，冲击负荷很大。 二是固液混杂，有机质浓度较高。 三是生猪养殖业系微利产业，受到自然和市场的双重压力，因此对于猪场废水的处理只能采用投资少、运行和管理成本低且效果好的工艺。 9 第三章 方 案论证 项目概况 项目名称 农村规模化养猪场废弃物综合利用及污水治理建设项目 建设单位 华南理工大学环境科学与工程学院 建设地点 广东省某山里的农村。 建设期限 项目建设期为 2年 建设目标 在广东省省级环境保护专项资金支持下，重点提高污染源的污水排放达标率和粪污资源化利用率，在回收资源和能源的同时，实现对污水的净化处理。 对于无法回收的低浓度部分，则采用深度净化工艺实现污水达标回用。 其有效地保护生态环境，采用固液分离、综 合治理、粪污处理等工程措施控制规模化养猪污染，为其它规模化养殖场提供示范作用。 项目建设方案选择与论证 本项目污染物处理工程所处理的污染源为养猪废水，在此废水中包含猪粪压缩水、猪尿液、粪便冲洗水及地面冲洗水，其水质特点为水量排放不均匀、冲击负荷大，有机物浓度高、含有大量的固体悬浮物且还含有一定量的对人体有害的病原菌。 因此，项目建设以 “种养结合、雨污分流、清洁生产、干湿分离 ”十六字方针和《畜禽养殖污染排放标准》 (GB 185962020)为指导依据，结合目前该养殖场生猪污染物排放的实际情况，综 合考虑各方面因素，遵循 “资源化、无害化、 10 减量化、综合利用 ”的原则逐步削减污染物，慎重选择适宜的处理工艺技术路线及设备，采取经济有效、方便可行的工艺流程，使猪场周围的土壤、水体及大气自然生态系统免受污染，以达到最佳的处理效果和经济、社会、生态效益。 鉴于养猪所排出的污水中含有大量的有机物和 N、 P 等营养源，在污水处理工艺选择方面，一改传统的污染物净化思路，尽可能地从资源回收利用的角度出发，利用污水中的资源。 再根据需要针对性地对污水中剩余的污染物质进行净化处理，实现水质达标。 因此污水处理的工艺路 线有两步构成： 回收资源，包括回收碳源、 N、 P 等。 深度净化，去除污水中的污染物质，实现水质达标。 第一步：回收资源 N、 P 回收 针对养猪粪尿的高浓度含 N、 P 污水，传统的处理方式是采用吹脱或生物脱氮除磷工艺进行处理。 吹脱工艺是将溶解在水中的氨氮吹脱到空气中，这样会造成二次污染。 而高浓度的氨氮直接采用生物处理，会对微生物构成一定的危害，影响生化效率和效果。 而且，这两种方式均没有将原本是优质营养源的 N 进行妥善的回收，不仅污染环境，且造成了资源的严重浪费。 针对主场排污的现状，我们 采用全面回收资源的方式对污水中的 N、 P 进行了处理。 由于高浓度氨氮对厌氧微生物具有一定的毒性，为确保厌氧效率，同时回收 N、 P，对于混合后的猪粪尿，采用 MAP 工艺进行氮磷脱除处理，脱氮、磷形成的 MAP 结晶富集在粪尿中的纤维上，和 SS 一起从污水中脱出，不仅确保了进入厌氧生化池污水中的氨氮浓度，且以高效缓释性有机肥方式回收了 N、 P。 碳源回收 传统的污水处理针对碳源的处理，一般的处理方法是采用好氧微生物，利用好氧微生物的呼吸作用，将碳源氧化成为二氧化碳（ CO2），实现将碳源从水中取 出的目的。 这样 对于低浓度污水处理来说是切实可行的，但对于高浓度含碳污水而言，若采用此法处理，不仅需要消耗大量的能源来给水体提供溶解氧，且浪费了污水中的碳源。 但采用厌氧工艺处理不仅运行成本低，且能够回收高价值的甲烷（ CH4），因此，结合实际情况，在本污水的碳源处理方面，我们设计了最大化 的碳源回收系统，采用改进型的 ABR 工艺，将碳源回收为甲烷，作为能源发电原 11 材料和燃料。 利用厌氧微生物，将污水中有机物分解成有机酸，实现酸化降解，并进一步降解，产生甲烷。 厌氧生化作用实现两个目的，第一，分解污水中的有机物；第二， 产生甲烷，回收能源。 由于厌氧微生物的生命能力强，适于高浓度的污水处理，加上运行过程中不耗能，运行成本低，而成为高浓度污水回收碳源的关键工艺段。 改进型 ABR反应器的特征如下： 良好的水力条件 反应器的水力条件是影响处理效果的重要因素，反应器的水力流态及其优劣可用容积利用率或 反应器的死区容积分数 (Vd/V)及扩散和混合程度来描述。 与其 他的反应器相比，厌氧折流板反应器的容积利用率有了很大的提高。 厌氧滤池和传统消化池的 Vd/V值分别为 50%～ 93%和 82%，而 ABR反应器的 Vd/V值为7%～ 20%， 平均仅为 %，因而 ABR反应器的容积利用率要高于其他形式的反应器 [1]。 此外，随着 ABR反应器中进水量的增加，即 HRT的缩短，各反应室内的返混程度将提高，而 Vd/V值的变化幅度却不大，从整体上看，反应器内的折流板阻挡了各反应室间 的返混作用强化了各反应室的混合作用，增强了污 泥与被处理污水的接触和混合程度。 因而，在单个反应室内，反应器内的水力流态为完全混合型流态，而整个反应器的流态则趋于推流式这种完全混合与推流相结合的复合型流态，不仅提高了反应器的容积利用率，而且增强了反应器的处理效果并保证了反应器的稳定运行。 结构简单、效果稳定 与其他第三代厌氧反应器相比，厌氧折流板反应器没有复杂的三相分离器，只有简单的折板结构，不存在管道堵塞等问题，没有复杂的内部结构设计，而且从众多试验研究发现，厌氧折流板反应器处理效果稳定，有较大的市场推广的空间。 良好的生物分布 在反应 器内挡板结构构成几个独立的反应室，所以，在每个反应室内，能驯化培养与该反应室环境条件相适应的微生物群落，形成良好的种群配合和良好的沿程分布。 有研究表明，在位于反应器前端的格室中，主要以水解和产酸菌为主，而在较后的格室中，则以甲烷菌为主。 随着格室的推移，由甲烷八叠球菌为优势种群向甲烷丝状菌属、异养甲烷菌和脱硫弧菌属等转变。 当底物浓度较高时，甲 12 烷八叠球菌的生长速度比甲烷丝状菌属快 1倍，而底物浓度较低时，刚好相反。 从颗粒污泥切片的电镜照片可以判断，在以葡萄糖为基质时，发酵产酸菌多在颗粒污泥表层，产甲 烷菌则在内部，形成良好的有机质分解链，这种结构与基质降解途径的要求是一致的。 这种微生物种群的逐级递变，使优势种群得以良好地生长，这与有机物的逐步降解和转化过程相一致，同时，也表明了基质的浓度和种类是反应室中微生物相组成与分布的重要影响因素。 固液分离效果好，出水水质好 厌氧生物团絮凝同好氧活性污泥法的模式类似，是由细菌对基质的有限浓度引起， F/M 值对其有重要影响。 低 F/M 值有利于生物絮凝，沉降加快，出水悬浮固体浓度低。 ABR 的分格构造和水流的推流状态，使得 F/M 随水流逐渐降低，在最后一格室内 F/M 最 低，且产气量最小，最有利于固液分离，所以能够保证有良好的出水水质。 运行稳定，操作灵活 由于 ABR 反应器特有的挡板构造，大大减小了堵塞和污泥床膨胀等现象发生的可能性，可长时间稳定运行，且 ABR 可根据水质、水量的不同，通过改变挡板间距，调节 HRT，甚至还可以进行间歇操作，来满足出水水质的要求。 ABR还可在适当的格室进行好氧操作，以达到在同一反应器内除氮的目的。 耐冲击负荷对有毒物质适应性强 由于反应器具有良好的截留微生物的能力以及反应器中的生物分布特点，使得反应器对冲击负荷的适应性大大增强。 不 论是对水力冲击负荷还对有机冲击负荷，厌氧折流板反应器均有良好的适应性。 对有毒废水的处理过程中，因为有毒物质对反应器的影响主要集中在反应器的前部，对后部的危害较小。 整个反应器只有少数微生物暴露在有毒物质的影响下，有利于整个反应器系统的驯化和在受到冲击后能在较短的时间内恢复。 易形成颗粒污泥 目前，为提高污水生物处理工艺的处理效果及处理能力，正在不断深入研究和开发微生物固定技术。 颗粒污泥的形成与废水水质、运行条件及 ABR 的构造等因素有关。 Boopathy的研究发现，在初始负荷为 (kgd)，上升流速小于 ，一个月后，每一个反应器都出现了粒径为 13 的颗粒污泥，三个月后颗粒污泥长大至。 陈洪斌等以 ABR处理豆制品废水试验，采用低负荷高去除率启动方式，驯化和培养颗粒化活性污泥，COD负荷范围在 ～ (Ld)。 经过五十多天，反应器内形成大量密实、亮黑色的颗粒污泥， COD去除率和废水产气率都很高。 由于资源回收后的污水中仍含有一定量的 N、 P，为兼顾后面的深度净化中 C/N 比和 C/P 比的需要，回收碳源过程中，根据需 要适当留有一定的碳源用于深度脱氮、除磷。 第二步：深度净化 深度净化为主题净化工艺，用于去除厌氧出水中的绝大部分有机物、 N、 P 以及其它污染物质，保障性深度净化工艺，实现污水处理后满足回用水水质指标。 在主体净化工。