养猪场废水综合处理的设计

养猪场废水综合处理设计

1.1养殖废水概述

据统计，规模化畜禽养殖场每天排放大量的病原体等，若不经过处理就直接排放或农用，会对周围的环境的水质造成较为严重的污染。同时还会因为恶臭影响环境空气质量和周围居民；因渗漏而污染地下水；并可能造成病菌的交叉感染，危害人畜健康，给农业生态环境带来不良影响。

1.2养殖废水水质特性分析

养殖废水主要来源于猪的粪尿和冲洗废水，废水中含有大量污染物，如重金属、残留的兽药和大量的病原体等。此外，养殖废水中含有较多的氮、磷、钾等养分。

目前，各饲料厂和养殖场均普遍采用高铁、高磷等微量元素添加剂，由于这些元素的吸收率和利用率都很低，易随粪便排出体外进入环境，已成为我国的一大环境公害。另外，在养殖过程中，为了防治猪的多发性疾病，常在饲料中添加抗菌素和其他药物，这些药物随饲料进入动物消化道后，短暂时间内进入动物血液循环，最终绝大多数的药物经肾脏过滤随尿液排出体外，只有极少部分的药物和抗菌素残留在动物的体内。大量研究表明大多数饲料用抗菌素都有残留，只是残留量大小不同。随着科技水平的不断提高，人们发现抗生素作为饲料添加剂使用，对养殖环境已经造成了严重的负面后果。

1.3养殖废水对环境的影响

养殖废水属于高浓度有机废水，其中含有重金属、残留的兽药和大量的病原体等，如不经过处理就排放于环境或直接农用，将会对当地的生态环境和农田造成严重污染。

1、对水体的影响

养殖废水属于富含大量病原体的高浓度有机废水，大量有机物质进入水体后，有机物的分解将大量消耗水中的溶解氧，使水体发臭；当水体中的溶解氧大幅度下降后，大量有机物质可在厌氧条件下继续分解，分解中将会产生甲烷、硫化氢等有毒气体，导致水生生物大量死亡；并且猪尿的淋溶性很强，粪尿中的氮、磷及水溶性有机物的淋溶量很大，如不妥善处理，就会通过地表径流和渗滤进入地下水层污染地下水。此外，废水中的大量悬浮物可使水体浑浊，降低水中藻类的光合作用，限制水生生物的正常活动，使对有机物敏感的水生生物逐渐死亡，从而进一步加剧水体底部缺氧，使水体同化能力降低；氮、磷可使水体富营养化，富营养化的结果会使水体中硝酸盐和亚硝酸盐的浓度过高，人畜若长期饮用会引起中毒，而一些有毒藻类的生长与大量繁殖会排放大量毒素于水体中，导致水生生物的大量死亡，从而破坏了水体生态平衡；粪尿中的一些病菌、病毒等随水流动可能导致流行病的传播。

2、对农田及作物的影响

养殖废水中含有较多的氮、磷、钾等养分，如果未经任何处理就直接、连续、过量的排放，则会给土壤和农作物的生长造成不良的影响，如引起作物徒长、返青、倒伏，使产量大大降低，推迟成熟期，影响后续作物的生产等。废水中的大量有机物在土壤中不断累积，虽然可为土壤中的小动物、昆虫、真菌、细菌等提供营养物质和适宜的环境，但也可导致一些病原菌大量滋生引起病虫害的发生；此外，大量有机物的积累也会呈强还原性，而强还原性的条件不仅影响作物的根系生长，而且易使土壤中原本处于惰性状态的有害元素得到还原而释放。

3、对生态环境和人体的影响

猪体内的微生物主要是通过消化道排出体外，通过养殖场废物的排放进入环境从而造成严重的微生物污染。如果对这些粪污不进行无害化处理，大量的有害病菌一旦进入环境，不仅会直接威胁猪自身的生存，还会严重危害人体健康。另外，猪的产品中药物残留进入环境后，可能转化为环境激素或环境激素的前体物质，从而直接破坏生态平衡并威胁人类的身体健康。

2.1养殖废水的处理基本原则

养殖废水既是严重的污染源，也是宝贵的资源，因此要按照减量化、无害化、资源化的处理原则，以环境质量为基准，从实际出发，合理规划、防治结合、综合管理。

1、减量化：猪场实行干清粪工艺，采取雨污分离、干湿分离等技术措施，保证固体粪便和雨水不进废水处理设施，从而大大降低污染负荷，有效削减污染总量。

2、无害化：建厌氧发酵池对粪污进行处理，在去除其中大部分有机质的同时，病毒菌杀灭率96%以上，出水无毒无味，达到粪便无害化卫生标准。 3、资源化：经过厌氧发酵后的沼液富含氮、磷、钾等营养物质，用于农田、鱼塘、果园等作肥料，节省农药和化肥，增产增收，达到变废为宝的目的，实现粪污资源化利用。

2.2.处理工艺的技术模式

养殖废水的处理首先应考虑种养结合，尽量做到污染物资源化利用。我国现阶段畜禽养殖场废水处理技术主要有三种处理模式，分别为“畜地平衡”模式、“达标排放”模式和“综合利用”模式。

1、畜地平衡技术模式

遵循生态学的原则，根据畜禽粪污排放量和作物生长需要，将畜禽养殖场产生的废水和粪便无害化处理后施用于农田、果园、菜园和花卉种植园，实现种养平衡。畜地平衡技术模式适用于远离城市、土地宽广、有足够的农田消纳养殖场粪污的地区，特别是种植常年施肥的作物，如蔬菜、花卉等经济类作物的地区。该模式主要适用于小型养殖场。

2、达标排放技术模式

在土地较少、环境容量较小的地区，通过对畜禽养殖废水进行厌氧和好养处理，达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）的相关规定。该模式是将畜禽养殖废水经固液分离后，进行厌氧发酵（沼气池）处理，使70%以上有机质得到降解，厌氧发酵后的出水（俗称沼液、沼肥）经沉淀后再好氧处理，如活性污泥法、生物滤池等方法使出水达到排放标准。同时，对厌氧发酵过程中产生的沼气加以利用，用于养殖场生产和生活用地需要。该模式包括预处理、厌氧、沼气输配、沼液后处理等，经过多年攻关，成套技术日趋成熟，某些单项技术和指标已达到国际先进水平，一些专业设计、施工单位已建成大量成功的示范工程。达标排放技术模式适用于地处大城市近郊、经济发达、土地紧张、没有足够的农田来消纳粪污或进行自然处理的地区。该模式主要适用于大中型养殖场。

3、综合利用技术模式

遵循循环经济理念，通过对畜禽养殖废水的生物发酵处理，生产制备固体和液体的有机肥料，净化后的水回用于场区冲洗圈舍和绿地灌溉，实现区域内的废弃物循环利用。综合利用技术模式适用于离城市较远、土地宽广、气候温和，有绿地、滩涂、荒地、林地可利用废水或对废水进行自然处理的地区。 养殖场共有猪1000头，每头猪的单位废水产生系数为0.4 m³/［（头或只）·d］,所以Q=150*0.4=60m³/d.

鉴于此，本次设计采用预处理→水解酸化→好氧处理工艺，此工艺不仅对BOD5和CODcr达到了很好的降解效果，而且工艺简单，经济方面也可行。

2.3各工艺单元技术要求

1、格栅

畜禽场废水中通常含有大量的残余饲料、粪渣及杂物等悬浮物，浓度非常高。这些悬浮物不仅可导致水泵、阀门等管道等机械设备损坏，而且可以导致管道堵塞、在厌氧器内发生淤积，减小有效容积，甚至严重影响后续处理工艺的处理效果。当废水中含有较多漂浮物时，需设置格栅，以去除废水中大的悬浮固体，达到去除杂质的目的。

2、固液分离

通过固液分离可将养殖废水中的大量悬浮物SS以及BOD5、COD等分离出来，大大减轻废水的有机负荷，有利于缩短废水处理时间，减少粪污处理设施的投资费用，降低水处理设施的运行费用。目前，我国固液分离设备类型主要有筛网式、卧式离心机、压滤机以及水力旋流器、旋转锥形筛和离心盘式分离机等。固液分离机的选用应考虑被分离物料的性质、流量、脱水要求，经技术经济比较后确定，用于固液分离机处理的污水含水率一般不应小于98%。

3、调节池

厌氧反应对水质、水量和冲击负荷较为敏感，相对稳定的水质、水量是厌氧反应器稳定运行的保证，因此厌氧反应器前应设置适当尺寸的调节池。由于养殖场一般每天上下午各冲水一次，因而其最小容积宜为每日废水产生量的50%。且因养殖废水中通常掺杂有较多的粪渣，因此调节池一般应设置去除浮渣装置和水下搅拌混合装置防止沉淀的发生。

4、厌氧处理

畜禽养殖废水属于高浓度有机废水，厌氧技术是养殖场粪污处理中不可缺少的关键技术，经厌氧处理后废水中的COD去除率达70%至85%，且运行成本相对较低。废水经厌氧处理后既可以实现无害化，同时还可以回收沼气和有机肥料，是解决养殖废水无害化和资源化问题的最有效的技术方案，是规模化畜禽场粪便污水治理的最佳选择。目前用于畜禽养殖粪污处理的较为成熟的厌氧工艺主要有全混合厌氧反应器（CSTR）、升流式固体反应器（USR）、折流式反应器（ABR）、升流式厌氧污泥床（UASB）等。厌氧反应器的选择和设计应根据粪污种类、工程类型和工艺路线确定。CSTR、USR等适用于高悬浮物（SS）浓度的废水处理，适用于生猪粪污综合利用处理工艺；UASB则要求进水的SS浓度较低，是粪污达标排放处理工艺推荐采用的厌氧反应器类型。ABR介于两者之间。

5、好氧处理

畜禽养殖废水中含有氮、磷浓度较高，一般应采用具有脱氮除磷功能的工艺，如活性污泥法（SBR）、氧化沟等处理技术。本手册推荐采用稳定塘处理（包括好氧塘、兼性塘和水生植物塘等）、土地处理（包括慢速渗滤、快速渗滤、地面漫流）和人工湿地等自然生物处理。自然生物处理法基建费用低，动力消耗少，在一定条件下，该法配合污水灌溉可实现污水资源化利用。该法的缺点主要是占地面积大、处理效果易受季节影响、易影响环境卫生等。

6、消毒回用

由于畜禽养殖用水量较大，从节水减排的角度，积极鼓励废水的循环利用，例如处理出水经深度处理（砂滤、活性炭吸附等等）和消毒处理后，可考虑作为畜舍等的冲洗水源。根据《畜禽养殖污染防治技术规范》（HJ/T81）的有关规定，为防止产生氯代有机物或其他的二次污染物对环境及畜禽的影响，废水的消毒处理宜采用紫外线、臭氧、双氧水等非氯化消毒措施。

2.4工艺流程图及说明

2.4.1工艺流程图

肉牛养殖废水污水处理站的工艺流程图如2—1所示：

图2—1工艺流程图

废水经网筛对悬浮物进行初步处理后进入初沉池，初沉池将废水中的粪便沉积；初沉池出水流入调节池，对水质水量进行调节，以备后续处理稳定进行；调节池出水进入水解酸化池，在水解菌的作用下将大分子有机物水解酸化变成小分子，将大部分不溶性有机物降解为溶解物质；水解酸化池出水流入生物接触氧化池（曝气池），使废水与细菌得到充分的接触氧化，有机物得以充分降解；而后出水流入二沉池进行物化沉淀，泥水分离处理，上清液进入消毒接触池，经过氯气消毒处理后进入清水池存放。将初沉池、二沉池和水解酸化池产生的污泥用泵提升进干化厂进行处理，最后干化成肥料外运。

2.4.2工艺说明

1、网筛

本设计最先选用的是格栅，但是设计的污水处理量较小只有60 m³/d，计算出的栅条数目小于1个，无法应用于实际工程。由于废水中的固体悬浮物较少，所以考虑选用网筛，既可减少设备，又能使操作简便。而且经济上也合算。 2、初沉池

网筛的出水直接进入初沉池，去除其中的粪便等固体沉淀物。由于处理的水量较小，且废水主要来源于尿液和冲洗废水，所以悬浮物也较少，因此初沉池产生的污泥较少，取初沉池的污泥量为0.3L/m³。初沉池对BOD5的去除率为35%左右，对CODcr的去除率为35%左右。

3、调节池

所有进入废水处理系统的废水，其水质和水量随时都可能发生变化，这对废水处理构筑物的正常运转非常不利，水质和水量的波动越大，处理效果就越不稳定，甚至会使废水处理构筑物遭受严重的破坏。为减少水质和均衡水量。使后续处理构筑物在运行期间能得到均衡的水量和均和的水质，达到理想的处理效果。废水处理设施中调节池的作用是：

（1） 提供对有机物负荷的缓冲能力，防止生物处理系统负荷的急剧变化。

（2） 控制PH值，以减少中合作用中的化学品的用量。

（3） 减小对物理化学处理系统的流量波动，使化学品添加速率适合加料设备定额。

（4） 调节池有蓄水的功能，使进入处理系统的水质均和水量均衡。

4、水解酸化池

在水解酸化池中。大分子的有机物被水解为小分子有机物，提高了废水的可生化性，产生少量的污泥。水解酸化池可以挂填料或者布水，本次设计采用填料式的水解酸化池。污水进入水槽和配水槽后到达填料，在填料上废水中的有机物与滤料接触后，被滤料中的微生物吸附转化为水、二氧化碳、氨气和微生物细胞物质，污水得到净化。

5、生物接触氧化池

生物接触氧化池内设置填料，填料淹没在废水中，填料上长满生物膜，废水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化和分解、转化成新的生物膜。从填料上脱落的生物膜，随水流到二沉池被去除，废水得到净化。在生物接触氧化池中，微生物所需要的氧气来自水中，而废水则自鼓入得空气不断补充失去的溶解氧.空气是通过设在池底的穿孔曝气管进入水流，当气泡上升时向废水供应氧气。