深圳市盛鑫华业环保设备有限公司

150吨每天养猪废水深度处理工程设计方案

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发表时间:2018-04-27 16:13作者:盛鑫华业来源:原创

第一章、项目概况


1.1、工程概况

工程名称:养猪废水深度处理工程

工程地址:广东江门

工程规模:150m3/d


1.2、设计水质和水量

根据项目的资料,养猪厂每天产生废水150m3/d ,每天设计运行时间24h,系统设计处理能力6.25m3/h,废水经过“固液分离机+厌氧沼气池+二级A/O生化”处理后,进入深度处理系统(MBR膜生物池),设计进水水质(生化处理出水)特点如下表:

表1.1-设计进水水质

项目

CODcr (mg/L)

BOD5 (mg/L)

NH3-N (mg/L)

TN (mg/L)

SS

(mg/L)

TP

(mg/L)

进水

≤400

≤200

≤40

≤80

≤100

≤15


根据设计文件要求,出水水质要求达到进RO反渗透膜中规定的排放标准。


1.3、设计依据

《中华人民共和国环境保护法》(1989年12月)。

《中华人民共和国水污染防治法》(1984年5月)。

《中华人民共和国水污染防治法实施细则》(1989年7月)。

中华人民共和国城乡建设部颁布《建设项目环境保护设计规定》(1987年3月)。

中华人民共和国国家标准(GB8978-1996)《污水综合排放标准》。

广东省地方标准《水污染物排放标准》(DB44/26-2001)。

《电镀污染物排放标准》(GB-21900—2008) 表3

厂家提供的相关资料。

其他设计规范

GBJ14-87       《室外给排水设计规范》

GBJ13-88       《室外给水设计规范》

GBJ9-87        《建筑结构荷栽规范》。

GBJ3-88        《砌体结构设计规范》。

GBJ7-89        《建筑地基基础设计规范》

GBJ69-84       《给排水工程结构设计规范》

GBJ11-89       《建筑抗震设计规范》

GBJ16-87       《建筑设计防火规范》

GB50052-92    《供电系统设计规范》;    

GB50057-94    《建筑物防雷设计规范》;

GBJ54-83       《低压配电装置及线路设计规范》

GBJ50034-92    《工业企业照明设计标准》

GBJ50055-93    《通用用电设备配电规范》

注:当上述标准和文件被修订时,使用其最新版本。


1.4、设计原则

遵循当地的环保政策、法规,确保出水各项指标达到设计要求,达到或优于贵公司所提出的排放要求;

因地制宜地根据客观实际,在保证处理效果达标排放的前提下,尽量节省工程投资、节省用地、节省能源、降低运行成本。

废水处理工艺技术先进可靠、简单实用、经济合理、高效节能、确保水处理效果、减少工程投资与日常运行费用、管理维护方便。合理采用机械与自动化操作,减轻操作人员的劳动强度。

积极稳妥地采用废水处理新技术、新设备、新材料,采用优质国产化设备,以节省项目投资。

妥善处理和处置废水处理过程中产生的各类污泥,选用噪声小的设备,避免对环境造成二次污染;

规范操作,实现科学现代化的管理,既保证废水处理设施的自动化管理,利于统一协调,自控系统和仪表监测力求简单实用,宜于长期使用。




第二章、工艺方案

2.1、处理工艺流程图

本方案设计范围为生化出水后的深度处理“固液分离机+厌氧沼气池+二级A/O生化”处理工艺流程图如下:



图1  处理工艺流程图


2.2、厌氧发酵系统

2.2.1、格栅简介

废水自流进入进入隔渣池,将废水中的SS予以去除(包括猪毛、较大的饲料颗粒物以及较大的猪粪颗粒),然后废水进入厌氧池(沼气池)。


 

2.2.2、厌氧过程描述

厌氧处理是利用厌氧菌的作用,去除废水中的有机物,通常需要时间较长。厌氧生物处理法按照厌氧程度分为酸化水解法和深度厌氧法。深度厌氧法将有机物分解为甲烷,分解有机物和去除有机物的程度和效果上均很稳定。在废水的厌氧生物处理过程中,废水中的有机物经大量微生物的共同作用,被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程中,不同的微生物的代谢过程相互影响、制约,形成复杂的生态系统。有机物在废水中以悬浮物或胶体的形式存在,它们的厌氧降解过程可分

为四个阶段:

  (1)水解阶段,微生物利用酶将大分子切割成小分子;

  (2)发酵(或酸化)阶段,小分子有机物被发酵菌利用,在细胞内转化为简单的化合物,这一阶段的主要产物有挥发酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨和硫化氢等;

  (3)产乙酸阶段,此阶段中上一阶段的产物被进一步转化为乙酸等物质;

(4)产甲烷阶段,在此阶段产甲烷菌把乙酸、氢气、CO2 等转化为甲烷。

上述四个阶段的进行,大分子有机物被转化为无机物,水质变好,同时微生物得到了生长。

同时氨和总磷属无机化合物污染物,其中总磷经厌氧沼气池后,一般能去除60-70%,厌氧出口沼液中的总磷浓度在80~100mg/l。


2.2.3、初沉池

由于废水中存在较小颗粒的沙砾等物,通过分离机无法去除。这些颗粒物比较容易沉淀。如果在前处理阶段没有去除,很容易会沉积于兼性池中,影响系统的运行效果。


2.2.4、调节池

经过预处理后的废水首先收集至调节池,调节池中设置有曝气系统,废水在调节池中经过曝气充分均化水质水量后,通过自动液位控制将废水抽至下一处理工序。

2.2.5、加药池

投加Na2CO3 ,调节碱度,补充硝化反应过程中消耗的碱度,增加除氮效率。

2.2.6、一级(A/O)系统

经过厌氧池处理后的废水其中的COD于BOD得到了较大比例的去除,剩下的污染物属于较难处理的长链有机物。所以本方案先将废水引入一级兼性池中,通过兼性细菌对高分子的长链的有机物进行断链,将其分解成小分子的易生化降解的有机物。

经过兼氧后的废水流入好氧池,经过驯化后的好氧细菌的新陈代谢作用将废水中的易降解的有机物分解成二氧化碳和水。

缺氧-好氧生化工艺

本方案生化处理部分采用的是缺氧+好氧(A/O)生化处理系统,生化系统采用活性污泥法,下面进行对比说明:

传统的活性污泥法是最传统、最稳定、氨氮去除率最高的工艺,也是所有生化工艺中最经典的一种。下面对常用的活性污泥法与接触氧化法进行对比优缺点说明。

本方案生化处理部分采用的是缺氧+好氧(A/O)生化处理系统,生化系统常采用活性污泥法和接触氧化法,其各自优缺点见表2-1。

表2-1  活性污泥法及接触氧化法优缺点比较

处理方法

优点

缺点

活性污泥法

(1)一定的抗冲击负荷,可由人工进行调节;

(2)处于完全混合状态时,微生物与有机污染物可充分接触;

(3)氧的利用率较高;

(4)流程较简洁;

(5)污泥回流控制得当,污泥具有较好的活性。

(6)可以形成很好的活性污泥絮体,利用其污泥的流动性有很好的厌氧与好氧交替,所以氨氮的去除率很高。

(1)对排泥及排泥量有严格控制,要及时把不易沉淀的老化污泥和有利于丝状菌生长的代谢产物如二氧化碳、惰性多糖物质等及时排除;

(2)回流比较难控制,需要专业指导。

接触氧化法

(1)不存在污泥膨胀问题,污泥产量低,无需污泥回流,动力消耗低;

(2)抗冲击负荷强,可自行根据水质水量调节生物膜的厚度,达到抗冲击负荷的能力;

(3)采用组合填料,质轻、高强,比表面积大,生物膜附着能力强,废水与生物膜的接触效率高。

(1)培养相应的微生物需要相当的时间,一般从生物开始挂膜至生物膜成熟需要15-30天不等,有的需要更长时间;

(2)接触氧化池内需要安装填料,对安装工人技术要求比较高。

(3)采用接触氧化法,其关键材料除了曝气材料外,还有填料和填料支架,使得设备材料工程投资有所增加。

(4)一般采用接触氧化法后几年内需要更换生物填料,会影响生产,并增加工程的建设成本。

(5)菌体固定,靠鼓风吹脱形成菌体的新老交替,所以COD的去除效率低。

从表2.3中可以看出,各种生物处理方法都有很好的处理效果,各有特点,但主体原理都是利用微生物氧化分解废水中的有机物,只是微生物与废水的接触方式以及接触时废水中溶解氧变化规律不同而已。

根据本工程的特点和难点:1、COD浓度高,2、氨氮的浓度高;这两个最大的难点,经过工艺的必选,本方案确定采用氨氮去除率高的活性污泥法为核心工艺。

通过对多种生化工艺的比较,结合本工程实际情况,本方案确定生化主体工艺为缺氧+好氧生物法。该处理工艺在近年已得到广泛的应用,尤其是在中高浓度、水质变化较大的工业废水,如可生化性极差、COD极高的线路板剥膜废液以及垃圾渗滤液等高难度领域得到了广泛的应用,并且取得了很好的处理效果。A/O分为两大部分,分别为缺氧、好氧区。A/O处理工艺是一项能够同步脱氮除COD的污水处理工艺。


A、缺氧池

生物脱氮包含硝化及反硝化两种过程。硝化过程是在硝化菌的作用下,将氨氮转化为硝酸氮。硝化菌是化能自养菌,其生理活动不需要有机性营养物质,它从二氧化碳获取碳源,从无机物的氧化中获取能量。而反硝化过程是在反硝化菌的作用下,将硝酸氮和亚硝酸氮还原为氮气。反硝化菌是异养兼性厌氧菌,它只能在无分子态氧的情况下,利用硝酸和亚硝酸盐离子中的氧进行呼吸,使硝酸还原。缺氧池的主要功用就是进行反硝化过程。

在缺氧池中,回流污泥中的反硝化菌利用污水中的有机物为碳源,将回流混合液中的大量硝酸氮还原成氮气,以达到脱氮的目的。回流的循环混合液量较大,一般为2Q(Q为原污水流量)。由于废水中的有机物颇低(原水COD在300mg/L左右),碳源未必足够,所以有可能制约了反硝化的效率,令最终排放水的总氮超过排放标准的限值。故此,若有需要,可能要提供外加碳源。外加碳源通常以甲醇为主,但操作成本较贵。跟据以往的实际经验,可以糖、生活污水等,作为外加碳源。本方案已考虑及提供备用设施,方便日后有需要时可引入外加碳源,提升反硝化的效率。


B、好氧池

混合液从缺氧反应区进入好氧反应区,这一反应区单元是多功能的,去除BOD5、硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。这三项反应都是重要的,混合液中含有NO3-N,污泥中含有过剩的磷,而污水中的BOD5则得到去除。流量为2Q的混合液从这里回流缺氧反应器。该处理工艺在近年已得到广泛的应用,尤其是在中高浓度、水质变化较大的工业废水,如可生化性极差、COD极高的线路板剥膜废液以及垃圾渗滤液等高难度领域得到了广泛的应用,并且取得了很好的处理效果。

好氧池部分采用接触氧化工艺,主要功能是通过好氧生化过程,将污水中残留的有机物去除來进一步降解 COD,并通过硝化过程将氨氮转化成硝酸盐。


缺氧生物处理工艺

生物脱氮的原理

污水生物脱氮的基本原理是在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐,再通过缺氧条件下(溶解氧不存在或浓度很低)的反硝化    反应将硝酸盐异化还原成气态氮从水中除去。因此所有的生物脱氮工艺都包含缺氧段和好氧段池,生物脱氮的反应过程是:

氨化与硝化

在未经处理的新鲜废水中,含氮化合物存在的主要形式有:

①有机氮:如蛋白质、氨基酸、尿素、胺类化合物、硝基化合物等;

②氨态氮(NH3、NH4+ ),一般以前者为主。

含氮化合物在微生物作用下,相继产生下列反应:

氨化反应:有机氮化合物,在氨化菌的作用下,分解、转化为氨态氮,这一过程称之为“氨化反应”。

硝化反应:在硝化菌的作用下,氨态氮进一步分解氧化,就此分两个阶段进行,首先在硝化菌的作用下,使氨(NH  )转化为亚硝酸氨,继之,亚硝酸氨在硝酸菌的作用下,进一步转化为硝酸氨。

反硝化反应

反硝化反应是指硝酸氮(NO -N)和亚硝酸氮(NO -N)在反硝化菌的作用下,被还原为气态氮(N2 )的过程。反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌的细菌。在厌氧菌(缺氧)条件下,以硝酸氮(NO3-N)为电子受体,以有机物(有机碳)为电子供体。在反硝化过程中,硝酸氮通过反硝化菌的代谢活动,可能有两种转化途径,一种途径是同化反硝化(合成),最终形成有机氮化合物,成为菌体的组成部分,另一种途径是异化反硝化(分解),最终产物是气态氮。

缺氧工艺控制条件 厌氧池排出的厌氧消化液在进入好氧活性污泥处理工艺前进行缺氧曝气,其作用如下:

缺氧池回流入大量的曝气池的沉淀污泥,使缺氧池和好氧池组合为A-O 工艺,具有较好的脱氮效果;在缺氧过程中溶解氧控制在 0.5mg/L 一下,兼性脱氮菌利用进水中的   COD 作为氢供给体,将好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气排入大气,同时利用厌氧生物处理反应过程中的产酸过程,把一些复杂的大分子稠环化合物分解成低分子有机物。


生物除磷原理与工艺

生物除磷原理

聚磷菌(小型革兰式阴性短杆菌):该菌在好氧环境中竞争能力很差,然而它却能在细胞内贮存聚β羟基丁酸
(PHB)和聚磷酸盐(Ploy-P)。

聚磷菌在厌氧环境中,它可成为优势菌种,吸收低分子的有机酸,并将贮存于细胞中的聚合磷酸盐中的磷水解释放
出来。

聚磷酸菌在其后的好氧池中,它将吸收的有机物氧化分解,同时能从污水中变本加厉地、过量地摄取磷,在数量上远远超过其细胞合成所需磷量,降磷以聚合磷酸盐的形式贮藏在菌体内而形成高磷污泥,通过剩余污泥排出。所以除磷效果较好。

回流污泥中的聚磷菌在厌氧池可吸收去除一部分有机物,同时释放出大量磷,然后混合液流入后段好氧池,污水中的有机物得到氧化分解,同时聚磷菌将变本加厉地、超量地摄取污水中的磷,通过排放高磷污泥而使污水中的磷得到有效去除。
   污泥中磷的含量2.5%以上。

ηBOD5≥90%;ηP=(70~80)%;磷的出水浓度<1.0mg/L

ATP+H2O→ADP+H3PO2+能量

ADP+ H3PO4+能量→ATP+H2O(H3PO4用于合成聚磷酸盐)

发酵产酸菌将废水中的大分子物质降解为低分子脂肪酸类有机物,聚磷菌才能加以利用以合成PHB或通过PHB的降解来过量摄取磷,当发酵产酸菌的作用受到抑制时(如NO3-存在),则ηP降低。

PHB-聚β羟基丁酸(PHB)聚磷菌在厌氧条件下,能够将其体内储存的聚磷酸盐分解,以提供能量摄取废水中溶解性有机物,合成并储存PHB。然后在好氧状态下,降解经聚磷菌所合成并储存的PHB,并放出能量以使聚磷菌过量摄取磷,将磷以聚合磷酸盐形式贮存菌体内而形成高磷污泥。


2.2.6、中间沉淀池

在一级好氧池废水进入二级兼性池前增加中间沉淀池,将好氧细菌形成的好氧菌体及死亡脱落的SS予以去除,可以优化二级A/O系统的处理环境和处理效果。

中沉池的污泥通过污泥泵抽入一级兼氧池中,增加整个系统的污泥回流,剩余污泥排入污泥池作污泥处理。


2.2.7、二级(A/O)系统

由于养猪废水的COD与氨氮都很高,经过一次硝化与反硝化的过程很难达到标准。所以本方案采用了二级A/O工艺。将一级A/O的好氧部分废水进入二级的兼氧部分形成一次反硝化的过程,经过二次生物断链后再进入二次好氧反应。

二级好氧按100%量的混合液回流至二级兼氧池,二级AO系统原理同于一级AO系统不再赘述。


2.2.8、混凝池/絮凝池

经过生化处理后的出水中含有大量的死亡脱落的细菌,须向废水中投加混凝剂与絮凝剂,将小SS絮体形成大颗粒的矾花,达到重力沉淀的目的。

又由于养猪废水中含有得磷化物较高,根据生物新陈代谢的营养配比C:N:P=100:5:1可以看出生物的总磷去除率非常低,所以这类废水往往存在着磷超标。

最有效的除磷方式是钙盐法,向废水中投加石灰乳,在一定的PH条件下,石灰中的钙盐会与磷酸根形成磷酸钙,磷酸钙是难溶于水的物质,在碱性条件下回在水中沉淀。这时再向废水中投加PAM絮凝剂可以让磷酸钙形成大颗粒的矾花,易于沉淀。


2.2.9、终沉池

本方案采用平流式沉淀池,让形成的大颗粒的矾花在沉淀池内部进行固液分离,达到去除SS及总磷的作用。沉淀池下部设置斜斗,让污泥集于斗中,通过污泥泵抽送至污泥池,然后经过板框压滤机挤压形成泥饼后送交专业机构处理。

2.2.10、PH回调池

由于在混凝池中投加了一定量得石灰乳,所以废水的PH值呈碱性,经过沉淀后的废水必须投加硫酸将PH回调至中性后才可以达标排放。


2.2.11、清水池

暂储达标排放出水,可以在清水池进行采样分析,经过清水池,废水通过排放渠排放。


第五章、工程进度计划

设计阶段:5日    

设备制造材料订购:20日

设备、设施安装:20日

设备调试:5日

总时间约:50日


第六章、配套专业设计

(1) 土建设计

因无详细地质资料,暂按天然地基设计,主体构筑物采用钢筋混凝土结构,按地震烈度八度设防,砼抗渗等级S6,所有地下式构筑物考虑水槽抗浮要求。建筑物外墙用水泥砂浆粉饰白水泥掺107胶罩面。

(2) 电气设计

设计范围包括系统内的低压配电,自动化控制,室内外照明等系统。电源由厂方提供至系统配电柜,380V/6.250V.50Hz。配电系统采用三相五线制。

电源及供电方式:设立单独配电间,电压等级为380V。线路主要采用放射式供电方式。

(3) 自动控制设计

1) 集水槽及提升泵

集水槽内设有高、中、低点液位控制装置,将液位送至PLC,提升泵根据液位开启,并设手动、自动控制。

2)过滤器

过滤器的工作状态由集水槽提升泵工作状态决定。过滤器设压力监测,压差信号送至PLC。设定过滤器的手动反冲洗。

3) 加药量控制

加药量的控制通过设在各母管上在线流量计手动设定加药量及加药频率。与各加药点连锁,实行在线自动加药。




第七章、质量保证计划

7.1、设计质量保证

设计指标的高标准和切实可行性

设计指导思想的正确性

坚持“环保、优质、实用”三优的最终目的。

坚持“我就是工人”的设计立足点,设计满足生产操作维修管理的要求。

采用技术坚持“实用性、先进性和经济性”的统一优化

处理工艺对水质变化适应性强,出水达标稳定性高,维护运行成本低;

设备先进可靠,采用国内名牌产品,具有ISO国际质量认证体系认证,设备维护简单,备件容易购买。

设计人员

组成有丰富经验,能力强的设计技术班子。

强调设计人员目标明确,深入现场,工作踏实,与业主等各方面紧密结合,并虚心听取意见。

设计管理

① 设计将依据ISO14000质量体系设计、开发、安装和服务的质量保证模式。

② 本工程认真贯彻执行环境工程设计的有关各项设计质量管理规定。

7.2、施工安装质量保证

工程施工、安装的质量目标是:施工安装质量达到100%合格,创优良工程。

施工安装质量控制措施

① 施工前的质量控制

A、编制详细完善、合理可行的总体施工组织设计和各专业、关键部分的施工组织设计及作业设计,做到施工有方案,技术、质量有保证、有措施,开工有报告。

B、组织确认各级质量控制点。

C、施工图纸有自审、会审记录,技术、安全交底有记录。

D、在工程准备阶段,把质量管理工作延伸到设计及制作部门,尽量把施工中容易出现的因设计、制作原因所产生的技术质量问题解决在施工之前,确保工程质量。

E、工程所需的原材料、构件、成品、半成品一律具备合格证和技术说明书。在规定的范围内进行复验、抽验达到合格要求后才能使用,并进行标识。

F、项目经理部负责划分、编制单位工程计划。

② 施工过程中的质量控制

A、施工单位对分部、分项工程进行划分,并制定质量检验计划。

B、对质量控制点实行分级检查和签字认证,实行对施工质量的认可或否决权。质量检查必须按程序办理。

C、制定关键工序质量控制点和特殊过程控制方案,严格工序管理和控制,并作好质量记录。

D、严格工序交接制度的执行和隐蔽工程检验确认程序。

E、发现未经检验或未经业主同意擅自更换、替代的工程材料使用在工程上,应立即下达停止施工的指令,并上报查明原因。

F、及时向业主等有关部门申请工程实体质量的中间验收工作,经验收符合规范要求后才能进行下一道工序。

G、建立、健全现场计量器具检验、校准体系,确保量值正确可靠。

H、严格地作好质量记录,记录内容应包括:

a.施工中各项目、专检质量记录

b.材料、构件及半成品合格证,器材、阀门、管件出厂合格证,设备出厂合格证及说明书。

c.所有质量控制点经现场联系检查认可后,将检查结果通知单连同原始记录、质量控制页都作为质量资料保管存档。

d.各专业单位工作质量评定记录。

e.设备清单及竣工图。

③ 质量验收阶段的质量控制

A、施工单位在工程完工后,应及时组织对工程实体和交工资料进行自查和评定,并组织工程竣工预期验收。

B、施工单位应及时对工程竣工预期验收所查出的工程尾项和所存在质量问题,认真进行处理。

C、施工单位确认预期验收符合要求后,向项目经理部提出检查申请,由项目经理部组织确认检查,签署评定意见。

D、严格按《交工验收管理文件》和《质量保证资料检查细则》进行工程交工资料的整理及质保资料的审核。审核合格后,及时向业主进行实物和交工资料的移交。

E、本工程保固期内,负责工程保修。

F、应定期组织对工程质量进行回访工作,征求用户意见,并对存在的质量问题及时整改,让用户满意。

7.3、采用的标准及规范

《建筑安装工程质量检验评定统一标准》(GBJ300-88)

《建筑工程质量检验评定标准》(GBJ301-88)

《地下防水工程施工质量验收规范》(GB50208-2002)

《给排水构筑物施工及验收规范》(GBJ141-90)

《防腐蚀工程施工操作规程》(YSJ411-89)

《供水管,井工程施工及验收规范》(GBJ13-86)

《埋地钢管道环氧煤沥青防腐层技术标准》(SYJ28-87)

《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》(GB50236-98)

《碳素钢及低合金钢焊接技术规程》(ZBG176-78)

《YG型胀锚螺栓施工及验收规范》(YBJ205-84)

《工业自动化仪表工程施工及验收规范》(GBJ93-86)

《电气装置安装工程施工及验收规范》(GB50254-50259-96)




第八章、售后服务


为确保对环境的保护,我们将以完善的设计、精良的设备、全面的质量和进度管理、专业化的系统调试及人员培训和优良的跟踪服务体系,充分体现高起点、操作方便化、运行低成本、处理达标的效果。我公司对本工程技术服务承诺如下:

我们保证工程中所采用的材料和设备均属为符合国家有关质量标准的产品的优质产品,并对所有设备质量保修1年,终身技术服务;

在保修期内若非业主使用不当和保管不善等原因造成的产品质量问题,我们负责更换和修理;

若因所提供的服务的技术方面的原因,使设备达不到招标文件及国家和地方有关文件所提出的要求,我们将承担全部相关责任并且有责任采取相应措施使设备达到技术要求,承担相应的费用;

质量保修范围包括我公司承接范围内的建筑构筑物、成套设备、电气管线、工艺管道、设备安装和装修工程,以及双方约定的其他项目。

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