養(yǎng)牛廠IC厭氧反應器

 概 述

§1.1  項目背景

規(guī)模化養(yǎng)牛基于*的生產(chǎn)設備，科學的飼料配方及飼養(yǎng)技術，牛舍多采用縫隙地板，用水沖洗清理糞尿，每天要向外排放大量的糞尿污水。對這些糞尿污水若不積極開發(fā)利用，將會導致環(huán)境污染，破壞生態(tài)平衡，也必將帶來企業(yè)的經(jīng)濟損失。因此，需要配套建設污水處理項目，處理牛場廢水（包括尿、部分糞和牛舍沖洗水）以及生活區(qū)所產(chǎn)生的生活污水。

受業(yè)主委托，本單位對該工程進行方案設計。

§1.2  項目要求

該污水處理項目涉及牛場廢水（尿、部分糞和牛舍沖洗水）以及生活區(qū)所產(chǎn)生的生活污水。根據(jù)項目污水的終排放去向，以及當?shù)丨h(huán)保局和業(yè)主對污水處理排放要求，本建設項目應處理的污水經(jīng)處理后達到中華人民共和國《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001），方可排入附近水體。

§1.3  設計范圍

本項目的設計范圍包括項目位置內(nèi)廢水處理系統(tǒng)的工藝設計、土建工程、設備選型、電氣控制、設備制造安裝、技術服務和技術保證等內(nèi)容。

§1.4  設計依據(jù)及相關標準規(guī)范

1.4.1  設計依據(jù)及參考資料

l 業(yè)主提供的污水水質(zhì)水量資料

l 《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001）

l 《三廢處理工程技術手冊—廢水卷》

l 《環(huán)境工程手冊—水污染防治卷》

l 其它相關資料

1.4.2  有關標準和規(guī)范

l 《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006）

l 《污水處理工程項目建設標準》（修訂）(2001)

l 《污水處理廠運行、維護及其安全技術規(guī)范》（CJJ605-1994）

l 《建筑給水排水設計規(guī)范》（GB50015‐2003）

l 《泵站設計規(guī)范》（GB/T50265-1997）

l 《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（GB50010-2002）

l 《地下工程防水技術規(guī)范》（GB50108-2001）

l 《工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50052-1995）

§1.5  設計原則

1. 貫徹執(zhí)行國家環(huán)境保護政策，嚴格執(zhí)行國家及地方的現(xiàn)行有關環(huán)保法規(guī)及經(jīng)濟技術政策。根據(jù)國家有關規(guī)定和業(yè)主的具體要求，合理地確定各項指標的設計標準；

2. 本著技術上*、安全、可靠，經(jīng)濟上合理可行的原則，盡量采用技術成熟、流程簡單、處理效果穩(wěn)定的廢水處理系統(tǒng)。從降電耗、節(jié)約藥劑使用量方面精心設計，從技術經(jīng)濟上達到效果；

3. 通過優(yōu)化設計方案和設備選型，盡量降低工程投資，做到操作簡單、管理方便、運行費用低；

4. 廢水處理配套設施選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，確保工程質(zhì)量，降低設備運行中發(fā)生故障的概率；

5. 設計時充分考慮污水處理系統(tǒng)配套措施，嚴格控制二次污染（噪聲、污泥、異味）的產(chǎn)生。

§1.6  污水的水量、水質(zhì)和排放標準

1.6.1  污水的水量、水質(zhì)

該污水處理項目涉及牛場廢水（尿、部分糞和牛舍沖洗水）以及生活區(qū)所產(chǎn)生的生活污水。依據(jù)業(yè)主要求，按500頭肉牛來設計，根據(jù)畜禽設計規(guī)范，該項目的設計處理量為100噸/日。

具體污染物情況見表1-1。

表1-1  廢水水質(zhì)

注：單位為mg/L 

1.6.2  排放標準

根據(jù)項目污水的終排放去向，以及當?shù)丨h(huán)保局和業(yè)主對污水處理排放要求，本建設項目生產(chǎn)污水經(jīng)處理后要求達到中華人民共和國《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001），方可排入附近水體。

上述標準和本項目治理指標的具體值見表1-2。

表1-2 污水治理指標值

注：單位為mg/L，大腸菌群數(shù)、蛔蟲數(shù)除外

第二章  方案選擇與工藝流程

§2.1  水質(zhì)特征

2.1.1  廢水來源

養(yǎng)牛場廢水主要來源為：1、牛欄沖洗水。每次牛出欄后，對牛欄和糞池進行沖洗，排放沖洗牛欄污水；2、其它洗滌污水。

2.1.2  廢水水質(zhì)特征

牛場廢水的水質(zhì)特點不僅與牛糞尿的成分有關，而且還與牛場的清糞工藝有著密切的聯(lián)系。目前國內(nèi)外規(guī)模化養(yǎng)牛場存在的主要清糞工藝有3種：水沖式、水泡糞、和干清糞工藝。我國大部分規(guī)?；B(yǎng)牛場都是采用水沖式工藝的。采用水沖式工藝方便快捷，但是會把牛糞、散落的飼料末連同牛尿一起全部沖洗到廢水中，故廢水中含有大量的固體懸浮物及膠體形態(tài)物質(zhì)，且其他的污染指標也很高。牛糞尿的主要污染物指標見表2-1。

表2-1 牛糞尿的主要污染物指標

從表2-1不難看出有機物、氨態(tài)氮（NH₃-N）及磷（P）的濃度高是牛場廢水的主要特點。有機物主要來源于牛排泄的糞尿，而牛糞中的有機物在牛糞尿總有機物排放量中更是占到90%以上。當采用水沖式清糞工藝時水中的懸浮物（SS）濃度至少是干清糞工藝的2倍，考慮到兩種工藝用水量的不同，可以知道在水沖式清糞工藝中，水中懸浮物的80%以上來源于牛糞及散落牛場內(nèi)的少量飼料粉末。結(jié)合以上的數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，可以知道牛場廢水中來源于牛糞及散落飼料末的有機物大部分是以懸浮物或膠體的形式存在。在微生物及其它因素的作用下，廢水中這些以懸浮物或膠體形式存在的有機物還會發(fā)生脫穩(wěn)或水解等一系列的變化。此外，牛場廢水還具有以下特點：

1、排水量大、廢水溫度低(多數(shù)牛場從防疫需要出發(fā)，用水取自地下水)。

2、沖洗欄舍的時間相對集中，廢水水量排放不均勻、沖擊負荷大。

3、廢水固液混雜，而且粘稠度很大。有機物濃度高、含有大量的固體懸浮物且還含有一定量的對人體有害的病原菌，屬于高有機物濃度、高N、P含量和高有害微生物數(shù)量的“三高”廢水。

§2.2  工藝選擇論證

2.2.1  設計水質(zhì)

    業(yè)主提供的廢水水質(zhì)情況見表2-2。

表2-2  進水水質(zhì)

2.2.2  設計水量

按照業(yè)主要求，污水處理運行能力為100 m³/d，本工藝設計操作時間按20小時/天計算。

2.2.3  工藝選擇

本項目污染物處理工程所處理的污染源為養(yǎng)牛廢水，在此廢水中包含牛糞壓縮水、牛尿液、糞便及地面沖洗水、部分生活污水，其水質(zhì)特點為水量排放不均勻、沖擊負荷大，有機物濃度高、含有大量的固體懸浮物且還含有一定量的對人體有害的病原菌。因此，項目建設以《畜禽養(yǎng)殖污染排放標準》(GB 18596-2001)為指導依據(jù)，結(jié)合目前該養(yǎng)殖場肉牛污染物排放的實際情況，慎重選擇適宜的處理工藝技術路線及設備，采取經(jīng)濟有效、方便可行的工藝流程，以達到的處理效果和經(jīng)濟、社會效益。

對于養(yǎng)牛場廢水的處理，從采用工藝技術來看，有厭氧處理、好氧處理、厭氧好氧組合處理，以及氧化氧化塘、人工濕地等自然處理方法。針對本項目水質(zhì)特點，采用“厭氧—好氧”耦合工藝。下面對該工藝進行分析論證。

由于該廢水COD濃度較高，不宜直接采用好氧處理，需在好氧處理前設厭氧處理單元。在“厭氧—好氧”耦合工藝中，廢水經(jīng)厭氧反應后，大分子的固體物質(zhì)降解為小分子固體物質(zhì)，不溶性物質(zhì)降為溶解性物質(zhì)。經(jīng)厭氧反應后，BOD₅/COD值進一步提高，使后續(xù)好氧生化反應更加容易處理。同時，厭氧階段不需加溫、不需攪拌，處理的效果較好，可去除70～90%的有機物，剩余污泥量少（僅為好氧處理的1/5～1/10）。根據(jù)廢水的特性和以往的廢水處理的經(jīng)驗，經(jīng)過厭氧工藝處理后的廢水有機物濃度雖大大降低，但是達不到排放標準，尤其是氨氮超標，因而后續(xù)需要設置可同時去除氨氮和有機物的好氧處理單元。好氧出水經(jīng)過消毒，殺滅有毒有害微生物，然后達標排放或回用于沖洗牛舍。

（1）厭氧處理單元

廢水厭氧生物處理是指在無分子氧的條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中各種復雜有機物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)，以去除大部分有機污染物。。

常用的厭氧處理反應器有厭氧生物濾池、厭氧膨脹床和厭氧流化床、UASB、IC 及EGSB等。

厭氧生物濾池是密封的水池，池內(nèi)放置填料，污水從池底進入，從池頂排出。微生物附著生長在濾料上，平均停留時間可長達100d左右。由于濾料費用較貴；濾料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚，堵塞后沒有簡單有效的清洗方法，由于停留時間過長增加了基建費用，且養(yǎng)牛廢水的懸浮固體濃度較高故不適和采用此法。

厭氧膨脹床和厭氧流化床：床體內(nèi)充填細小的固體顆粒填料，如石英砂、無煙煤、活性炭、陶粒和沸石等。污水從床底部流入，為使填料層膨脹，需將部分出水用循環(huán)泵回流，提高床內(nèi)水流的上升流速。一般認為膨脹率為10%～20%的為厭氧膨脹床，膨脹床的顆粒保持相互接觸；膨脹率為20%-70%的為厭氧流化床，流化床的顆粒做無規(guī)則的自由運動。其優(yōu)點是，有機物容積負荷較高，水力停留時間短，耐沖擊負荷能力強等，但是耗能較大，出于經(jīng)濟的角度考慮不采用此方法。

內(nèi)循環(huán)IC厭氧反應器是荷蘭Paques BV公司在UASB反應器基礎上設計開發(fā)的厭氧反應工藝，該工藝是為克服UASB反應器在處理低濃度廢水時（COD在1500以下）為利于污泥顆?；刂戚^高的上升流速而研發(fā)的。在處理中高濃度廢水時，與UASB反應器相比并無明顯優(yōu)勢。且該工藝為國外的產(chǎn)品，核心技術由國外公司掌握，如采用將會使投資成本提高幾倍。目前，IC反應器僅在啤酒工業(yè)中應用較為廣泛。

膨脹顆粒污泥床（EGSB）厭氧反應器是荷蘭Wageingen農(nóng)業(yè)大學Lettingga教授等在UASB反應器的基礎上開發(fā)的厭氧反應工藝。也是為克服UASB反應器處理低濃度廢水時的存在的問題而設計研發(fā)的。但是EGSB過大的高徑比導致其建設費用提高，EGSB大的特點—極小的HRT，也是以強制的外循環(huán)所消耗的大量的運行費用為代價的，且需要控制回流量以適應不同的水質(zhì)水量，操作條件較為復雜，運行不穩(wěn)定，管理難度大。

所以本工程厭氧階段選用經(jīng)設計改良的上流式厭氧污泥床反應器，設計充分考慮了實際工程中常出現(xiàn)的問題，重新設計進水方式，并進行了大量的實驗研究，研究表明，該布水系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)廢水在整個反應器的過水斷面上均勻分布，使廢水中有機污染均勻、充分的與反應區(qū)中的污泥混合接觸，可大限度的發(fā)揮全部微生物的處理功能，并獲得了*的穩(wěn)定性。同時針對傳統(tǒng)的上流式污泥床反應器在處理高濃度有機廢水時，由于過強的產(chǎn)氣攪動而造成的污泥流失的問題，對三相分離器進行了改進，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)的設計，解決了沼氣上升至沉淀區(qū)影響出水水質(zhì)的問題。經(jīng)過改良的反應器，處理污水負荷和穩(wěn)定性將大幅提高，經(jīng)過厭氧工藝處理后的廢水有機物濃度可大大降低。

（2）好氧處理單元

好氧生物處理法(Aerobic Bioremediation)是在有游離氧存在的條件下，好氧微生物降解有機物，使其無害化、穩(wěn)定化的處理過程。微生物利用廢水中存在的有機污染物，作為營養(yǎng)源進行好氧代謝。

雖然厭氧生物處理等前處理工藝能在一定程度上降低廢水中的有機物含量，但因養(yǎng)牛廢水的濃度*，特別是氨氮含量，大多數(shù)情況下仍無法達到排放標準，因此還需要進一步進行好氧生物處理。

好氧脫氮處理工藝常用的有A/O工藝、SBR污水生物處理技術、A^２/O工藝及氧化溝技術等，在好氧曝氣條件下，利用微生物代謝生長，將廢水中有機物分解利用，以提高出水水質(zhì)。

A/O生物處理工藝及其各種改進型：其主要特點是將缺氧段放在工藝的一級，同時設內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，向缺氧段回流硝化液。這是目前采用比較廣泛的一種脫氮工藝。主要存在的問題是：（1）A/O 工藝流程的處理水來自好氧池，含氮有機物的氨化和氨氮的硝化在好氧池內(nèi)進行，因此，在處理水中還有一定濃度的硝酸鹽，如果沉淀池運行不當，在沉淀池內(nèi)也會發(fā)生反硝化反應，使污泥上浮，處理水水質(zhì)惡化。（2）處理含氮濃度高的廢水時，需要另行增加投堿設備以調(diào)節(jié)好氧池pH 值。在反硝化過程中，還原1mg 硝態(tài)氮能產(chǎn)生3.75mg 的堿度，而在硝化反應過程中，將1mg 的NH₃-N氧化為NO₃^--N，要消耗7.14mg 的堿度。那么，在A/O 系統(tǒng)中，反硝化反應所產(chǎn)生的堿度只可補償硝化反應消耗堿度的一半左右。因此，對含氮濃度較高的廢水必需另行投堿以調(diào)節(jié)pH 值。（3）A/O 系統(tǒng)對進水COD 去除率不夠高。碳源利用率低或有機物濃度低，都會影響反硝化的碳源需求，反硝化不能順利進行，硝酸根便會大量積累，影響反硝化脫氮效率。

SBR序批式反應器是一種間歇式活性污泥法，硝化和反硝化在一池中進行，它不需回流污泥和混合液內(nèi)回流，靈活性較高。是一種適應于中小規(guī)模處理和具有氮、磷去除效果的廢水處理工藝。其自動化控制要求較高，需要自動儀表多，設備投資較大，如自動儀表失靈，需要手工操作時，勞動強度很大；為獲得較高的脫氮效果，SBR工藝必須設有攪拌裝置，且不可避免存在污泥上浮現(xiàn)象；另外該方法對SS、色度的去除效果并不理想，必須輔以一定的前、后處理工序；廢水經(jīng)過SBR法處理后，其中氨氮含量仍然很高，需要在該工序后輔以化學方法除去。

A²/O生物處理工藝及其各種改進型： A²/O工藝分為厭氧、缺氧及好氧三個階段。污水經(jīng)一級物理處理后進入?yún)捬醭兀哿拙蓪⒕w內(nèi)積貯的聚磷鹽分解。隨后廢水進入缺氧區(qū)，反硝化細菌就利好氧區(qū)中經(jīng)混合液回流而帶來的硝酸鹽，以及廢水中可生物降解有機物進行反硝化，達同時去碳和脫氮的目的。接著廢水進入曝氣的好氧區(qū)，聚磷菌除了吸收、利用廢水中殘剩的可生物降解有機物外，此外還可主動吸收周圍環(huán)境中的溶解磷，并以聚磷鹽的形式在體內(nèi)貯積起來。這樣，在消耗水中有機物的同時，此工藝也有了良好的脫氮除磷效果。但該方法回流污泥中含有硝酸鹽進入?yún)捬鯀^(qū)，對除磷效果有影響，脫氮也受內(nèi)回流比的影響。此外，硝化菌生長速率慢，世代期長，需要在較長的泥齡下運行才可以正常生長，但聚磷菌為短世代微生物，在較短的泥齡下運行時可獲得較高的除磷效率。且聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機物。另外，較長的泥齡還會導致系統(tǒng)內(nèi)糖原累積，非聚磷微生物的增長而使除磷效率大幅度降低。倒置A²/O工藝將缺氧區(qū)設在厭氧區(qū)前面，避免了回流污泥中的硝酸鹽對厭氧釋磷的影響，無混合液回流時流程簡捷并且節(jié)能，但是厭氧釋磷過程得不到優(yōu)質(zhì)易降解的碳源，且在無混合液回流時總氮去除效率不高。改良Bardenpho工藝流程由厭氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧無段組成，整個系統(tǒng)能夠達到較好的脫氮除磷效果，但是池體分隔較多，池體容積較大，進而大大增加造價，且流程較長，操作管理過于復雜。

氧化溝生物處理工藝，屬于活性污泥法的一種改良，污水和活性污泥的混合液在環(huán)狀曝氣渠道中循環(huán)流動，氧化溝的水力停留時間可達10～30h，污泥齡20～30d，有機負荷很低，實質(zhì)上相當于延時曝氣活性污泥系統(tǒng)。其運行成本低，構(gòu)造簡單，易于維護管理，出水水質(zhì)好、耐沖擊負荷、運行穩(wěn)定、并可脫氮除磷。氧化溝兼有*混合式和推流式的特點，在控制適宜的條件下，溝內(nèi)同時具有好氧區(qū)和缺氧區(qū)，可使溝渠中進行硝化和反硝化的過程，達到脫氮的效果，同時，使出水中活性污泥具有良好的沉降性能。此外，由于氧化溝采用的污泥齡很長，剩余污泥量較一般的活性污泥法少得多，而且已經(jīng)得到好氧硝化的穩(wěn)定，因而不再需要硝化處理，可在濃縮、脫水后加以利用或后處置。而且它不需混合液內(nèi)回流，因而運行費用低。

氧化溝兼有*混合式和推流式的特點，在控制適宜的條件下，達到脫氮的效果。經(jīng)過好氧處理后，BOD₅去除率可達90%-99%，脫氮率達85%左右，除磷效率達為50%左右。其是一種*的耐沖擊負荷、操作簡單、處理穩(wěn)定、出水水質(zhì)好的技術。

鼓風曝氣氧化溝是將充氧設備和水流推動設備分開設置的一種工藝，在德國等歐美發(fā)達國家使用較多，國內(nèi)近些年新設計的污水處理廠采用此種處理工藝也日趨增多。該工藝采用鼓風機供氣和高效率的微孔曝氣器在池底布氣充氧，同時采用潛水推進器對溝內(nèi)水流進行推動。在運行時，根據(jù)來水負荷的變化，通過調(diào)節(jié)鼓風機裝置可使供給氧化溝內(nèi)的空氣量在零流量至裝置的大供氣量之間進行調(diào)節(jié)。同時，還可以開停任意數(shù)量的曝氣器單元，調(diào)整氧化溝缺氧段和好氧段的長度，以適應不同進水水質(zhì)和提高脫氮除磷效果的需要。由此可見，采用該工藝的污水廠運行靈活性大大提高，適應的污水水質(zhì)、水量負荷變化范圍較寬。另外還提高了空氣中氧的利用率及充氧動力效率，使得曝氣設備裝機容量及能耗均相應減少并可防止活性污泥在溝內(nèi)沉淀。此時，氧化溝設計可采用較大水深，一般為6m，節(jié)省了氧化溝及污水處理廠占地。由于微孔曝氣器的充氧性能及氧的利用率等隨溝內(nèi)水深（或水壓）的增加而提高，氧化溝水深增加更加有利于氧的轉(zhuǎn)移和電能的節(jié)省。采用鼓風曝氣氧化溝工藝既去除有機物同時還去除氮和磷的生化工藝，具有耐沖擊負荷和出水穩(wěn)定等優(yōu)點。污水處理效果與采用其他方式曝氣的氧化溝相同并有所提高，并能克服其他型式氧化溝的一些弊端。

綜上所述，本單元采用鼓風曝氣生物接觸工藝。

§2.3  工藝流程

2.3.1  工藝流程

養(yǎng)牛廢水具有高有機物濃度、高N、P含量和高有害微生物數(shù)量的“三高”廢水的特點，屬較難處理的有機廢水。但其可生化性較好，目前廣泛采用的生化處理方法能達到較好效果。經(jīng)綜合比較各種處理方案，在保證水處理達標的基礎上，充分考慮將來的運行成本，結(jié)合以往的工程實踐，設計采用厭氧—好氧組合生物處理工藝。

本工程項目廢水水量大，在設計過程中充分考慮了建設及運行的成本。在保證水處理達標的基礎上主要考慮兩個問題，一是盡量減少初期基建投資；二是盡量降低運行過程的能耗?；谶@樣的目的，綜合本單位多年從事環(huán)境裝備及廢水處理的工程設計經(jīng)驗，在對廢水的水質(zhì)數(shù)據(jù)進行了全面掌握的基礎上，采用如下工藝，工程流程見圖2.1。

圖 2.1  廢水處理工藝流程圖  

因養(yǎng)牛場廢水排放規(guī)律和工作時間聯(lián)系大，沖欄時間水量較大，而其余時間廢水排放量相對較小，所以設置集水池以均勻水質(zhì)水量。該池主要用于除去水中較重無機物，并使廢水發(fā)酵酸化（酸化程度控制在20％~40％左右），以利于后續(xù)的厭氧生物處理過程。廢水進入集水池，一方面可使廢水混合均勻，保證厭氧池的均質(zhì)進水；另一方面在產(chǎn)酸菌的作用下，可使廢水中的有機大分子和難生物降解有機污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)，從而提高厭氧處理效率。厭氧池是該工程的關鍵部分，其結(jié)構(gòu)和工藝決定著整個工程的成敗。通過廣泛地收集資料，結(jié)合以往的工程實踐, 并在實驗室進行了相關實驗研究，本項目以適合養(yǎng)牛場實際情況、設計投資省、運行可靠、效率高為原則，設計采用上流式厭氧污泥床（UASB）發(fā)酵工藝。后續(xù)部分采用兩段A/O工藝進行進一步去除廢水中有機物，通過調(diào)控溶解氧濃度而達到脫氮除磷的目的。缺氧池設有潛水攪拌機，使泥水充分混合，生物接觸池混合液回流至一級缺氧池。好氧出水進入沉淀池進行泥水分離。設有污泥回流泵，將活性污泥回流至缺氧池。另設置污泥泵，將剩余污泥排入污泥濃縮池。沉淀池出水流入中間水池，通過提升泵將水提升至曝氣生物濾池，通過與陶粒填料接觸，廢水中的有機物進一步被微生物降解,出水達標排放。

2.3.2  主要構(gòu)筑物功能說明

① 機械格柵機

大的固態(tài)物質(zhì)被截留，過濾后的水從格柵縫隙中流出，同時在水力作用下，固態(tài)物質(zhì)被攔截到格柵上排除，從而達到固液分離目的，能有效地降低水中懸浮物濃度，減輕后續(xù)工序的處理負荷。

② 集水池

對水中較大的顆粒物質(zhì)進行沉降并將廢水的酸化程度控制在20％～40％，以利于后續(xù)的厭氧系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，同時可防止因水質(zhì)波動大以及廢水在高峰期水量排放較大而造成對后續(xù)系統(tǒng)的沖擊。

③升流式厭氧污泥床

當廢水從UASB的污泥床底部流入與顆粒污泥層和懸浮污泥層混合接觸時，污泥中厭氧微生物分解有機物的同時產(chǎn)生大量微小沼氣氣泡，該氣泡在上升過程中逐漸增大并攜帶著污泥隨水一起上升進入三相分離器。當沼氣碰到分離器下不的反射板時，折向反射板的四周，穿過水層進入氣室；泥水混合液經(jīng)過反射板后進入三相分離器的沉淀區(qū)，廢水中的污泥發(fā)生絮凝作用，在重力作用下沉降；沉降到斜壁上的污泥沿著斜壁滑回反應區(qū)，使污泥床內(nèi)積累起大量的污泥；與污泥分離后的處理水則從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出UASB反應器外。

UASB反應器的特色主要體現(xiàn)在反應器內(nèi)顆粒污泥的形成和三相分離器的使用，使反應器內(nèi)的污泥濃度大幅度提高，污泥停留時間增大，水力停留時間也大大縮短。產(chǎn)氣和進水的均勻分布可以形成良好的自然攪拌作用，促進污泥與廢水的接觸混合。設計合理的三相分離器使污泥能夠保留在反應器內(nèi)，三相分離器起著氣液分離、液固分離的重要作用，是保證污泥床正常運行和獲得良好出水水質(zhì)的關鍵部位。為了防止三相分離器產(chǎn)生泄漏氣體的現(xiàn)象，三相分離器采用特別的設計，防止了憋水的情況產(chǎn)生，而且三相分離器和池體通過預埋件焊接。

④ A/O池

好氧生物處理是指在有氧存在的條件下，借助于好氧和兼氧菌的作用來凈化廢水的方法。

    厭氧生物處理是指在無氧的條件下，借助于厭氧菌的作用來凈化廢水的方法。國內(nèi)采用的生化處理方法有：普通曝氣池及其變形工藝、AB工藝、標準A/O及A2/O工藝、氧化溝、SBR工藝及其變形工藝、生物膜工藝等。根據(jù)我公司從事此類似工程項目的實踐經(jīng)驗，我們認為采用A/O工藝在工程造價及處理效果等方面，都較為合理。

厭氧/好氧工藝   包括厭氧池和接觸氧化池。

厭氧生化池系利用異氧型微生物以去除NH3-N為主的構(gòu)筑物。污水中除有機污染物之外，還有一定量的NH3-N，而中水回用水標準中除對CODcr、BOD5、SS有具體要求外，對氮亦有所要求，所以必須考慮除氮，而厭氧生化池可以利用原水的含碳有機物與好氧生化池的回流混合液中的硝酸鹽共同作用，便可完成去氮任務。同時宜有降解有機物的作用。池內(nèi)設有比表面積大、不易堵塞的彈性填料，可聚集大量的微生物。

生物接觸氧化池又稱淹沒式生物濾池，是目前應用的一種水處理方法。其特點:

體積負荷高，處理時間短，節(jié)約占地面積；

生物活性高，曝氣系統(tǒng)設在填料下，不僅供氧充分，而且對生  

     物膜起到攪動作用，加速了生物膜的更新，使生物膜活性提高；

較高的微生物濃度，由于填料表面積大，池內(nèi)充氧條件好，氧  

     化池內(nèi)單位容積的生物量高于活性污泥法曝氣池，因此有較高

     的容積負荷；

污泥產(chǎn)量低，不存在污泥膨脹問題；

出水水質(zhì)好而穩(wěn)定；

掛膜方便；

動力消耗低。

為保證A/O正常運行，配置溶氧儀，分別探測A/O好氧區(qū)和缺氧區(qū)的溶解氧濃度，以保證在好氧區(qū)內(nèi)維持> 2 mg/L的溶解氧，在缺氧區(qū)內(nèi)維持 < 0.5 mg/L的溶解氧。

⑤ 二沉池

沉淀池設在反應池之后，以沉淀去除生物處理過程中產(chǎn)生的污泥，獲得澄清的處理水。

⑥曝氣生物濾池

該工藝具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、去除AOX（有害物質(zhì)）的作用。曝氣生物濾池是集生物氧化和截留懸浮固體一體的新工藝。

工藝是一種上流生物濾池，是一種運行可靠、自動化程度高、出水水質(zhì)好、抗沖擊能力強和節(jié)約能耗的新一代污水處理革新工藝，工藝成熟高效。

    污水通過濾料層，水體含有的污染物被濾料層截留，并被濾料上附著的生物降解轉(zhuǎn)化，同時，溶解狀態(tài)的有機物和特定物質(zhì)也被去除，所產(chǎn)生的污泥保留在過濾層中，而只讓凈化的水通過，這樣可在一個密閉反應器中達到*的生物處理而不需在下游設置二沉池進行污泥沉降。

濾池底部設有進水和排泥管，中上部是填料層，厚度一般為2.5～3.5m，為防止濾料流失，濾床上方設置裝有濾頭的混凝土擋板，濾頭可從板面拆下，不用排空濾床，方便維修。擋板上部空間用作反沖洗水的儲水區(qū)，其高度根據(jù)反沖洗水頭而定。

該區(qū)內(nèi)設有回流泵用于將濾池出水泵至配水廊道，繼而回流到濾池底部實現(xiàn)反硝化，在不需要反硝化的工藝中沒有該回流系統(tǒng)。填料層底部與濾池底部的空間留作反沖洗再生時填料膨脹之用。

濾池供氣系統(tǒng)分兩套管路，置于填料層內(nèi)的工藝空氣管用于工藝曝氣(主要由曝氣風機提供增氧曝氣)，并將填料層分為上下兩個區(qū)：上部為好氧區(qū)，下部為缺氧區(qū)。根據(jù)不同的原水水質(zhì)、處理目的和要求，填料層的高度不同，好氧區(qū)、厭氧區(qū)所占比例也相應變化；濾池底部的空氣管路是反沖洗空氣管。

該工藝具有如下特點：

上流濾池，底部渠道進配水，頂部出水；

濾料比重小于1；

穿孔管曝氣，節(jié)省設備投資和維護費；

濾頭在濾池的頂部，與處理后水接觸，易于維護；

重力反沖洗，無須反沖洗水泵；

工藝空氣和反沖洗用氣共用鼓風機；

曝氣管可布置在濾層中部或底部，在同一池中可完成硝化、反硝化功能

⑦污泥濃縮池

污泥濃縮池用于收集沉淀池產(chǎn)生的污泥，通過采用污泥濃縮的方法來降低污泥中的空隙水，通過降低污泥的含水率，減少污泥體積，能夠減少池容積和處理所需的投藥量，縮小用于輸送污泥的管道和泵類的尺寸。本方案采用的濃縮池為重力濃縮池，其應用廣泛，具有所需的設備少，管理簡單，且運行費用低等優(yōu)點。

污泥濃縮池的上清液回流至調(diào)節(jié)池，剩余污泥用泵提升至固體發(fā)酵池進行厭氧處理。

⑧ 固體發(fā)酵池

如工藝圖所示，各個環(huán)節(jié)的糞渣進入固液發(fā)酵池，進行厭氧處理產(chǎn)沼氣，同時產(chǎn)品可用作加工有機肥。

§2.4 處理效果預測

牛場排放的廢水量經(jīng)處理后尾水的排放標準執(zhí)行《畜禽養(yǎng)殖污染排放標準》 (GBl8596-2001)中水污染物允許排放限值要求，該標準的有關指標參數(shù)見表2-3。

表2-3  廢水排放指標

廢水經(jīng)過各處理單元后的出水水質(zhì)預測，分析結(jié)果見表2-4。

表2-4 各處理單元水質(zhì)指標預測

第三章  廢水處理方案設計

§3.1  總圖設計

3.1.1  設計原則

（1）處理構(gòu)筑物的布置緊湊，各處理單元毗鄰布置，大可能減少沿程和局部水頭損失；

（2）在總圖布置上考慮遠近期結(jié)合；

（3）污泥處理構(gòu)筑物布置成單獨的區(qū)域，保證安全操作，方便管理；充分考慮綠化帶。

3.1.2  廠區(qū)平面設計

在首先滿足工藝流程簡潔，順暢的前提下，整個廠區(qū)基本上按功能分區(qū)：水處理區(qū)、污泥處理區(qū)。本處理構(gòu)筑物主要集中在廠址的東部，廠區(qū)的綠化以有利于保持和改善辦公條件為目的。

廠區(qū)平面布置要求結(jié)合現(xiàn)有的條件，力求合理緊湊，用地較省，工藝流程通暢，可節(jié)約運行費用。在廠區(qū)附屬構(gòu)筑物和污水、污泥處理區(qū)之間設有綠化隔離帶，以盡量減少對環(huán)境的污染。 

§3.2  構(gòu)筑物及設備

3.2.1構(gòu)筑物

1）格柵井

數(shù)    量：1座

尺    寸：2.0 m ×0.6 m ×1.5m

有效容積：1.8m3

結(jié)    構(gòu)：磚混

2）調(diào)節(jié)池

數(shù)    量：1座

尺    寸：4.0 m ×5.0 m ×4.0m

有效容積：100m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯環(huán)氧樹脂防腐

附件

液位控制系統(tǒng)：（0~7m）1套

3）1#中間水池

數(shù)    量：1座

型    號：3.0 m ×3.0 m ×3.0m

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)

附件

液位控制系統(tǒng)：（0~7m）1套

4）UASB反應池

數(shù)    量：1座

尺    寸：4.0m ×4.0 m ×7.0m

有效容積：112m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯環(huán)氧樹脂防腐

附件

布水系統(tǒng)：1套（UPVC）

排泥系統(tǒng)：1套（UPVC）

取樣系統(tǒng)：1套（UPVC）

三相分離器：1批（碳鋼防腐）

甲烷收集系統(tǒng)：1套

5）一級缺氧池

數(shù)    量：1座

尺    寸：4.0 m ×3.0 m ×4.0m

有效容積：48m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂防腐

附件

組合填料：24m3

出水堰：1套（pp板）

6）一級好氧池

數(shù)    量：1座

尺    寸：4.0 m ×4.0 m ×4.0m

有效容積：64m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂防腐

附件

組合填料：32m3

出水堰：1套（pp板）

曝氣盤：1套

7）二級缺氧池

數(shù)    量：1座

尺    寸：3.0m ×2.0m ×4.0m

有效容積：24m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂防腐

附件

組合填料：12m3

出水堰：1套（pp板）

布水器：一套

8）二級好氧池

數(shù)    量：1座

尺    寸：3.0 m ×3.0 m ×4.0m

有效容積：36m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂防腐

附件

組合填料：18m3

出水堰：1套（pp板）

9）二沉池

數(shù)    量：1座

尺    寸：3.0m ×3.0 m ×4.0m

有效容積：36m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯環(huán)氧樹脂防腐

附件

斜管填料：DN50  9m2

出水堰：1套（pp板）

10）1#中間水池

數(shù)    量：1座

型    號：3.0 m ×3.0 m ×3.0m

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)

附件

液位控制系統(tǒng)：（0~7m）1套

11）曝氣生物濾池

數(shù)    量：1座

尺    寸：3.0 m ×3.0 m ×5.0m

容    積：45.0m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯環(huán)氧樹脂防腐

附件

陶粒填料：27m3

布水器：1套

曝氣盤：1套

12）污泥池

數(shù)    量：1座

尺    寸：3.0 m ×3.0 m ×3.0m

容    積：27.0m3

結(jié)    構(gòu)：鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯環(huán)氧樹脂防腐

13）污泥脫水房

數(shù)    量：1座

尺    寸：5.0 m ×3.0 m ×3.5m

容    積：15.0m2

結(jié)    構(gòu)：磚混結(jié)構(gòu)

附件

板框壓濾機：1臺

14）風機房

數(shù)    量：1座

尺    寸：4.0 m ×3.0 m ×3.5m

容    積：12.0m2

結(jié)    構(gòu)：磚混結(jié)構(gòu)

15）加藥房

數(shù)    量：1座

尺    寸：3.0 m ×3.0 m ×3.5m

容    積：9.0m2

結(jié)    構(gòu)：磚混結(jié)構(gòu)

附件

3.2.1設備

1）機械格柵

數(shù)    量：1臺

技術要求

規(guī)格型號：Φ700×1300

功    率：0.75KW

材    質(zhì)：碳鋼

耙    齒：塑料

2）集水池提升泵

數(shù)    量：2臺

技術要求

規(guī)格型號：40QW10-15-1.5

功    率：1.5KW

材    質(zhì)：碳鋼

3）固液分離機

數(shù)    量：1臺

型    號：AZ200

功    率：5.5kw

材    質(zhì)：碳鋼

4）1#中間水池提升泵

數(shù)    量：2臺

技術要求

規(guī)格型號：40QW10-15-1.5

功    率：1.5kw

材    質(zhì)：碳鋼

5）缺氧池潛水攪拌機

數(shù)    量：2臺

技術要求

規(guī)格型號：QJB4/6

功    率：0.75kw

材    質(zhì)：不銹鋼

6）1#曝氣風機

數(shù)    量：2臺

技術要求

規(guī)格型號：4m3/min,49.9kpa

功    率：4kw

材    質(zhì)：碳鋼

7）混合液回流泵

數(shù)    量：2臺

技術要求

規(guī)格型號：50QW10-15-1.5

功    率：1.5kw

材    質(zhì)：碳鋼

8）2#中間水池提升泵

數(shù)    量：2臺

技術要求

規(guī)格型號：40QW10-15-1.5

功    率：1.5kw

材    質(zhì)：碳鋼

9）污泥回流泵

數(shù)    量：1臺

技術要求

規(guī)格型號：40QW10-15-1.5

功    率：1.5kw

材    質(zhì)：碳鋼

10）加藥泵

數(shù)    量：2套

技術要求

規(guī)格型號：200L

功    率：0.25kw

材    質(zhì)：碳鋼

§3.3　構(gòu)筑及設備一覽表

表3-1　主要構(gòu)筑務一覽表

表3-1　主要構(gòu)設備一覽表

第四章  經(jīng)濟技術指標

§4.1  能源消耗費

在本處理站中主要能源消耗為電力，電耗計算依據(jù)處理廠實際用電負荷（kw），不包括備用設備。除主體部分設備電耗外，還有氣浮裝置和混凝加藥泵，污水處理站總運行功率為17.5kW，電費按0.65元/度，廢水總量變化系數(shù)按1.25計，則每天每立方米廢水處理的能源消耗費為：

E₁=17.5×20×0.85÷1.25÷100=2.38元/m³廢水

§4.2  藥劑費

（1）厭氧系統(tǒng)

為了保證厭氧系統(tǒng)穩(wěn)定運行，需對初沉調(diào)節(jié)池的出水進行堿度調(diào)節(jié)，向水中添加一定量的碳酸氫鈉。根據(jù)初沉調(diào)節(jié)池出水水質(zhì)，整個污水處理站混凝系統(tǒng)每天需投加0.01噸左右的碳酸氫鈉，市場上碳酸氫鈉的價格是1800元/噸，則每天每立方米廢水處理的藥劑費為：

E₂=0.01×1800÷100=0.18元/m³廢水

§4.3  人工費

每人工資800元/月算，則每天廢水處理的人工費為：

E₃=800÷100÷30=0.27元/m³廢水

§4.5  運行費

E_T= E₁+E₂+E₃  =2.38+0.18+0.27=2.83元/m³廢水

第五章  技術服務和技術保證

§5.1  技術服務

1. 按要求完成所規(guī)定的設計安裝、調(diào)試和各項測試。

2. 專人負責設備（包括圖紙資料、說明書、規(guī)范與標準，質(zhì)量控制各檢驗標準）的供貨。

3. 負責全面解釋所提供的技術文件、圖紙及操作說明書、工程范圍內(nèi)的各種技術問題，并找出解決辦法。

4. 負責培訓業(yè)主的運行人員，并對所提供技術指導的正確性負責。

5. 施工工期：5~6個月。

6. 調(diào)試計劃

——試運行

——空載測試

——負荷測試

——性能測試

7. 培訓計劃

——系統(tǒng)講課；

——安裝現(xiàn)場進行實際訓練；

——提供必要的講義、使用說明書和圖紙；

——污水凈化裝置的設備部件及其功能；

——排放測定方法；

——日常維護指導。

§5.2  技術保證

5.2.1  設備保證

設備保證期為一年，從設備的交接算起。

被修理和被替換部件的保證期計算方法也相同，即從修理或替換之日起計算。

5.2.2  功能保證

污水凈化系統(tǒng)不妨礙生產(chǎn)的正常運行。

污水凈化系統(tǒng)保證足夠的處理量，配合生產(chǎn)需要調(diào)節(jié)所處理水量。

5.2.3  性能保證

經(jīng)處理后的污水達到中華人民共和國《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標準》（GB18596-2001）。