养牛厂IC厌氧反应器
时间：2020-07-18 阅读：1943
概 述
§1.1 项目背景
规模化养牛基于*的生产设备，科学的饲料配方及饲养技术，牛舍多采用缝隙地板，用水冲洗清理粪尿，每天要向外排放大量的粪尿污水。对这些粪尿污水若不积极开发利用，将会导致环境污染，破坏生态平衡，也必将带来企业的经济损失。因此，需要配套建设污水处理项目，处理牛场废水（包括尿、部分粪和牛舍冲洗水）以及生活区所产生的生活污水。
受业主委托，本单位对该工程进行方案设计。
§1.2 项目要求
该污水处理项目涉及牛场废水（尿、部分粪和牛舍冲洗水）以及生活区所产生的生活污水。根据项目污水的终排放去向，以及当地环保局和业主对污水处理排放要求，本建设项目应处理的污水经处理后达到中华人民共和国《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），方可排入附近水体。
§1.3 设计范围
本项目的设计范围包括项目位置内废水处理系统的工艺设计、土建工程、设备选型、电气控制、设备制造安装、技术服务和技术保证等内容。
§1.4 设计依据及相关标准规范
1.4.1 设计依据及参考资料
l 业主提供的污水水质水量资料
l 《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）
l 《三废处理工程技术手册—废水卷》
l 《环境工程手册—水污染防治卷》
l 其它相关资料
1.4.2 有关标准和规范
l 《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
l 《污水处理工程项目建设标准》（修订）(2001)
l 《污水处理厂运行、维护及其安全技术规范》（CJJ605-1994）
l 《建筑给水排水设计规范》（GB50015‐2003）
l 《泵站设计规范》（GB/T50265-1997）
l 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
l 《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）
l 《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-1995）
§1.5 设计原则
1. 贯彻执行国家环境保护政策，严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策。根据国家有关规定和业主的具体要求，合理地确定各项指标的设计标准；
2. 本着技术上*、安全、可靠，经济上合理可行的原则，尽量采用技术成熟、流程简单、处理效果稳定的废水处理系统。从降电耗、节约药剂使用量方面精心设计，从技术经济上达到效果；
3. 通过优化设计方案和设备选型，尽量降低工程投资，做到操作简单、管理方便、运行费用低；
4. 废水处理配套设施选用优质产品，确保工程质量，降低设备运行中发生故障的概率；
5. 设计时充分考虑污水处理系统配套措施，严格控制二次污染（噪声、污泥、异味）的产生。
§1.6 污水的水量、水质和排放标准
1.6.1 污水的水量、水质
该污水处理项目涉及牛场废水（尿、部分粪和牛舍冲洗水）以及生活区所产生的生活污水。依据业主要求，按500头肉牛来设计，根据畜禽设计规范，该项目的设计处理量为100吨/日。
具体污染物情况见表1-1。
表1-1 废水水质
污染物 | 指标 |
COD | 15000 |
BOD5 | 6000 |
SS | 5000 |
NH3-N | 500 |
注：单位为mg/L
1.6.2 排放标准
根据项目污水的终排放去向，以及当地环保局和业主对污水处理排放要求，本建设项目生产污水经处理后要求达到中华人民共和国《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），方可排入附近水体。
上述标准和本项目治理指标的具体值见表1-2。
表1-2 污水治理指标值
污染物 | 指标 |
COD | 15000 |
BOD5 | 6000 |
SS | 5000 |
NH3-N 总磷 粪大肠菌群数 蛔虫数 | 500 8.0 10个/mL 2.0个/L |
注：单位为mg/L，大肠菌群数、蛔虫数除外
第二章 方案选择与工艺流程
§2.1 水质特征
2.1.1 废水来源
养牛场废水主要来源为：1、牛栏冲洗水。每次牛出栏后，对牛栏和粪池进行冲洗，排放冲洗牛栏污水；2、其它洗涤污水。
2.1.2 废水水质特征
牛场废水的水质特点不仅与牛粪尿的成分有关，而且还与牛场的清粪工艺有着密切的联系。目前国内外规模化养牛场存在的主要清粪工艺有3种：水冲式、水泡粪、和干清粪工艺。我国大部分规模化养牛场都是采用水冲式工艺的。采用水冲式工艺方便快捷，但是会把牛粪、散落的饲料末连同牛尿一起全部冲洗到废水中，故废水中含有大量的固体悬浮物及胶体形态物质，且其他的污染指标也很高。牛粪尿的主要污染物指标见表2-1。
表2-1 牛粪尿的主要污染物指标
污染物 | 粪中 | 尿中 | 干清粪工艺 |
污水量（L/头·d） SS COD BOD5 |
134640 209152 94118.4 |
2100 17824 8020.8 | 200～250 10300～11700 17000～19500 7700～8800 |
从表2-1不难看出有机物、氨态氮（NH3-N）及磷（P）的浓度高是牛场废水的主要特点。有机物主要来源于牛排泄的粪尿，而牛粪中的有机物在牛粪尿总有机物排放量中更是占到90%以上。当采用水冲式清粪工艺时水中的悬浮物（SS）浓度至少是干清粪工艺的2倍，考虑到两种工艺用水量的不同，可以知道在水冲式清粪工艺中，水中悬浮物的80%以上来源于牛粪及散落牛场内的少量饲料粉末。结合以上的数据及分析结果，可以知道牛场废水中来源于牛粪及散落饲料末的有机物大部分是以悬浮物或胶体的形式存在。在微生物及其它因素的作用下，废水中这些以悬浮物或胶体形式存在的有机物还会发生脱稳或水解等一系列的变化。此外，牛场废水还具有以下特点：
1、排水量大、废水温度低(多数牛场从防疫需要出发，用水取自地下水)。
2、冲洗栏舍的时间相对集中，废水水量排放不均匀、冲击负荷大。
3、废水固液混杂，而且粘稠度很大。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，属于高有机物浓度、高N、P含量和高有害微生物数量的“三高”废水。
§2.2 工艺选择论证
2.2.1 设计水质
业主提供的废水水质情况见表2-2。
表2-2 进水水质
设计水质 | COD（mg/L） | BOD5（mg/L） | SS（mg/L） | NH3-N（mg/L） |
进水 | 15000 | 6000 | 5000 | 500 |
2.2.2 设计水量
按照业主要求，污水处理运行能力为100 m3/d，本工艺设计操作时间按20小时/天计算。
2.2.3 工艺选择
本项目污染物处理工程所处理的污染源为养牛废水，在此废水中包含牛粪压缩水、牛尿液、粪便及地面冲洗水、部分生活污水，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《畜禽养殖污染排放标准》(GB 18596-2001)为指导依据，结合目前该养殖场肉牛污染物排放的实际情况，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，以达到的处理效果和经济、社会效益。
对于养牛场废水的处理，从采用工艺技术来看，有厌氧处理、好氧处理、厌氧好氧组合处理，以及氧化氧化塘、人工湿地等自然处理方法。针对本项目水质特点，采用“厌氧—好氧”耦合工艺。下面对该工艺进行分析论证。
由于该废水COD浓度较高，不宜直接采用好氧处理，需在好氧处理前设厌氧处理单元。在“厌氧—好氧”耦合工艺中，废水经厌氧反应后，大分子的固体物质降解为小分子固体物质，不溶性物质降为溶解性物质。经厌氧反应后，BOD5/COD值进一步提高，使后续好氧生化反应更加容易处理。同时，厌氧阶段不需加温、不需搅拌，处理的效果较好，可去除70～90%的有机物，剩余污泥量少（仅为好氧处理的1/5～1/10）。根据废水的特性和以往的废水处理的经验，经过厌氧工艺处理后的废水有机物浓度虽大大降低，但是达不到排放标准，尤其是氨氮超标，因而后续需要设置可同时去除氨氮和有机物的好氧处理单元。好氧出水经过消毒，杀灭有毒有害微生物，然后达标排放或回用于冲洗牛舍。
（1）厌氧处理单元
废水厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质，以去除大部分有机污染物。。
常用的厌氧处理反应器有厌氧生物滤池、厌氧膨胀床和厌氧流化床、UASB、IC 及EGSB等。
厌氧生物滤池是密封的水池，池内放置填料，污水从池底进入，从池顶排出。微生物附着生长在滤料上，平均停留时间可长达100d左右。由于滤料费用较贵；滤料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚，堵塞后没有简单有效的清洗方法，由于停留时间过长增加了基建费用，且养牛废水的悬浮固体浓度较高故不适和采用此法。
厌氧膨胀床和厌氧流化床：床体内充填细小的固体颗粒填料，如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等。污水从床底部流入，为使填料层膨胀，需将部分出水用循环泵回流，提高床内水流的上升流速。一般认为膨胀率为10%～20%的为厌氧膨胀床，膨胀床的颗粒保持相互接触；膨胀率为20%-70%的为厌氧流化床，流化床的颗粒做无规则的自由运动。其优点是，有机物容积负荷较高，水力停留时间短，耐冲击负荷能力强等，但是耗能较大，出于经济的角度考虑不采用此方法。
内循环IC厌氧反应器是荷兰Paques BV公司在UASB反应器基础上设计开发的厌氧反应工艺，该工艺是为克服UASB反应器在处理低浓度废水时（COD在1500以下）为利于污泥颗粒化而控制较高的上升流速而研发的。在处理中高浓度废水时，与UASB反应器相比并无明显优势。且该工艺为国外的产品，核心技术由国外公司掌握，如采用将会使投资成本提高几倍。目前，IC反应器仅在啤酒工业中应用较为广泛。
膨胀颗粒污泥床（EGSB）厌氧反应器是荷兰Wageingen农业大学Lettingga教授等在UASB反应器的基础上开发的厌氧反应工艺。也是为克服UASB反应器处理低浓度废水时的存在的问题而设计研发的。但是EGSB过大的高径比导致其建设费用提高，EGSB大的特点—极小的HRT，也是以强制的外循环所消耗的大量的运行费用为代价的，且需要控制回流量以适应不同的水质水量，操作条件较为复杂，运行不稳定，管理难度大。
所以本工程厌氧阶段选用经设计改良的上流式厌氧污泥床反应器，设计充分考虑了实际工程中常出现的问题，重新设计进水方式，并进行了大量的实验研究，研究表明，该布水系统能够实现废水在整个反应器的过水断面上均匀分布，使废水中有机污染均匀、充分的与反应区中的污泥混合接触，可大限度的发挥全部微生物的处理功能，并获得了*的稳定性。同时针对传统的上流式污泥床反应器在处理高浓度有机废水时，由于过强的产气搅动而造成的污泥流失的问题，对三相分离器进行了改进，优化了结构的设计，解决了沼气上升至沉淀区影响出水水质的问题。经过改良的反应器，处理污水负荷和稳定性将大幅提高，经过厌氧工艺处理后的废水有机物浓度可大大降低。
（2）好氧处理单元
好氧生物处理法(Aerobic Bioremediation)是在有游离氧存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其无害化、稳定化的处理过程。微生物利用废水中存在的有机污染物，作为营养源进行好氧代谢。
虽然厌氧生物处理等前处理工艺能在一定程度上降低废水中的有机物含量，但因养牛废水的浓度*，特别是氨氮含量，大多数情况下仍无法达到排放标准，因此还需要进一步进行好氧生物处理。
好氧脱氮处理工艺常用的有A/O工艺、SBR污水生物处理技术、A２/O工艺及氧化沟技术等，在好氧曝气条件下，利用微生物代谢生长，将废水中有机物分解利用，以提高出水水质。
A/O生物处理工艺及其各种改进型：其主要特点是将缺氧段放在工艺的一级，同时设内循环系统，向缺氧段回流硝化液。这是目前采用比较广泛的一种脱氮工艺。主要存在的问题是：（1）A/O 工艺流程的处理水来自好氧池，含氮有机物的氨化和氨氮的硝化在好氧池内进行，因此，在处理水中还有一定浓度的硝酸盐，如果沉淀池运行不当，在沉淀池内也会发生反硝化反应，使污泥上浮，处理水水质恶化。（2）处理含氮浓度高的废水时，需要另行增加投碱设备以调节好氧池pH 值。在反硝化过程中，还原1mg 硝态氮能产生3.75mg 的碱度，而在硝化反应过程中，将1mg 的NH3-N氧化为NO3--N，要消耗7.14mg 的碱度。那么，在A/O 系统中，反硝化反应所产生的碱度只可补偿硝化反应消耗碱度的一半左右。因此，对含氮浓度较高的废水必需另行投碱以调节pH 值。（3）A/O 系统对进水COD 去除率不够高。碳源利用率低或有机物浓度低，都会影响反硝化的碳源需求，反硝化不能顺利进行，硝酸根便会大量积累，影响反硝化脱氮效率。
SBR序批式反应器是一种间歇式活性污泥法，硝化和反硝化在一池中进行，它不需回流污泥和混合液内回流，灵活性较高。是一种适应于中小规模处理和具有氮、磷去除效果的废水处理工艺。其自动化控制要求较高，需要自动仪表多，设备投资较大，如自动仪表失灵，需要手工操作时，劳动强度很大；为获得较高的脱氮效果，SBR工艺必须设有搅拌装置，且不可避免存在污泥上浮现象；另外该方法对SS、色度的去除效果并不理想，必须辅以一定的前、后处理工序；废水经过SBR法处理后，其中氨氮含量仍然很高，需要在该工序后辅以化学方法除去。
A2/O生物处理工艺及其各种改进型： A2/O工艺分为厌氧、缺氧及好氧三个阶段。污水经一级物理处理后进入厌氧池，聚磷菌可将菌体内积贮的聚磷盐分解。随后废水进入缺氧区，反硝化细菌就利好氧区中经混合液回流而带来的硝酸盐，以及废水中可生物降解有机物进行反硝化，达同时去碳和脱氮的目的。接着废水进入曝气的好氧区，聚磷菌除了吸收、利用废水中残剩的可生物降解有机物外，此外还可主动吸收周围环境中的溶解磷，并以聚磷盐的形式在体内贮积起来。这样，在消耗水中有机物的同时，此工艺也有了良好的脱氮除磷效果。但该方法回流污泥中含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响，脱氮也受内回流比的影响。此外，硝化菌生长速率慢，世代期长，需要在较长的泥龄下运行才可以正常生长，但聚磷菌为短世代微生物，在较短的泥龄下运行时可获得较高的除磷效率。且聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有机物。另外，较长的泥龄还会导致系统内糖原累积，非聚磷微生物的增长而使除磷效率大幅度降低。倒置A2/O工艺将缺氧区设在厌氧区前面，避免了回流污泥中的硝酸盐对厌氧释磷的影响，无混合液回流时流程简捷并且节能，但是厌氧释磷过程得不到优质易降解的碳源，且在无混合液回流时总氮去除效率不高。改良Bardenpho工艺流程由厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧无段组成，整个系统能够达到较好的脱氮除磷效果，但是池体分隔较多，池体容积较大，进而大大增加造价，且流程较长，操作管理过于复杂。
氧化沟生物处理工艺，属于活性污泥法的一种改良，污水和活性污泥的混合液在环状曝气渠道中循环流动，氧化沟的水力停留时间可达10～30h，污泥龄20～30d，有机负荷很低，实质上相当于延时曝气活性污泥系统。其运行成本低，构造简单，易于维护管理，出水水质好、耐冲击负荷、运行稳定、并可脱氮除磷。氧化沟兼有*混合式和推流式的特点，在控制适宜的条件下，沟内同时具有好氧区和缺氧区，可使沟渠中进行硝化和反硝化的过程，达到脱氮的效果，同时，使出水中活性污泥具有良好的沉降性能。此外，由于氧化沟采用的污泥龄很长，剩余污泥量较一般的活性污泥法少得多，而且已经得到好氧硝化的稳定，因而不再需要硝化处理，可在浓缩、脱水后加以利用或后处置。而且它不需混合液内回流，因而运行费用低。
氧化沟兼有*混合式和推流式的特点，在控制适宜的条件下，达到脱氮的效果。经过好氧处理后，BOD5去除率可达90%-99%，脱氮率达85%左右，除磷效率达为50%左右。其是一种*的耐冲击负荷、操作简单、处理稳定、出水水质好的技术。
鼓风曝气氧化沟是将充氧设备和水流推动设备分开设置的一种工艺，在德国等欧美发达国家使用较多，国内近些年新设计的污水处理厂采用此种处理工艺也日趋增多。该工艺采用鼓风机供气和高效率的微孔曝气器在池底布气充氧，同时采用潜水推进器对沟内水流进行推动。在运行时，根据来水负荷的变化，通过调节鼓风机装置可使供给氧化沟内的空气量在零流量至装置的大供气量之间进行调节。同时，还可以开停任意数量的曝气器单元，调整氧化沟缺氧段和好氧段的长度，以适应不同进水水质和提高脱氮除磷效果的需要。由此可见，采用该工艺的污水厂运行灵活性大大提高，适应的污水水质、水量负荷变化范围较宽。另外还提高了空气中氧的利用率及充氧动力效率，使得曝气设备装机容量及能耗均相应减少并可防止活性污泥在沟内沉淀。此时，氧化沟设计可采用较大水深，一般为6m，节省了氧化沟及污水处理厂占地。由于微孔曝气器的充氧性能及氧的利用率等随沟内水深（或水压）的增加而提高，氧化沟水深增加更加有利于氧的转移和电能的节省。采用鼓风曝气氧化沟工艺既去除有机物同时还去除氮和磷的生化工艺，具有耐冲击负荷和出水稳定等优点。污水处理效果与采用其他方式曝气的氧化沟相同并有所提高，并能克服其他型式氧化沟的一些弊端。
综上所述，本单元采用鼓风曝气生物接触工艺。
§2.3 工艺流程
2.3.1 工艺流程
养牛废水具有高有机物浓度、高N、P含量和高有害微生物数量的“三高”废水的特点，属较难处理的有机废水。但其可生化性较好，目前广泛采用的生化处理方法能达到较好效果。经综合比较各种处理方案，在保证水处理达标的基础上，充分考虑将来的运行成本，结合以往的工程实践，设计采用厌氧—好氧组合生物处理工艺。
本工程项目废水水量大，在设计过程中充分考虑了建设及运行的成本。在保证水处理达标的基础上主要考虑两个问题，一是尽量减少初期基建投资；二是尽量降低运行过程的能耗。基于这样的目的，综合本单位多年从事环境装备及废水处理的工程设计经验，在对废水的水质数据进行了全面掌握的基础上，采用如下工艺，工程流程见图2.1。
图 2.1 废水处理工艺流程图
因养牛场废水排放规律和工作时间联系大，冲栏时间水量较大，而其余时间废水排放量相对较小，所以设置集水池以均匀水质水量。该池主要用于除去水中较重无机物，并使废水发酵酸化（酸化程度控制在20％~40％左右），以利于后续的厌氧生物处理过程。废水进入集水池，一方面可使废水混合均匀，保证厌氧池的均质进水；另一方面在产酸菌的作用下，可使废水中的有机大分子和难生物降解有机污染物质转化为易生物降解的小分子物质，从而提高厌氧处理效率。厌氧池是该工程的关键部分，其结构和工艺决定着整个工程的成败。通过广泛地收集资料，结合以往的工程实践, 并在实验室进行了相关实验研究，本项目以适合养牛场实际情况、设计投资省、运行可靠、效率高为原则，设计采用上流式厌氧污泥床（UASB）发酵工艺。后续部分采用两段A/O工艺进行进一步去除废水中有机物，通过调控溶解氧浓度而达到脱氮除磷的目的。缺氧池设有潜水搅拌机，使泥水充分混合，生物接触池混合液回流至一级缺氧池。好氧出水进入沉淀池进行泥水分离。设有污泥回流泵，将活性污泥回流至缺氧池。另设置污泥泵，将剩余污泥排入污泥浓缩池。沉淀池出水流入中间水池，通过提升泵将水提升至曝气生物滤池，通过与陶粒填料接触，废水中的有机物进一步被微生物降解,出水达标排放。
2.3.2 主要构筑物功能说明
① 机械格栅机
大的固态物质被截留，过滤后的水从格栅缝隙中流出，同时在水力作用下，固态物质被拦截到格栅上排除，从而达到固液分离目的，能有效地降低水中悬浮物浓度，减轻后续工序的处理负荷。
② 集水池
对水中较大的颗粒物质进行沉降并将废水的酸化程度控制在20％～40％，以利于后续的厌氧系统的稳定运行，同时可防止因水质波动大以及废水在高峰期水量排放较大而造成对后续系统的冲击。
③升流式厌氧污泥床
当废水从UASB的污泥床底部流入与颗粒污泥层和悬浮污泥层混合接触时，污泥中厌氧微生物分解有机物的同时产生大量微小沼气气泡，该气泡在上升过程中逐渐增大并携带着污泥随水一起上升进入三相分离器。当沼气碰到分离器下不的反射板时，折向反射板的四周，穿过水层进入气室；泥水混合液经过反射板后进入三相分离器的沉淀区，废水中的污泥发生絮凝作用，在重力作用下沉降；沉降到斜壁上的污泥沿着斜壁滑回反应区，使污泥床内积累起大量的污泥；与污泥分离后的处理水则从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出UASB反应器外。
UASB反应器的特色主要体现在反应器内颗粒污泥的形成和三相分离器的使用，使反应器内的污泥浓度大幅度提高，污泥停留时间增大，水力停留时间也大大缩短。产气和进水的均匀分布可以形成良好的自然搅拌作用，促进污泥与废水的接触混合。设计合理的三相分离器使污泥能够保留在反应器内，三相分离器起着气液分离、液固分离的重要作用，是保证污泥床正常运行和获得良好出水水质的关键部位。为了防止三相分离器产生泄漏气体的现象，三相分离器采用特别的设计，防止了憋水的情况产生，而且三相分离器和池体通过预埋件焊接。
④ A/O池
好氧生物处理是指在有氧存在的条件下，借助于好氧和兼氧菌的作用来净化废水的方法。
厌氧生物处理是指在无氧的条件下，借助于厌氧菌的作用来净化废水的方法。国内采用的生化处理方法有：普通曝气池及其变形工艺、AB工艺、标准A/O及A2/O工艺、氧化沟、SBR工艺及其变形工艺、生物膜工艺等。根据我公司从事此类似工程项目的实践经验，我们认为采用A/O工艺在工程造价及处理效果等方面，都较为合理。
厌氧/好氧工艺 包括厌氧池和接触氧化池。
厌氧生化池系利用异氧型微生物以去除NH3-N为主的构筑物。污水中除有机污染物之外，还有一定量的NH3-N，而中水回用水标准中除对CODcr、BOD5、SS有具体要求外，对氮亦有所要求，所以必须考虑除氮，而厌氧生化池可以利用原水的含碳有机物与好氧生化池的回流混合液中的硝酸盐共同作用，便可完成去氮任务。同时宜有降解有机物的作用。池内设有比表面积大、不易堵塞的弹性填料，可聚集大量的微生物。
生物接触氧化池又称淹没式生物滤池，是目前应用的一种水处理方法。其特点:
体积负荷高，处理时间短，节约占地面积；
生物活性高，曝气系统设在填料下，不仅供氧充分，而且对生
物膜起到搅动作用，加速了生物膜的更新，使生物膜活性提高；
较高的微生物浓度，由于填料表面积大，池内充氧条件好，氧
化池内单位容积的生物量高于活性污泥法曝气池，因此有较高
的容积负荷；
污泥产量低，不存在污泥膨胀问题；
出水水质好而稳定；
挂膜方便；
动力消耗低。
为保证A/O正常运行，配置溶氧仪，分别探测A/O好氧区和缺氧区的溶解氧浓度，以保证在好氧区内维持> 2 mg/L的溶解氧，在缺氧区内维持 < 0.5 mg/L的溶解氧。
⑤ 二沉池
沉淀池设在反应池之后，以沉淀去除生物处理过程中产生的污泥，获得澄清的处理水。
⑥曝气生物滤池
该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的作用。曝气生物滤池是集生物氧化和截留悬浮固体一体的新工艺。
工艺是一种上流生物滤池，是一种运行可靠、自动化程度高、出水水质好、抗冲击能力强和节约能耗的新一代污水处理革新工艺，工艺成熟高效。
污水通过滤料层，水体含有的污染物被滤料层截留，并被滤料上附着的生物降解转化，同时，溶解状态的有机物和特定物质也被去除，所产生的污泥保留在过滤层中，而只让净化的水通过，这样可在一个密闭反应器中达到*的生物处理而不需在下游设置二沉池进行污泥沉降。
滤池底部设有进水和排泥管，中上部是填料层，厚度一般为2.5～3.5m，为防止滤料流失，滤床上方设置装有滤头的混凝土挡板，滤头可从板面拆下，不用排空滤床，方便维修。挡板上部空间用作反冲洗水的储水区，其高度根据反冲洗水头而定。
该区内设有回流泵用于将滤池出水泵至配水廊道，继而回流到滤池底部实现反硝化，在不需要反硝化的工艺中没有该回流系统。填料层底部与滤池底部的空间留作反冲洗再生时填料膨胀之用。
滤池供气系统分两套管路，置于填料层内的工艺空气管用于工艺曝气(主要由曝气风机提供增氧曝气)，并将填料层分为上下两个区：上部为好氧区，下部为缺氧区。根据不同的原水水质、处理目的和要求，填料层的高度不同，好氧区、厌氧区所占比例也相应变化；滤池底部的空气管路是反冲洗空气管。
该工艺具有如下特点：
上流滤池，底部渠道进配水，顶部出水；
滤料比重小于1；
穿孔管曝气，节省设备投资和维护费；
滤头在滤池的顶部，与处理后水接触，易于维护；
重力反冲洗，无须反冲洗水泵；
工艺空气和反冲洗用气共用鼓风机；
曝气管可布置在滤层中部或底部，在同一池中可完成硝化、反硝化功能
⑦污泥浓缩池
污泥浓缩池用于收集沉淀池产生的污泥，通过采用污泥浓缩的方法来降低污泥中的空隙水，通过降低污泥的含水率，减少污泥体积，能够减少池容积和处理所需的投药量，缩小用于输送污泥的管道和泵类的尺寸。本方案采用的浓缩池为重力浓缩池，其应用广泛，具有所需的设备少，管理简单，且运行费用低等优点。
污泥浓缩池的上清液回流至调节池，剩余污泥用泵提升至固体发酵池进行厌氧处理。
⑧ 固体发酵池
如工艺图所示，各个环节的粪渣进入固液发酵池，进行厌氧处理产沼气，同时产品可用作加工有机肥。
§2.4 处理效果预测
牛场排放的废水量经处理后尾水的排放标准执行《畜禽养殖污染排放标准》 (GBl8596-2001)中水污染物允许排放限值要求，该标准的有关指标参数见表2-3。
表2-3 废水排放指标
项目 | COD | BOD5 | SS | 氨氮 | 总磷 | 大肠杆菌群数（个/ml） | 蛔虫数（个/L） |
排放指标 | 400 | 150 | 200 | 80 | 8.0 | 10 | 2.0 |
废水经过各处理单元后的出水水质预测，分析结果见表2-4。
表2-4 各处理单元水质指标预测
构筑物 | COD | BOD5 | SS | NH3-N | ||||
集水池 | 进水 | 15000 | 进水 | 6000 | 进水 | 5000 | 进水 | 500 |
出水 | 13000 | 出水 | 5000 | 出水 | 5000 | 出水 | 500 | |
去除率% | 13.3% | 去除率% | 16.6% | 去除率% | 0 | 去除率% | 0 | |
固液分离机 | 进水 | 13000 | 进水 | 5000 | 进水 | 5000 | 进水 | 500 |
出水 | 10000 | 出水 | 4500 | 出水 | 1000 | 出水 | 450 | |
去除率% | 23% | 去除率% | 10% | 去除率% | 80% | 去除率% | 10% | |
升流式厌氧污泥床 | 进水 | 10000 | 进水 | 4500 | 进水 | 1000 | 进水 | 450 |
出水 | 4000 | 出水 | 2500 | 出水 | 800 | 出水 | 400 | |
去除率% | 60% | 去除率% | 44.4% | 去除率% | 20% | 去除率% | 11.1% | |
A/O | 进水 | 4000 | 进水 | 2500 | 进水 | 800 | 进水 | 400 |
出水 | 600 | 出水 | 300 | 出水 | 800 | 出水 | 100 | |
去除率% | 85% | 去除率% | 88% | 去除率% | 0 | 去除率% | 75% | |
二沉池 | 进水 | 600 | 进水 | 300 | 进水 | 800 | 进水 | 100 |
出水 | 550 | 出水 | 280 | 出水 | 200 | 出水 | 90 | |
去除率% | 8.3% | 去除率% | 6.6% | 去除率% | 75% | 去除率% | 10% | |
曝气生物滤池 | 进水 | 550 | 进水 | 280 | 进水 | 200 | 进水 | 90 |
出水 | 300 | 出水 | 120 | 出水 | 100 | 出水 | 50 | |
去除率% | 45% | 去除率% | 57% | 去除率% | 50% | 去除率% | 44% | |
治理 目标 | 300 | 120 | 100 | 50 | ||||
第三章 废水处理方案设计
§3.1 总图设计
3.1.1 设计原则
（1）处理构筑物的布置紧凑，各处理单元毗邻布置，大可能减少沿程和局部水头损失；
（2）在总图布置上考虑远近期结合；
（3）污泥处理构筑物布置成单独的区域，保证安全操作，方便管理；充分考虑绿化带。
3.1.2 厂区平面设计
在首先满足工艺流程简洁，顺畅的前提下，整个厂区基本上按功能分区：水处理区、污泥处理区。本处理构筑物主要集中在厂址的东部，厂区的绿化以有利于保持和改善办公条件为目的。
厂区平面布置要求结合现有的条件，力求合理紧凑，用地较省，工艺流程通畅，可节约运行费用。在厂区附属构筑物和污水、污泥处理区之间设有绿化隔离带，以尽量减少对环境的污染。
§3.2 构筑物及设备
3.2.1构筑物
1）格栅井
数 量：1座
尺 寸：2.0 m ×0.6 m ×1.5m
有效容积：1.8m3
结 构：砖混
2）调节池
数 量：1座
尺 寸：4.0 m ×5.0 m ×4.0m
有效容积：100m3
结 构：钢混结构，内衬环氧树脂防腐
附件
液位控制系统：（0~7m）1套
3）1#中间水池
数 量：1座
型 号：3.0 m ×3.0 m ×3.0m
结 构：钢混结构
附件
液位控制系统：（0~7m）1套
4）UASB反应池
数 量：1座
尺 寸：4.0m ×4.0 m ×7.0m
有效容积：112m3
结 构：钢混结构，内衬环氧树脂防腐
附件
布水系统：1套（UPVC）
排泥系统：1套（UPVC）
取样系统：1套（UPVC）
三相分离器：1批（碳钢防腐）
甲烷收集系统：1套
5）一级缺氧池
数 量：1座
尺 寸：4.0 m ×3.0 m ×4.0m
有效容积：48m3
结 构：钢混结构，环氧树脂防腐
附件
组合填料：24m3
出水堰：1套（pp板）
6）一级好氧池
数 量：1座
尺 寸：4.0 m ×4.0 m ×4.0m
有效容积：64m3
结 构：钢混结构，环氧树脂防腐
附件
组合填料：32m3
出水堰：1套（pp板）
曝气盘：1套
7）二级缺氧池
数 量：1座
尺 寸：3.0m ×2.0m ×4.0m
有效容积：24m3
结 构：钢混结构，环氧树脂防腐
附件
组合填料：12m3
出水堰：1套（pp板）
布水器：一套
8）二级好氧池
数 量：1座
尺 寸：3.0 m ×3.0 m ×4.0m
有效容积：36m3
结 构：钢混结构，环氧树脂防腐
附件
组合填料：18m3
出水堰：1套（pp板）
9）二沉池
数 量：1座
尺 寸：3.0m ×3.0 m ×4.0m
有效容积：36m3
结 构：钢混结构，内衬环氧树脂防腐
附件
斜管填料：DN50 9m2
出水堰：1套（pp板）
10）1#中间水池
数 量：1座
型 号：3.0 m ×3.0 m ×3.0m
结 构：钢混结构
附件
液位控制系统：（0~7m）1套
11）曝气生物滤池
数 量：1座
尺 寸：3.0 m ×3.0 m ×5.0m
容 积：45.0m3
结 构：钢混结构，内衬环氧树脂防腐
附件
陶粒填料：27m3
布水器：1套
曝气盘：1套
12）污泥池
数 量：1座
尺 寸：3.0 m ×3.0 m ×3.0m
容 积：27.0m3
结 构：钢混结构，内衬环氧树脂防腐
13）污泥脱水房
数 量：1座
尺 寸：5.0 m ×3.0 m ×3.5m
容 积：15.0m2
结 构：砖混结构
附件
板框压滤机：1台
14）风机房
数 量：1座
尺 寸：4.0 m ×3.0 m ×3.5m
容 积：12.0m2
结 构：砖混结构
15）加药房
数 量：1座
尺 寸：3.0 m ×3.0 m ×3.5m
容 积：9.0m2
结 构：砖混结构
附件
3.2.1设备
1）机械格栅
数 量：1台
技术要求
规格型号：Φ700×1300
功 率：0.75KW
材 质：碳钢
耙 齿：塑料
2）集水池提升泵
数 量：2台
技术要求
规格型号：40QW10-15-1.5
功 率：1.5KW
材 质：碳钢
3）固液分离机
数 量：1台
型 号：AZ200
功 率：5.5kw
材 质：碳钢
4）1#中间水池提升泵
数 量：2台
技术要求
规格型号：40QW10-15-1.5
功 率：1.5kw
材 质：碳钢
5）缺氧池潜水搅拌机
数 量：2台
技术要求
规格型号：QJB4/6
功 率：0.75kw
材 质：不锈钢
6）1#曝气风机
数 量：2台
技术要求
规格型号：4m3/min,49.9kpa
功 率：4kw
材 质：碳钢
7）混合液回流泵
数 量：2台
技术要求
规格型号：50QW10-15-1.5
功 率：1.5kw
材 质：碳钢
8）2#中间水池提升泵
数 量：2台
技术要求
规格型号：40QW10-15-1.5
功 率：1.5kw
材 质：碳钢
9）污泥回流泵
数 量：1台
技术要求
规格型号：40QW10-15-1.5
功 率：1.5kw
材 质：碳钢
10）加药泵
数 量：2套
技术要求
规格型号：200L
功 率：0.25kw
材 质：碳钢
§3.3 构筑及设备一览表
表3-1 主要构筑务一览表
序号 | 名称 | 规格尺寸 | 数量 | 单位 | 备注 |
1 | 格栅井 | 2.0 m×0.6 m×1.5m | 1 | 座 | 砖混结构 |
2 | 集水池 | 4.0 m×5.0 m×4.0m | 1 | 座 | 钢混结构 |
3 | 1#中间水池 | 3.0 m×3.0 m×3.0m | 1 | 座 | 钢混结构 |
4 | UASB池 | 4.0 m×4.0 m×7.0m | 1 | 座 | 钢混结构 |
5 | 一级缺氧池 | 4.0 m×3.0 m×4.0m | 1 | 座 | 钢混结构 |
6 | 一级好氧池 | 4.0 m×4.0 m×4.0m | 1 | 座 | 钢混结构 |
7 | 二级缺氧池 | 3.0 m×2.0 m×4.0m | 1 | 座 | 钢混结构 |
8 | 二级好氧池 | 3.0 m×3.0 m×4.0m | 1 | 座 | 钢混结构 |
9 | 二沉池 | 3.0 m×3.0 m×4.0m | 1 | 座 | 钢混结构 |
10 | 2#中间水池 | 3.0 m×3.0 m×4.0m | 1 | 座 | 钢混结构 |
11 | 曝气生物滤池 | 3.0 m×3.0 m×5.0m | 1 | 座 | 钢混结构 |
12 | 污泥池 | 3.0 m×3.0 m×3.0m | 1 | 座 | 钢混结构 |
13 | 污泥脱水房 | 5.0 m×3.0 m×3.5m | 1 | 座 | 砖混结构 |
14 | 风机房 | 4.0 m×3.0 m×3.5m | 1 | 座 | 砖混结构 |
15 | 加药房 | 3.0 m×3.0 m×3.5m | 1 | 座 | 砖混结构 |
16 | 排放明渠 | 2.86 m×0.86 m×1.5m | 1 | 座 | 砖混结构 |
表3-1 主要构设备一览表
序号 | 名称 | 规格尺寸 | 数量 | 单位 | 备注 |
1 | 机械格栅 | 0.75KW，b=5mm | 1 | 台 | |
2 | 集水池提升泵 | 40QW10-15-1.5 | 2 | 台 | |
3 | 固液分离机 | ZA200 N=5.5kw | 1 | 台 | 铸铁 |
4 | 1#中间水池提升泵 | 40QW10-15-1.5 | 2 | 台 | 铸铁 |
5 | 潜水搅拌机 | QJB4/6 ,0.75kw | 2 | 台 | 不锈钢 |
6 | 罗茨风机 | 4m3/min,49.9kpa，4.0kw | 2 | 台 | |
7 | 混合液回流泵 | 50QW18-15-1.5 | 2 | 台 | 铸铁 |
8 | 污泥回流泵 | 40QW10-15-1.5 | 1 | 台 | 铸铁 |
9 | 2#中间水池提升泵 | 40QW10-15-1.5 | 2 | 台 | 铸铁 |
10 | 加药泵 | 200L | 2 | 套 | |
11 | 液位开关 | 4 | 套 | ||
12 | 集水池穿孔曝气 | Φ25 | 1 | 逃 | UPVC |
13 | 三相分离器 | 1 | 批 | 碳钢防腐 | |
14 | 缺氧池组合填料及支架 | Φ150组合填料 | 1 | 批 | |
15 | 缺氧池穿孔曝气 | Φ25 | 2 | 套 | |
16 | 缺氧池布水器 | Φ70 | 1 | 套 | UPVC |
17 | 好氧池组合填料及支架 | Φ150组合填料 | 1 | 批 | |
18 | 微孔曝气盘 | Φ215 | 1 | 批 | |
19 | 斜管填料及支架 | DN50 | 1 | 批 | |
20 | 陶粒填料 | Φ4 | 1 | 批 | |
21 | 滤板及滤帽 | 1 | 批 | 钢混 | |
22 | 曝气盘 | Φ25 | 1 | 批 | UPVC |
23 | 板框压滤机 | 50m2 | 1 | 台 | |
24 | 螺杆泵 | 0.75kw | 2 | 台 | |
25 | 管道及阀门 | 1 | 批 | ||
26 | 电线电缆 | 1 | 批 |
第四章 经济技术指标
§4.1 能源消耗费
在本处理站中主要能源消耗为电力，电耗计算依据处理厂实际用电负荷（kw），不包括备用设备。除主体部分设备电耗外，还有气浮装置和混凝加药泵，污水处理站总运行功率为17.5kW，电费按0.65元/度，废水总量变化系数按1.25计，则每天每立方米废水处理的能源消耗费为：
E1=17.5×20×0.85÷1.25÷100=2.38元/m3废水
§4.2 药剂费
（1）厌氧系统
为了保证厌氧系统稳定运行，需对初沉调节池的出水进行碱度调节，向水中添加一定量的碳酸氢钠。根据初沉调节池出水水质，整个污水处理站混凝系统每天需投加0.01吨左右的碳酸氢钠，市场上碳酸氢钠的价格是1800元/吨，则每天每立方米废水处理的药剂费为：
E2=0.01×1800÷100=0.18元/m3废水
§4.3 人工费
每人工资800元/月算，则每天废水处理的人工费为：
E3=800÷100÷30=0.27元/m3废水
§4.5 运行费
ET= E1+E2+E3 =2.38+0.18+0.27=2.83元/m3废水
第五章 技术服务和技术保证
§5.1 技术服务
1. 按要求完成所规定的设计安装、调试和各项测试。
2. 专人负责设备（包括图纸资料、说明书、规范与标准，质量控制各检验标准）的供货。
3. 负责全面解释所提供的技术文件、图纸及操作说明书、工程范围内的各种技术问题，并找出解决办法。
4. 负责培训业主的运行人员，并对所提供技术指导的正确性负责。
5. 施工工期：5~6个月。
6. 调试计划
——试运行
——空载测试
——负荷测试
——性能测试
7. 培训计划
——系统讲课；
——安装现场进行实际训练；
——提供必要的讲义、使用说明书和图纸；
——污水净化装置的设备部件及其功能；
——排放测定方法；
——日常维护指导。
§5.2 技术保证
5.2.1 设备保证
设备保证期为一年，从设备的交接算起。
被修理和被替换部件的保证期计算方法也相同，即从修理或替换之日起计算。
5.2.2 功能保证
污水净化系统不妨碍生产的正常运行。
污水净化系统保证足够的处理量，配合生产需要调节所处理水量。
5.2.3 性能保证
经处理后的污水达到中华人民共和国《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）。