某年出栏2万头养猪场粪污处理工程设计开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.研究意义

近年来，由于畜禽养殖业的不断发展，畜禽养殖污染排放总量不断攀升，已经成为环境污染一个重要源头^[1]。根据我国环保部门核算2009年全国猪养殖专业户养殖和规模化养殖分别达到了26138.4万头和27892.6万头，奶牛养殖专业户养殖和规模化养殖分别达到713700万头和421370万头，肉牛养殖专业户养殖和规模化养殖分别达到1632.22万头和728.56万头，蛋鸡养殖专业户养殖和规模化养殖分别达到141312.1万只和64612.2万只，肉鸡养殖专业户养殖和规模化养殖分别达到488703.7万只和252687.9万只^[2]。大量的畜禽废物直接排入自然环境,不仅严重污染了环境，也影响了人类的生产与生活。如何减少畜禽养殖污染、改善环境已成为当前急需解决的重要问题，利用经济合理的畜禽养殖废水处理技术是解决畜禽养殖污染的一条有效途径,对于保护环境，实现畜禽养殖废物的无害化处理与资源化利用，实现经济社会的可持续发展和高质量发展具有重要意义^[3]。

畜禽养殖会产生大量粪便，这些粪便排入环境腐化分解后会释放氨气 、硫化氢 、挥发性脂肪酸、粪臭素、胺类、醛类和硫醇类等多种有害气体，引起人和动物中毒致病^[4]，影响民众的公共生活。其养殖废水中含有大量氮、磷、钾等营养元素和病原菌，流入水体会造成水体富营养化以及增加传染病爆发的风险。畜禽养殖废水和废物中还含有大量重金属、有机磷、有机氯等有害物质,这些污染物的不当排放或使用不仅会对环境造成污染，还会通过食物链和食物网的富集危害人类与动物等有机生命体的健康。

2. 研究的基本内容和问题

1.设计目的

基于现实需要，要求对江苏省盐城市某养猪场粪污进行处理工程设计，实现养猪场粪污的无害化处理。其中，猪粪拟先通过干湿分离后进行堆肥处理；废水及干湿分离后的污水进行净化处理，养殖废水经处理后应满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，处理后出水水质见表1。

表1 项目处理后出水水质

2．设计内容

估算粪污排放量及废水中污染物的浓度；对猪粪进行堆肥处理，包括选择干湿分离设备，并对堆肥设施进行设计计算；对废水进行处理设计，包括选择合理的废水处理工艺及计算处理工艺各构筑物的基本尺寸；对粪污处理工艺各构筑物（包括附属构筑物）进行平面和高程布置；对该处理工程进行初步预算。

3.拟解决的关键问题

（1）对猪粪进行堆肥处理，包括选择干湿分离设备，并通过设计计算，确定堆肥设施的设备型号及堆肥场具体尺寸；

（2）通过方案比选，选出最佳的废水处理工艺，并通过设计计算，确定各构筑物的基本尺寸以及投加的试剂量；

（3）绘制总平面图、高程布置图以及构筑物详图。

3. 研究的方法与方案

1．研究方法

畜禽养殖污水来源于养殖场清洗废水和粪便的干湿分离废水两部分，需要设有干湿分离设备。由于污水中含有高溶度的BOD5、COD、SS和氨氮，单一的处理方法难以达到污染物的完全清除，采用厌氧加好养处理工艺为目前最为常用的处理方法。物化处理方法基建投入高，运行处理费用高；自然处理方法受季节影响大且存在土地污染问题，只适合最为深度处理部分；生物处理方法基建投入也较高，污水处理时间长，但运行费用较低，且出水水质受季节影响较小，综合来看利用生物处理法最为二级处理较为合适，但对于养殖废水处理，只有二级处理可能还不够达到出水标准，需另加深度处理。物化处理法最为三级处理投资较大，而采用自然生态处理法则投资省，且养殖场所在地面积相对较大，采用自然生态处理法作为三级处理极为合适。

1.1厌氧生物处理法比选

（1）厌氧处理法主要特征

优点：能耗低，可回收沼气；污泥产量低；可降解一些好氧微生物不能降解的有机物等。

缺点：对温度、PH等因素敏感；出水水质差需要进一步用好氧法处理；气味较大；对氨氮的处理效果不好等。

（2）常见厌氧反应器优缺点比较

厌氧接触反应器，出水水质差，运行时间过长，污泥易流失；USR虽然可以处理含固率高有机废水，但容易堵塞；UASB投资相对较高，对SS要求也较高，但其无需填料，不会堵塞，且出水较好。考虑经济、运行、处理效果和管理等条件，拟采用UASB。

1.2好氧生物处理法比选

（1）好氧生物处理法主要特征

优点：反应速度快，污水停留时间短，构筑物容积小；散发臭气少；对能降解有机物分解完全等。

缺点：对难降解有机物去除率低；污泥产量高；运行费用高。

（2）几种好氧生物处理法优缺点比较

传统活性污泥法适用于大水量处理企业，畜禽养殖场污水产生量较小，SBR法利用率低，拟采用生物接触氧化法。

1.3自然生态处理法

自然生态处理法有氧化塘，土地污水处理和人工湿地，三者的投资都较少但占地面积大，而氧化塘在工程上较为常用，选择深度好氧塘作为深度处理。氧化塘主要优点有：

（1）可充分利用地形(旧河道、沼泽地、峡谷地)，工程简单，基建投资省；

（2）可以实现污水资源化，使污水处理和利用相结合；

（3）污水处理能耗低，维护方便，处理成本低；

不足之处：

（1）停留时间长，占地面积大；

（2）处理效果不稳定，受季节、气温、光照等自然因素影响大；

（3）防渗处理不当，可能污染地下水；

（4）易散发臭气，滋长蚊蝇，卫生条件不佳。

1.4工艺流程图

3.研究方案

3.1设计基本概况

该标准化养猪场位于盐城市某村，是该市规模较大、较为标准化的养殖场，计划年出栏商品猪20000头。养殖场借鉴国内外先进的猪舍设计理念，生产区和生活区的明显分隔。养殖场采用干清粪工艺，目前养殖场已建成雨污分离系统和污水收集系统、其中雨水管网1200米，污水收集管道1800米，湿粪池、三格室化粪池等设施。

3.2工艺设计

经初步计算该养猪场日产废水约95吨，COD约为4150mg/，TN约为1052mg/L，TP约为155mg/L。本工程拟采用UASB 生物接触氧化法处理养殖废水，以下为主要污水处理构筑物作用：

（1）格栅：去除大块的悬浮固体，为后续处理构筑物或水泵机组提供保护。

（2）沉砂池：去除污水中相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。

（3）调节池：起调节各个时间段水量的作用。

（4）初沉池：有效去除污水中的悬浮固体，同时去除一部分呈悬浮状态有机物，以减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。

（5）氨吹脱塔：去除污水中高溶度氨氮。

（6）UASB：主要用来去除有机物，提高污水的可生化性,可回收沼气。

（7）生物接触氧化池： 具有容积负荷高，占地小，污泥少，不产生丝状菌膨胀，无需污泥回流，管理方便等优点。生物接触氧化池停止工作后，重新启动快，因而企业因节假日或设备检修停止生产无污水排放对其影响较小。

（8）二沉池：沉淀生化池脱落的生物膜，实现泥水分离。

（9）消毒池：属于污水深度处理，用于杀灭水中病原菌。

（10）深度处理好氧气塘：进一步提高出水水质。

该处理工艺考虑到了畜禽养殖废水为氨氮和SS较高，因此设计了初沉淀降低SS,以满足UASB要求SS较低的条件。设立氨吹脱塔以解决高溶度氨氮问题，结合UASB和生物接触氧化池的处理，可去除大部分污染物。三级处理采用氯消毒和好氧塘，不仅可以杀灭废水中的病原体，还可以进一步提高水质，达到出水标准。

4.可行性分析

UASB 生物接触氧化法在实际工程中已用应用，其厌氧处理部分及其前置处理投入虽然相对较高，但其运行相对稳定，系统不易堵塞，无需经常维修，系统重新启动速度快，对于小水量污水处理工程相对合适。养殖场位于郊区，面积广阔，以好氧塘作为三级处理投资省且保证出水水质。

4. 研究创新点

本次工程设计以实际案例为背景进行设计，研究畜禽养殖污染物的最佳处理方案，可为实际工程应用提供参考。

5. 研究计划与进展

1月01日——3月20日 查找资料，阅读文献；

3月21日——3月31日 进行方案比选，确定最佳工艺及干湿分离设备；

4月01日——4月30日 进行工艺设计计算，确定各构筑物及附属设施的基本尺寸，进行平面及高程布置，并进行初步预算。