处理工艺介绍

养殖污水为4高污水，即高COD、NH3-N、TP、SS，其负荷浓度为生活污水的50～100倍，是十分难以处理的污水，而且养殖污水中带有大量的粪便，增加污水处理的难度。

总的来说，所排放出来的污水具有如下特征：

1）有机物浓度高。粪便中的溶解性和粪便水解出的溶解性有机物大部分溶解进入到污水中，污水中含有大量的有机物，污水的 COD 指标高达 20000mg/l，BOD 指标高达 8000mg/l。

2）营养物浓度高。污水中含有全部的猪粪尿，氨氮的浓度高达 1500mg/l。

3）悬浮物浓度高。由于粪便经水长期浸泡，发生了溶解和水解，致使水粪完全混合，污水的悬浮物浓度达 10000mg/l。

4）排水不规律，水质波动大。因为养猪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，所以不同时段流出的养猪场污水浓度也有较大的差异。

根据废水的以上特征，制定以下工艺流程：

1)   首先进行固液分离：固液分离将粪便从污水中分离出来，一方面可减低后续处理的有机物负荷，另一方面减少后续设备设施的堵塞，保证系统的正常运营。

2)   优先选择厌氧处理：养殖污水有机物（COD）浓度极高，针对高浓度COD污水，厌氧处理是投资最省、运营成本最低的工艺，经厌氧处理后，沼气处理单元做得好可以实现80%-90%的有机物（COD）降解,大大降低后续处理系统的有机负荷。其具有既能有效降解有机物，又能产生沼气获得收益的优势。

3)   选用具备脱氮除磷功能的生化工艺：沼气处理只对COD有降解效果，对NH3-N及TP无去除效果，出水NH3-N、TP浓度反而上升，一般沼气出水COD浓度在1000-2000mg/L左右，NH3-N为600-1000mg/L，TP为80-120mg/L左右，离达标排放的要求还很远。沼气出水必须进一步处理，全球公认的污水处理工艺中，生化工艺是投资最省、运行成本最低的工艺。养殖污水有机物浓度极高、可生化性极强，采用生化工艺是最优选择。而在生化工艺中，只采用好氧工艺无法去除N、P，故必须采用脱氮除磷工艺，本方案采用——两级A/O技术。

4)   混凝絮凝沉淀工艺完成深度处理：由于养殖场饲料属于高磷饲料，猪群未消化的磷会随粪便排出，因此养殖废水含磷量较高，一般通过生化降解无法达到设计要求，因此选用物化除磷的方式提升除磷效果。

采取工艺如下图所示：

 工艺流程图工艺流程说明：

（1） 格栅

拦截污水中布条，树枝、木条、塑料瓶、包装绳等较大的悬浮物装置，防止这类物质进入污水处理系统以免对设备造成损坏，降低后续的处理负荷。

（2） 集水池

集水池主要用于收集养殖场内的污水，起到集中、调节、均质均量的作用，搅拌均匀后提升至固液分离机。

（3） 固液分离机

污水经过筛网过滤，污水中大多数粪便被截流在斜筛网中，粪渣再经螺旋压榨机挤压排出，实现粪便与水分离，分离出的粪便外运或堆肥处置。

（4） 调节池

起到均衡水量的作用，保持污水以恒定的流速进入后续污水处理系统，保证系统的稳定运行。

（5） 混凝初沉池

前端通过加药将水中大部分的粪渣去除，减少后端的生化负荷。

（6） 中转池

絮凝沉淀系统出水由中转池提升泵均量提升至UASB中，进行厌氧反应。

（7） UASB

UASB中文名称:上流式厌氧污泥床反应器。污水自下而上地通过厌氧污泥床反应器，在反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥层，大部分有机物在这里被转化为CH4和CO2。气态产物的搅动和气泡粘附污泥上升形成一个污泥悬浮层。反应器上部设有三相分离器，完成气、液、固三相的分离。被分离的气体从上部导出，被分离的污泥则自动滑落到悬浮污泥层，出水则从澄清区流出。由于反应器有良好的布水、混合、水流搅拌、三相分离、排渣系统，反应器具有负荷大，有机物降解效率高、停留时间短、产气效率高等优势。

（8） 两级A/O工艺

一级生化系统由缺氧池+好氧池组成。在缺氧池中，反硝化细菌在碳源充足的情况下将好氧池回流的消化液中的硝态氮转化为氮气，达到脱氮的效果。在好氧池中，COD、BOD可以得到有效的降解，同时硝化细菌将氨氮转化为硝态氮，并通过回流泵将混合液回流至缺氧池中，吸磷菌将污水中的P吸收待在沉淀池中排除。一级生化系统用于降解COD的同时具有高效的脱氮除磷功能。一级生化产生的活性污泥在沉淀池内沉淀，活性污泥能充分回流至生化系统，剩余污泥通过污泥泵排出，完成除磷的功能。同时，使一级生化和二级生化微生物类别和功能区分开来，发挥一级和二级生化系统各自的功效，有效保证二级生化的有效运行。

经一级生化系统处理后，COD、NH3-N、TP、SS都获得了较大量的处理，但仍未达标，通过二级生化进一步降解污染物浓度，其反应机理与一级生化池相似。二级生化产生的活性污泥在二级沉淀池内沉淀，活性污泥能充分回流至二级生化系统，保证二级生化池内的活性污泥浓度。同时剩余污泥通过污泥泵排出，完成除磷的功能。

两级A/O工艺具备传统A/O工艺的特点外，还具有更强的脱氮除磷能力、内源补碳能力和内源补碱能力，从而使高COD、N、P污水实现协同降解，可使养殖污水轻松处理至《畜禽污染物排放标准限值》与《农田灌溉水标准》两严者以下达标。

（9） 芬顿池

微芬氧化工艺属于高级氧化工艺，能达到除臭、降解COD、BOD、净化污水的目的。微芬工艺在中性条件下可以将难降解有机物破键分解成小分子有机物，不需要添加酸，提高污水的可生化性，提高处理效果，使出水满足工艺要求。

（10） 混凝终沉池

在加药池向水中投机石灰水，在一定的pH值下，Ca2+ 和水中金属离子生产沉淀。然后在絮凝池投加混凝剂，使沉淀物得到有效沉淀去除，完成脱色的反应。

（11） 消毒池/清水池

养猪废水中含有许多细菌、病毒微生物等，在经过前段的生化处理后，微生物指标可能达不到排放要求，因此，必须在末端消毒池中投加二氧化氯进行消毒，去除水中的大肠菌群等病菌，同时进一步氧化废水中有机污染物，更稳妥保障污水达标排放，最后废水达标排放。

（12） 污泥处理

本工程产生的剩余污泥抽入污泥浓缩池，经脱水设施设备处理后运至环保局指定的处理地点处理或进行堆肥处理。

（13） 安全水封的作用

安全水封是利用水的阻隔能力对沼气进行通路进行阻断。当安全水封的进口与出口压力差超过设置水封高度时，沼气突破水封面，流出安全水封。

安全水封的主要功能是防止沼气系统出现意外回火爆燃情况下对厌氧罐进行保护的最后屏障，是避免因爆燃回火出现重大灾难性事故的安全设备，因此厌氧出口处设置安全水封，意义重大。

（14） 沼气汽水分离

由于一般养殖业都是采用中温发酵工艺，有些厌氧发酵沼气从厌氧罐流出时，会夹带部分液滴。通常情况下，沼气中至少含有35℃时的饱和蒸汽。当沼气流出厌氧罐后，随着温度降低，部分水蒸气会凝聚成液滴。

当液滴多时，会影响到沼气燃烧，会对加压风机、发电机、阀组等很多设备造成损害。因此沼气在使用前必须经脱水（汽水分离）处理。

（15） 沼气干法脱硫与再生工艺原理

干法脱硫是在圆柱状脱硫塔内装填一定高度的脱硫剂，沼气自下而上通过脱硫剂，H2S被去除，实现脱硫过程。常用的脱硫剂为氧化铁，其粒状为圆柱状，氧化铁脱硫的原理如下：

Fe2O3·H2O+3H2S=Fe2S3·H2O+3H2O

由上面的反应方程式可以看出，Fe2O3吸收H2S变成Fe2S3，随着沼气的不断产生，氧化铁吸收H2S，当吸收H2S达到一定的量，H2S的去除率将大大降低，直至失效。本装置能耐冲击负荷，当污染物的浓度上升后，短时间内处理效果下降，但是能很快恢复正常。Fe2S3是可以还原再生的，与O2和H2O发生化学反应可还原为Fe2O3，原理如下：

2Fe2O3·H2O+3O2＝2Fe2O3·H2O+6S

综合以上两2反应式，沼气脱硫反应式如下：

H2S+1/2O2＝S+H2O(反应条件是Fe2O3·H2O)

由以上化学反应方程式可以看出，Fe2O3吸收H2S变成Fe2S3,Fe2S3要还原成Fe2O3，需要O2和H2O。关闭脱硫塔管路前后阀门，利用空气泵给脱硫塔供人空气，空气即可满足脱硫剂对O2的要求，脱硫剂在沼气中吸附的水分完全满足脱硫剂还原对水分的要求。脱硫剂吸收H2S失效，空气中的O2和沼气中的饱和水将失效的脱硫剂还原再生成Fe2O3，此工艺即为沼气干法脱硫再生工艺。

（16） 独立沼气柜

沼气柜外型一般为1/2球体，罐体由外膜、内膜、底部基础及附属设备组成，具有抗紫外线及各种微生物的能力，高度防火并符合标准。

内膜与底部基础之间形成一个容量可变的气密空间用作储存沼气，外膜构成储存柜的球状外型。利用外膜进气鼓风机恒压，当内膜沼气量减少时，外膜通过鼓风机进气，保持内膜沼气的设计压力，当沼气量增加时，内膜正常伸张，通过安全阀将外膜多余空气排出，使沼气压力始终恒定在一个需要的设计压力。

（17） 加温、保温系统

生化系统的核心是微生物的培养，其中温度是影响微生物活性的一个重要指标，冬季气温过低会影响系统的运营效果，应业主要求，污水处理厌氧系统配套污水处理系统部分加温保温设施。由于山西省晋中市灵石县冬季平均温度为-6℃，考虑污水处理系统的稳定运行，建议还需配套生化组合池保温（可利用组合池臭气收集设计的密封棚实现）。