大型养猪场沼气工程设计(上)

目录1 绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 废水特点及基本参数 (1)2 工艺路线的确定及选择依据 (2)2.1 初沉池 (2)2.2 厌氧生物处理 (2)2.3 好氧生物处理 (3)2.3.1 氧化沟法 (3)2.3.2 接触氧化法 (4)2.3.3 生物滤池法 (5)2.3.4 序批式活性污泥法 (5)3 工艺流程及简要说明 (7)4 主要构筑物及设备的选型 (8)4.1 格栅 (8)4.2 集水池 (10)4.3 混凝沉淀池 (11)4.3.1 混合阶段 (11)4.3.2 絮凝阶段 (11)4.3.3 沉淀阶段 (13)4.4 水解酸化池 (16)4.4.1 反应池容积 (16)4.4.2 上升流速的核算....................................................... 错误!未定义书签。

4.5 厌氧反应器UASB ............................................................. 错误!未定义书签。

4.5.1 反应机理................................................................... 错误!未定义书签。

4.5.2 工作原理................................................................... 错误!未定义书签。

4.5.3 设计计算................................................................... 错误!未定义书签。

4.6 配水池................................................................................. 错误!未定义书签。

4.7 好氧反应器SBR ................................................................ 错误!未定义书签。

4.7.1 设计参数................................................................... 错误!未定义书签。

4.7.2 设定条件................................................................... 错误!未定义书签。

4.7.3 水质指标................................................................... 错误!未定义书签。

4.7.4 设计计算................................................................... 错误!未定义书签。

4.7.5 注意事项................................................................... 错误!未定义书签。

4.8 高效浅层气浮池................................................................. 错误!未定义书签。

4.9 污泥浓缩............................................................................. 错误!未定义书签。

4.9.1 设计说明................................................................... 错误!未定义书签。

4.9.2 容积计算................................................................... 错误!未定义书签。

4.9.3 工艺构造尺寸........................................................... 错误!未定义书签。

4.9.4 排水和排泥............................................................... 错误!未定义书签。

5 总结............................................................................................... 错误!未定义书签。

参考文献............................................................................................. 错误!未定义书签。

致谢..................................................................................................... 错误!未定义书签。

附图..................................................................................................... 错误!未定义书签。

1 绪论1.1 课题研究背景近年来，我国工厂化生产的大型猪场发展迅速，而且规模不断扩大，生产规模从几千头发展到几十万头。

但与此同时，由于规模化养猪场往往建在大中城市近郊和城乡结合部，环境法规不健全，认识不足，特别是资金短缺，绝大多数养殖场在建场初期未考虑畜禽粪便处理。

畜禽排放的大量粪尿与养殖场的大量废水，大多未经妥善回收利用与处理、处置即直接排放，对环境造成严重的污染，产生极其不良的影响。

不少养殖场粪便随地堆积，污水任意排放，严重污染了周围环境，也直接影响着养殖场本身的卫生防疫，降低了畜产品的质量。

就解决畜禽养殖污染而言，养殖场粪尿发酵产沼气是一个有着多重作用和价值的技术手段和有效措施[1]。

在设计上，建筑工艺简单、结构合理、易操作、密封性能好、产气快、产气量高、冬季防寒好、经久耐用，在综合利用上，养、种能源并举，多能互补、立体化生产、经济效益高。

上述畜禽养殖场污染治理沼气技术循环模式．具备了消除污染、产生能源和综合处理的三大功能，既消除了农业环境污染，又解决了一部分的能源问题；同时产生的沼液、沼渣是适合农作物用肥的绿色无公害肥料，而且在厌氧发酵过程当中，病原菌、寄生虫卵等一些病菌被杀死，切断了养殖场内传染病和寄生虫病的传播环节[2]。

1.2 废水特点及基本参数养殖废水的特点是排放集中，水力冲击负荷强，有机质浓度高，水解酸化快，沉淀性能好。

经查资料[3,4]，废水水质见表1-1.表1-1 废水进水水质表项目COD cr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) NH3-N(mg/L) TP(mg/L) pH废水12000 7000 13000 150 30 7—9 本设计中养猪场存栏率为2500头，经计算年产约80000头，设计水量为600吨/天，(25吨/小时)。

2 工艺路线的确定及选择依据2.1 初沉池初沉池主要对废水中以无机物为主密度大的固体悬浮物进行沉淀分离，当污水进入初次沉淀池后流速迅速减小至0.02 m/s以下，从而极大地减小了水流夹带悬浮物的能力，使悬浮物在重力作用下沉淀下来成为污泥，而相对密度小于1的细小漂浮物则浮至水面形成浮渣而除去[5]。

沉淀池按水流方向来区分为平流式，竖流式及辐流式等三种。

三种类型池子的优缺点及适用条件见表2-1：表2-1 各类沉淀池的优缺点及适用条件优点缺点适用条件平流式对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，有效沉淀区大，沉淀效果好；施工简单，造价低采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥时，机件设备与驱动件均浸与水中，易锈蚀适用地下水位较高及地质较差的地区；适用大、中、小型污水处理厂竖流式排泥方便，管理简单；占地面积小对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；造价高；池径不宜太大适用水质不好的小型污水处理厂辐流式采用机械排泥，运行较好，管理亦较简单；池水水流速度不稳定；机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高适用大、中型污水处理厂因为本设计所处理的水量较小，且主要是对废水中的粪便和BOD5、COD cr进行处理，所以选用平流式沉淀池。

它具有沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，施工简单，造价低，多个池子易于组合为一体，节省占地面积等优点。

2.2 厌氧生物处理厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（COD cr>2000mg/L,BOD5>1000mg/L）。

它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物。

在这一过程中，参与生物降解的有机基质有50％～90％转化为沼气（甲烷），而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料[6]。

厌氧生物处理包括多种方法，有化粪池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器、两段厌氧处理法、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘和两相厌氧法等。

废水的厌氧处理方法主要有传统消化法、厌氧生物滤池法、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器。

几种厌氧处理方法的特点及优缺点见表2-2：表2-2厌氧处理方法比较反应法特点优点缺点传统消化法在一个消化池内进行酸化，甲烷化和固液分离设备简单反应时间长，池容积大。

污泥易随水流带走。

厌氧生物滤池微生物固着生长在滤料表面。

适用于悬浮物量低的废水。

设备简单。

能承受较高负荷。

底部易发生堵塞。

填料费用较贵。

厌氧接触法用沉淀池分离污泥并进行回流。

消化池中进行适当搅拌，池内完全混合,能适应高有机物浓度和高悬浮物的废水。

能承受较高负荷。

有一定的抗冲击负荷能力，运行较稳定。

负荷高时污泥会流失。

设备较多，操作上要求较高。

上流式厌氧污泥床反应器消化和固液分离在一个池内。

微生物量特高。

负荷率高，容积小，能耗低，不需搅拌。

如设计不善，污泥会大量流失。

池的构造复杂。

两段厌氧处理法酸化和甲烷化在两个反应器进行。

能承受较高负荷，耐冲击。

运行稳定。

设备较多，运行操作较复杂。

综合上所述并结合本设计污水的特点，考虑采用较为成熟的升流式厌氧污泥床(UASB)作为厌氧段的反应器。

2.3 好氧生物处理传统活性污泥法、氧化沟法、接触氧化法、生物滤池法、序列间歇式活性污泥法（SBR），这四种是在养猪场废水处理中应用比较多的好氧反应器。