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養殖場一體化污水處理工藝

1.1污水來源及其組成和危害

    養殖場污水主要包括尿、部分糞便和沖洗水，屬高濃度有機污水，而且懸浮物和氨氮含量大。這種未經處理的污水進入自然水體后，使水中固體懸浮物、有機物和微生物含量升高，改變水體的物理、化學和生物群落組成，使水質變壞。污水中還含有大量的病原微生物將通過水體或通過水生動植物進行擴散傳播，危害人畜健康。為了做到經濟效益、社會效益和環境效益的三者有機結合，使企業走可持續發展的道路，必須對其污水進行有效的治理。

1.2 污水處理的主要內容及方案比較

1.2.1 主要內容

　　由于廢水中BOD，COD濃度高，并還有較高濃度的氮、磷、糞大腸菌群等，為達到排放標準，需設計一套完整的處理工藝系統。首先需通過厭氧反應來降低COD、BOD的濃度，再通過有效的脫氮除磷工藝來降低氮磷的濃度，從而達到安全排放。^[1]

1.2.2方案比較

方案一：

    中格柵調節池UASBA/O沉淀池消毒排放

A2/O工藝的基本原理：A2/O工藝是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文縮寫，它是厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱。該工藝處理效率一般能達到：BOD5和SS為90%~95%，總氮為70%以上，磷為90%左右，一般適用于要求脫氮除磷的大中型城市污水廠。但A2/O工藝的基建費和運行費均高于普通活性污泥法，運行管理要求高。^[2]

養殖場一體化污水處理工藝

A2/O工藝的優點：

(1）污染物去除效率高，運行穩定，有較好的耐沖擊負荷。　
   （2）污泥沉降性能好。
   （3）厭氧、缺氧、好氧三種不同的環境條件和不同種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。
   （4）脫氮效果受混合液回流比大小的影響,除磷效果則受回流污泥中夾帶DO和硝酸態氧的影響，因而脫氮除磷效率不可能很高。
   （5）在同時脫氧除磷去除有機物的工藝中，該工藝流程zui為簡單，總的水力停留時間也少于同類其他工藝。
   （6）在厭氧—缺氧—好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖，SVI一般小于100，不會發生污泥膨脹。
   （7）污泥中磷含量高，一般為2.5％以上。

A2/O工藝的缺點：

   （1）反應池容積比A/O脫氮工藝還要大；
   （2） 污泥內回流量大，能耗較高；
   （3）用于中小型污水廠費用偏高；
   （4） 沼氣回收利用經濟效益差；
   （5）污泥滲出液需化學除磷。^[1]

方案二：

    中格柵沼氣池SBR消毒排放

    SBR工藝原理:
    在反應器內預先培養馴化一定量的活性污泥，當廢水進入反應器與活性污泥混合接觸并有氧存在時，微生物利用廢水中的有機物進行新陳代謝，將有機物降解并同時使微生物細胞增殖。將微生物細胞物質與水沉淀分離，廢水即得到處理。其處理過程主要由初期的去除與吸附作用、微生物的代謝作用、絮凝體的形成與絮凝沉淀性能幾個凈化過程完成。

    SBR工藝特點:

   （1）理想的推流過程使生化反應推動力增大，效率提高，池內厭氧、好氧處于交替狀態，凈化效果好。
   （2）運行效果穩定，污水在理想的靜止狀態下沉淀，需要時間短、效率高，出水水質好。
   （3）耐沖擊負荷，池內有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機污物的沖擊。
   （4）工藝過程中的各工序可根據水質、水量進行調整，運行靈活。

   （5）處理設備少，構造簡單，便于操作和維護管理。
   （6）反應池內存在DO、BOD5濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹。
   （7）SBR法系統本身也適合于組合式構造方法，利于廢水處理廠的擴建和改造。
   （8）脫氮除磷，適當控制運行方式，實現好氧、缺氧、厭氧狀態交替，具有良好的脫氮除磷效果。   

   （9）工藝流程簡單、造價低。主體設備只有一個序批式間歇反應器，無二沉池、污泥回流系統，調節池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。

    SBR工藝的缺點:
   （1）間歇周期運行，對自控要求高；
   （2）變水位運行，電耗增大；
   （3）脫氮除磷效率不太高；
   （4）污泥穩定性不如厭氧硝化好。^[1]

方案三：

中格柵調節池UASB氧化溝沉淀池消毒排放

氧化溝技術簡介:
    氧化溝（oxidation ditch）又名連續循環曝氣池（Continuous loop reactor），是活性污泥法的一種變形。氧化溝污水處理工藝是在20世紀50年代由荷蘭衛生工程研究所研制成功的。自從1954年在荷蘭*投入使用以來。由于其出水水質好、運行穩定、管理方便等技術特點，已經在國內外廣泛的應用于生活污水和工業污水的治理。至今，氧化溝技術己經歷了半個多世紀的發展，在構造形式、曝氣方式、運行方式等方面不斷創新，出現了種類繁多、各具特色的氧化溝。從運行方式角度考慮，氧化溝技術發展主要有兩方面：一方面是按時間順序安排為主對污水進行處理；另一方面是按空間順序安排為主對污水進行處理。屬于前者的有交替和半交替工作式氧化溝；屬于后者的有連續工作分建式和合建式氧化溝。

氧化溝技術原理:

氧化溝又名氧化渠，因其構筑物呈封閉的環形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因為污水和活性污泥在曝氣渠道中不斷循環流動，因此有人稱其為“循環曝氣池”、“無終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時間長，有機負荷低，其本質上屬于延時曝氣系統。氧化溝一般由溝體、曝氣設備、進出水裝置、導流和混合設備組成，溝體的平面形狀一般呈環形，也可以是長方形、L形、圓形或其他形狀，溝端面形狀多為矩形和梯形。^[2]

氧化溝工藝特點:
   （1）構造形式多樣性
    基本形式氧化溝的曝氣池呈封閉的溝渠形，而溝渠的形狀和構造則多種多樣，溝渠可以呈圓形和橢圓形等形狀。可以是單溝系統或多溝系統；多溝系統可以是一組同心的互相連通的溝渠，也可以是相互平行，尺寸相同的一組溝渠。有與二次沉淀池分建的氧化溝也有合建的氧化溝，合建的氧化溝又有體內式和體外式之分，等等。多種多樣的構造形式，賦予了氧化溝靈活機動的運行性能，使他可以按照任意一種活性污泥的運行方式運行，并結合其他工藝單元，以滿足不同的出水水質要求。
   （2）曝氣設備的多樣性
    常用的曝氣設備有轉刷、轉盤、表面曝氣器和射流曝氣等。不同的曝氣裝置導致了不同的氧化溝型式，如采用表曝氣機的卡魯塞爾氧化溝，采用轉刷的帕斯維爾氧化溝等等，與其他活性污泥法不同的是，曝氣裝置只在溝渠的某一處或者幾處安設，數目應按處理場規模、原污水水質及氧化溝構造決定，曝氣裝置的作用除供應足夠的氧氣外，還要提供溝渠內不小于0.3m/s的水流速度，以維持循環及活性污泥的懸浮狀態。
   （3）曝氣強度可調節
    氧化溝的曝氣強度可以通過兩種方式調節。一是通過出水溢流堰調節：通過調節溢流堰的高度改變溝渠內水深，進而改變曝氣裝置的淹沒深度，使其充氧量適應運行的需要。淹沒深度的變化對曝氣設備的推動力也會產生影響，從而可以對進水流速起到一定的調節作用；其二是通過直接調節曝氣器的轉速：由于機電設備和自控技術的發展，目前氧化溝內的曝氣器的轉速時可以調節的，從而可以調節曝氣強度的推動力。
    （4）簡化了預處理和污泥處理
     氧化溝的水力停留時間和污泥齡都比一般生物處理法長，懸浮裝有機物與溶解性有機物同時得到較*的穩定，姑氧化溝可以不設初沉池。由于氧化溝工藝污泥齡長，負荷低，排出的剩余污泥已得到高度穩定，剩余污泥量也較少。因此不再需要厭氧消化，而只需進行濃縮和脫水。
    氧化溝工藝的缺點:
　 （1）污泥膨脹問題

當廢水中的碳水化合物較多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化溝中污泥負荷過高，溶解氧濃度不足，排泥不暢等易引發絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌性污泥膨脹主要發生在廢水水溫較低而污泥負荷較高時。微生物的負荷高，細菌吸取了大量營養物質，由于溫度低，代謝速度較慢，積貯起大量高粘性的多糖類物質，使活性污泥的表面附著水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨脹。
　 （2）泡沫問題　　

由于進水中帶有大量油脂，處理系統不能*有效地將其除去，部分油脂富集于污泥中，經轉刷充氧攪拌，產生大量泡沫；泥齡偏長，污泥老化，也易產生泡沫。
　 （3）污泥上浮問題　　

當廢水中含油量過大，整個系統泥質變輕，在操作過程中不能很好控制其在二沉池的停留時間，易造成缺氧，產生腐化污泥上浮；當曝氣時間過長，在池中發生高度硝化作用，使硝酸鹽濃度高，在二沉池易發生反硝化作用，產生氮氣，使污泥上浮；另外，廢水中含油量過大，污泥可能挾油上浮。
　 （4）流速不均及污泥沉積問題　　

在氧化溝中，為了獲得其*的混合和處理效果，混合液必須以一定的流速在溝內循環流動。一般認為，zui低流速應為0.15m/s，不發生沉積的平均流速應達到0.3~0.5m/s。氧化溝的曝氣設備一般為曝氣轉刷和曝氣轉盤，轉刷的浸沒深度為250~300mm，轉盤的浸沒深度為480~ 530mm。與氧化溝水深（3.0~3.6m）相比，轉刷只占了水深的1/10~1/12，轉盤也只占了1/6~1/7，因此造成氧化溝上部流速較大（約為0.8~1.2m，甚至更大），而底部流速很?。ㄌ貏e是在水深的2/3或3/4以下，混合液幾乎沒有流速），致使溝底大量積泥（有時積泥厚度達1.0m），大大減少了氧化溝的有效容積，降低了處理效果，影響了出水水質。
    zui終通過各方面綜合考察，選擇*的方案。

1.3污水處理的工藝設計及說明

養殖場廢水處理方法可簡單地歸納為物理處理法、物理化學處理法、化學處理法和生物處理法，應用zui廣泛的是生物處理法，即主要通過微生物的生命過程把污水中的有機物轉化為新的微生物細胞以及簡單形式的無機物，從而達到去除有機物的目的。^[3]

    養殖污水的特點是排放集中、水力沖擊負荷強、有機質濃度高、水解酸化快、沉淀性能好，且養殖場采用干清糞方式收集糞便，污水中以沖洗水為主。據此我們采用 “調節池+缺氧池+好氧池+終沉池+兼性塘”工藝處理本項目污水。

1.3.1工藝流程框圖

1.3.2工藝流程特點分析

廢水自流進入格柵池，其作用是去除污中固體懸浮物，然后廢水流至調節池，在調節池內有效地進行水量和水質調節，經提升泵送入缺氧池，在缺氧池，污水經厭氧消化，去除部分污染物質，部分難降解的有機物質在此轉化為易降解的物質有利于好氧消化處理。流入好氧池后，填料上吸附的大量活性生物膜，在氧氣充足的條件下，生物膜內的菌體大量吞食污水中的有機污染物，進行新陳代謝，zui大程度地去除水中的有機污染物，同時老化的生物膜在氣體的沖刷下自然脫落，凈化后的污水自流進入沉淀池，水中的懸浮物沉淀到污泥斗中，污泥在斗中經過一段時間的濃縮后，定期回流到調節池，剩余污泥排入干化池進行干化和回收處理，出水經兼性塘進行后續處理后達標排放。

2.構筑物的作用及特點

2.1格柵池的作用及特點

格柵的主要特點：

   （1）格柵和水流形成35°角，因為折流的形成，即使厚度小于格柵縫隙的許多污物也能被分離出來；

   （2）格柵裝備有沖洗裝置，擋耙裝置，具有自凈功能；

   （3）圓柱形結構使格柵比傳統格柵過水流量增大，水頭損失減少，而且格柵前的堆積平面減少；

   （4）所有與水接觸的部件都由不銹鋼制作成，并經過酸洗純化處理，在所有的民用污水和大多數工業用水中，防腐性能強，壽命長；

   （5）通過格柵一體化打撈，輸送，壓縮處理，即節省了占地面積，也減少了垃圾的后繼處理費用；

   （6）幾乎不需要維修，旋轉點上無需加油，驅動裝置加油次數極少；
工作原理
設備與水平面呈35°安裝在水渠中，污水從鼓的端頭流入鼓中，水通過柵網的柵縫流出， 固體垃圾被過濾在柵網筐內，帶有耙齒的清潔臂在圓周運動時清理格柵縫隙，耙齒伸入柵網中，將固體取出，當清潔臂處于zui高點時，通過水的沖洗及擋渣板的作用，將垃圾從耙齒上清除下來，并掉入垃圾收集裝置螺旋輸送斗中，在輸送過程中通過變螺距的作用被脫水，在zui上端壓縮區被擠干，而擠壓水被回流至水渠， 垃圾zui后送入集裝箱或后繼設備，再進行處理。

2.2濃縮池的作用及特點

    (1)原理：采用壓力溶氣浮選方法，通過壓力溶氣罐溶入過量空氣，然后突然減壓釋放出大量的微小氣泡，并附著在污泥顆粒周圍，使其相對密度減小而強制上浮，從污泥表層獲得濃縮。

　　(2)適用條件：適用于相對密度接近1的活性污泥的濃縮污泥，如活性污泥(相對密度1.005)，生物過濾法污泥(相對密度1.025)，尤其是采用接觸氧化法時，脫落的生物膜含大量氣泡，比重更接近于1，用浮選濃縮較為有利。

　　(3)氣浮濃縮的工藝流程，可分為無回流，用全部污泥加壓氣浮;有回流水，用回流水加壓氣浮兩種方式運行。

　　進水室的作用，是使減壓后的溶氣水大量釋放出微細氣泡，并迅速附著在污泥顆粒上。

　　氣浮池的作用，是上浮濃縮，在池表面形成濃縮污泥層由刮泥機刮出池外。

　　不能上浮的顆粒沉至池底，隨設在池底的清液排水管一起排出;部分清液回流加壓，并在溶氣罐中壓入壓縮空氣，使空氣大量地溶解在水中。

　　減壓閥的作用，是使加壓溶氣水減壓至常壓，進入進水室起氣浮作用。

氣浮濃縮可以使污泥含水率從99%以上降低到95%~97%，澄清液的懸浮物濃度不超過0.1%。

2.3調節池的作用及特點

 調節池的作用及特點：

（1）提供對污水處理負荷的緩沖能力，防止處理系統負荷的急劇變化。

1. 減少進入處理系統污水流量的波動。使處理污水時所用化學品的加料速率穩定，適合加料設備的能力。
2. 在控制污水的PH值、穩定水質方面，可利用不同污水自身的中和能力，減少中和作用中化學品的消耗量。
3. 防止高濃度的有毒物質直接進入生物化學系統。
4. 當系統暫時停止排放污水時，仍能對處理系統繼續輸入污水，保證系統的正常運行。^[5]

2.4水解酸化池作用

水解－酸化工藝的基本原理：

水解－酸化工藝可以從有機物的厭氧分解過程的分析得出。有機物的厭氧分解一般可以分解為三個階段，*階段是由兼性細菌產生的水解酶類將大分子物質或不溶性物質水解成低分子可溶性的有機物，這一階段主要是促使有機物增加溶解性。第二階段為產酸和脫氫階段。它把水解形成的溶性小分子由產酸菌氧化成為低分子的有機酸等，并合成新的細胞物質。第三階段是由產甲烷細菌把第二階段的產物進一步氧化成甲烷、二氧化碳等，并合成新的細胞物質。難降解的有機化合物通常都是一些大分子的有機化合物、纖維素等，這類污染物的降解首先要經過水解過程，而好氧微生物的水解能力很弱，致使有機物降解緩慢。

   （1）厭氧生物處理恰恰利用了水解－酸化階段，使一些難降解的物質得到降解。只要適應水解－酸化的微生物菌群生成，就可以使一些難降解的物質得到降解。1967年，人們發現氯代烴在厭氧條件下可以脫氯而分解為較易生物降解的中間體。

   （2）在水解和酸化階段，主要微生物為水解菌和產酸菌，他們均為兼性細菌，利用水解菌和產酸菌，將大分子、難降解的有機物降解為小分子有機物，改善廢水的可生化性，為后續處理創造有利條件。

由于原污水濃度較高，內含大量的氨氮等有機物，好氧生化難以降解，故在生物接觸氧化池前設置厭氧脫氮裝置。水解酸化池內填料采用立體彈性聚丙烯掛膜式填料，材料強度高、抗老化。比表面積達220m²/m³，不堵塞、*，厭氧微生物菌容易著床，有利于生物膜生長，提高其活性，同時又作為反硝化細菌的載體。設計停留時間為4小時。確保污水在兼氧的條件下，由于兼性脫氮菌的作用，將NO₂—N和NO₃—N還原成N₂，排入空氣中，同時有機物分解，完成脫硝過程，zui后達到脫氮同時去除大量有機物使污水得到凈化。

按理論計算，氧化1kg的NH₃-N需用3.4kg的氧氣，因此為了提高氧的轉移率，水解酸化池中曝氣裝置設計采用微孔曝氣，該曝氣頭為膜式微孔曝氣，曝氣頭不易堵塞，氣量由入孔處的閥門來調節，以保證缺氧中的溶解氧小于0.5mg/L。

2.5接觸氧化池的作用及特點

    接觸氧化池是一種生物掛膜法為主，兼有活性泥的生物處理裝置，通過提供氧源，污水中的有機物被微生物所吸附、降解，使水質得到凈化。
    一般設計過程中考慮接觸氧化時間以5小時為宜，內部設高比表面積彈性填料，填充率為70%，比表面積近600m2/m3，在設計面積負荷時也應充分考慮冬天氣溫較低的情況下也能確保較好的處理效率。因此設計負荷應選擇比較低的值：0.83kg/m3日。填料使用壽命在8年。池內氧氣由羅茨風機提供。氣水比也同時考慮較高的值：15∶1。曝氣形式：微氣孔曝氣，曝氣頭考慮采用目前水處理較*的膠膜曝氣頭。該裝置在運行過程中永遠不會出現堵塞現象，具有曝氣氣孔小，氧的利用率高等優點，與傳統曝氣形式相比，具有*的優點。
    接觸氧化是一種以生物膜法為主兼有活性污泥法的生物處理工藝。經過充分充氧的污水，浸沒全部填料并以一定的速度流經填料，生滿生物膜的填料表面經過與充氧的污水充分接觸，使水中有機物得到吸附和降解，從而使污水得到進化。     由于大量微生物被固定在填料層表面，形成高濃度的污泥床，俗稱生物膜，它具有較強的耐負荷沖擊。

    此種結構由于沒有或極少量地產生懸浮性的活性污泥，因而不會產生污泥膨脹，這也是此法的一大特點。
    此階段產關鍵在于填料層的生物培養與落床，只要運行初期將此項工作做好，運行期間基本不用過問其他問題。
    由于填料骨架替代了活性污泥法中的懸浮性作用，因面不需污泥回流，此舉大降低了運行管理程序。
2.6兼性塘作用及特點

　 兼性塘是應用zui廣泛的一種穩定塘，塘深為1.0～2.0m，塘的上層陽光能夠透入的部位為好氧層，其凈化機理同好氧塘，在塘的底部，由沉淀的污泥和衰死的藻類、細菌形成污泥層，這里由于缺氧，厭氧微生物起主導作用，進行著厭氧發酵，稱為厭氧層。 　　

好氧層與厭氧層之間為兼性層，這里溶解氧很低，一般白晝有溶解氧存在，而夜間處于厭氧狀態，在這層存在著兼性微生物，這類微生物既可利用游離的分子氧，又能在厭氧條件下從硝酸鹽離子或碳酸鹽離子中攝取氧。 　　

兼性塘的生物比較豐富，厭氧區有產酸、產甲烷菌，產生代謝產物如乙酸、二氧化碳和甲烷等。由于水力停留時間較長，可繁育出世代期較長的細菌，如硝化菌等。這里除降解有機物外，還可進行硝化反應。

兼性塘中存在著3個區域：表層好氧區，好氧菌與藻類共生，具有好氧塘的特點；底層厭氧區，積累在此區域內的固體雜質被厭氧菌充分分解；中部為好氧區與厭氧區之間的過渡區即兼性區，存在著可起兩種作用的兼性菌，并通過兼性菌分解有機物?！　〖嫘蕴吝m用于BOD5濃度為200～500mg/L的廢水，去除效率可達到70％～85％。

2.7污泥干化場作用

高粘度污泥干化設備一般采用熱風旋片干燥機，根據污泥粘度不同可采用雙軸旋片干燥機（立式、臥式）、三軸旋片干燥機（臥式），可將初含水85%以下的高濕物料一次烘干到終含水12%以下，干燥時間短，一般為2-10分鐘。由于高速攪拌葉片激烈攪拌潮濕物料，濕物料能與熱風良好接觸。物料在機內前半部分水分蒸發較快，機內熱風溫度急劇下降，因此，即使使用高溫熱風，物料的溫升也不高。通過滲濾或蒸發等作用，從污泥中去除大部分含水量，使污泥可以回收利用。

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