【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 《畜禽養(yǎng)殖污染防治管理辦法》（國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局， 2020 年 5 月 8 日發(fā)布） 《規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)沼氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（ NY/T 12222020） 《大中型畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)能源環(huán)境工程建設(shè)規(guī)劃》（農(nóng)業(yè)部， 1999） 《蓄禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB185962020） 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 89781996） 《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》 業(yè)主提供的有關(guān)基礎(chǔ)資料。 設(shè)計(jì)原則 資源化原則。 畜禽糞污是一種有價(jià)值的寶 貴資源，充分利用畜禽糞污資源是污染防治的重要原則。畜禽糞污經(jīng)處理后，可以產(chǎn)出再生能源（沼氣）、有機(jī)肥（固態(tài)、液態(tài)），具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 生態(tài)化原則。 遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)指導(dǎo)思想，依據(jù)物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)的生態(tài)學(xué)基本原理，強(qiáng)化種養(yǎng)平衡，促進(jìn)種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。 綜合效益原則。 兼顧環(huán)境效益、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益，將治理污染與資源開(kāi)發(fā)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使豬場(chǎng)糞污治理工程產(chǎn)出大于投入，提高污水處理工程的綜合效益。 加強(qiáng)對(duì)資源的規(guī)劃和管理 。力求達(dá)到高效節(jié)能的效益原則 。 可靠性原則 遵循技術(shù)先進(jìn)、工藝成熟、質(zhì)量可靠的原則，在設(shè)計(jì)中吸取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的處理工藝和施工技術(shù)，使工程達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 管理簡(jiǎn)便原則 合理處理人工操作和自動(dòng)控制的關(guān)系，對(duì)不便人工操作，且人工成本較高的工藝，采用自動(dòng)化技術(shù)，提高系統(tǒng)運(yùn)行管理水平。 設(shè)計(jì)范圍 本設(shè)計(jì)范圍包括：能環(huán)工程工藝設(shè)計(jì)；機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)；建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；電氣設(shè)計(jì)；控制及儀表設(shè)計(jì)；平面與高程設(shè)計(jì)；消防、勞動(dòng)生產(chǎn)保護(hù)與人員編制設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)范圍不包括場(chǎng)區(qū)所有道路鋪設(shè)、綠化等。 本工程 污水匯集管線、自來(lái)水管線、電線電纜均由業(yè)主送至項(xiàng)目界區(qū)內(nèi)。 糞污處理量 總資源量為含固率 18%的糞污總量 51t/d，變化幅度較小，因此，高濃度厭氧反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷變化較小。 泰興 新能源 科技有限公司 11 第五章 能環(huán)工程工藝流程設(shè)計(jì) 處理工藝選擇 預(yù)處理工藝選擇 預(yù)處理包括格柵、集水池、集糞池、配料池、 沼氣池，回水池 等處理單元。 為了真正做到減量化、資源化、無(wú)害化，達(dá)到處理結(jié)果零排放的目標(biāo)，本工程采用將糞污收集后投放到預(yù)處理單元，與其它污染物一起進(jìn)入?yún)捬跸?池 進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理。這條工藝路線不僅能獲得較大的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化資源，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了糞污減量化、無(wú)害化處理。 糞污水由匯集管網(wǎng)運(yùn)送至預(yù)處理單元，經(jīng)與場(chǎng)區(qū)沖刷水混合后進(jìn)行厭氧處理。 格柵 格柵的作用是去除廢水中的大粒徑固體物質(zhì)，如懸浮物、漂浮物、纖維物質(zhì)和固體顆粒物質(zhì)，以保證后續(xù)處理單元和水泵的正常運(yùn)行。 集水池 集水池的功能是儲(chǔ)存能環(huán) 工程中需要的補(bǔ)充水，該水來(lái)自養(yǎng)殖區(qū)沖刷水。集水池水由提升泵泵入進(jìn)料池。 集糞池 集糞池用來(lái)暫存豬場(chǎng)輸送來(lái)的豬糞，通過(guò)集水池污水沖洗到進(jìn)料池。 進(jìn)料池 進(jìn)料池的功能是將豬糞配比為含固率在 10%左右的混合液。 進(jìn)料料時(shí)間階段安排有幾種選擇，最好的時(shí)間安排為全天 24 小時(shí)均勻分配，但客觀上幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。我們選擇批次配比方式，每天 24 小時(shí)內(nèi)分 2 批完成配比操作，每次 1 小時(shí)進(jìn)行。 厭氧消化處理工藝選擇 厭氧消化工藝包括進(jìn)料單元、厭氧消化單 元、保溫增溫單元、以及沼肥運(yùn)輸管網(wǎng)等構(gòu)成。 進(jìn)料方式選擇 進(jìn)料池內(nèi)物料由提升泵向厭氧消化單元進(jìn)料。由于物料濃度高，提升泵采用單螺桿泵。進(jìn)料方式有若干種選擇，可以采用均勻進(jìn)料，也可采用分批進(jìn)料方式。進(jìn)料方 式與沼氣釋放量密切相關(guān)，通過(guò)進(jìn)料方式可以調(diào)控沼氣釋放階段，一般情況下，強(qiáng)進(jìn)料階段沼氣釋放量會(huì)大幅度增大。本工程設(shè)計(jì)采取分 2 批輪流進(jìn)料方式。 厭氧處理工藝選擇 各類厭氧工藝性能概述 （ 1）完全混合厭氧工藝（ CSTR） 傳統(tǒng)的完全混合厭氧工藝（ CSTR）是借助消化池內(nèi)厭氧活性污泥來(lái)凈化有機(jī)污染物。有機(jī)污染物進(jìn)入池內(nèi)，經(jīng)過(guò)攪拌與池內(nèi)原有的厭氧活性污泥充分接觸后，通 過(guò)厭氧微生物的吸附、吸收和生物降解，使廢水中的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為沼氣。完全混合厭氧工藝池體體積較大，負(fù)荷較低，其污泥停留時(shí)間等于水力停留時(shí)間，因此 不能在反應(yīng)器內(nèi)積累起足夠濃度的污泥，一般僅用于城市污水廠的剩余好氧污泥以及糞便的厭氧消化處理。 （ 2）厭氧接觸工藝反應(yīng)器 厭氧接觸工藝反應(yīng)器是完全混合式的，是在連續(xù)攪拌完全混合式厭氧消化反應(yīng)器（ CSTR）的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)的一種較高效率的 厭氧反應(yīng)器。反應(yīng)器排出的混合 液首先在沉淀池中進(jìn)行固液分離，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厭氧消化池內(nèi)。這樣的工藝既保證污泥不會(huì)流失，又可提高厭氧消化池內(nèi)的污 泥濃度，從而提高了反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷率和處理效率，與普通厭氧消化池相比，可大大縮短水力停留時(shí)間。目前，全混合式的厭氧接觸反應(yīng)器已被廣泛應(yīng)用于 SS 濃 度較高的廢水處理中。 泰興 新能源 科技有限公司 12 （ 3）厭氧濾器（ AF） 厭氧濾器是采用填充材料作為微生物載體的一種高速厭氧反應(yīng)器，厭氧菌在填充材料上附著生長(zhǎng)，形成生物膜。生物膜與填充材料一起形成固定的濾床 。厭氧濾床可 分為上流式厭氧濾床和下流式厭氧濾床二種。污水在流動(dòng)過(guò)程中生長(zhǎng)并保持與充滿厭氧細(xì)菌的填料接觸，因?yàn)榧?xì)菌生長(zhǎng)在填料上將不隨出水流失，在短的水力停留時(shí) 間下可取得較長(zhǎng)的污泥泥齡。厭氧濾器的缺點(diǎn)是填料載體價(jià)格較貴，反應(yīng)器建造費(fèi)用較高，此外，當(dāng)污水中 SS含量較高時(shí)，容易發(fā)生短路和堵塞。 （ 4）上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（ UASB） 待處理的廢水被引入 UASB 反應(yīng)器的底部，向上流過(guò)由絮狀或顆粒狀厭氧污泥的污泥床。隨著污水與污泥相接觸而發(fā)生厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣引起污泥床的擾動(dòng)。在 污泥床產(chǎn)生的沼氣有一 部分附著在污泥顆粒上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡上升至反應(yīng)器的上部。污泥顆粒上升撞擊到三相分離器擋板的下部，這引起附著 的氣泡釋放；脫氣的污泥顆粒沉淀回到污泥層的表面。自由狀態(tài)下的沼氣和由污泥顆粒釋放的氣體被收集在三相分離器錐頂部的集氣室內(nèi)。液體中包含一些剩余的固 體物和生物顆粒進(jìn)入到三相分離器的沉淀區(qū)內(nèi)，剩余固體物和生物顆粒從液體中分離并通過(guò)三相分離器的錐板間隙回到污泥層。 UASB 反應(yīng)器 的特點(diǎn)在于可維持較高的污泥濃度，很長(zhǎng)的污泥泥齡（ 30 天以上）， 較高的進(jìn)水容積負(fù)荷率，從而大大提高了 厭氧反應(yīng)器單位體積的處理能力。但是對(duì)于 SS 含 量很高的污水，由于三相分離器泥、氣、水分離能力的限制，不可避免地造成出水中含泥量很高，整個(gè)系統(tǒng)的投資費(fèi)用也較大。 （ 5）膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（ EGSB） EGSB 是在 UASB 反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)相似，所不同的是在 EGSB 反應(yīng)器中采用相當(dāng)高的上流速度，因此，在 EGSB 反應(yīng)器中顆粒污泥處于完全或部分 “膨脹化 ” 的狀態(tài)，即污泥床的體積由于顆粒之間的平均距離的增加而擴(kuò)大。為了提高上升速度， EGSB 反應(yīng)器采用較大的高度與直徑比和很大的回流比。在高速上升速度和 產(chǎn)氣的攪 拌作用下，廢水與顆粒污泥間的接觸更充分，因此可允許廢水在反應(yīng)器中有很短的水力停留時(shí)間，從而 EGSB 可以高速地處理濃度較低的有機(jī)廢水。 （ 6）升流式厭氧固體反應(yīng)器（ USR） 升流式厭氧固體反應(yīng)器是一種新型的專用以處理固體物含量較大的反應(yīng)器，其構(gòu)造特點(diǎn)是反應(yīng)器內(nèi)不設(shè)三相分離器和其它構(gòu)件。含高有機(jī)物固體含量（大于 5%）的 廢液由池底配水系統(tǒng)進(jìn)入，均勻地分布在反應(yīng)器的底部，然后上升流通過(guò)含有高濃度厭氧微生物的固體床。使廢液中的有機(jī)固體與厭氧微生物充分接觸反應(yīng)，有機(jī)固 體被液化發(fā)酵和厭氧分解，約有 60%左 右的有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為沼氣。而產(chǎn)生的沼氣隨水流上升具有攪拌混合作用，促進(jìn)了固體與微生物的接觸。由于重力作用固體床 區(qū)有自然沉淀作用，比重較大的固體物（包括微生物、未降解的固體和無(wú)機(jī)固體等）被累積在固體床下部，使反應(yīng)器內(nèi)保持較高的固體量和生物量，可使反應(yīng)器有較 長(zhǎng)的微生物和固體滯留時(shí)間。通過(guò)固體床的水流從池頂?shù)某鏊缌髦脸赝?。在出水溢流渠前設(shè)置擋渣板，可減少池內(nèi)SS 的流失，在反應(yīng)器液面會(huì)形成一層浮渣 層，在長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，浮渣層達(dá)到一定厚度后趨于動(dòng)態(tài)平衡。不斷有固體被沼氣攜帶到浮渣層，同時(shí)也有經(jīng)脫氣的固體返 回到固體床區(qū)。由于沼氣要透過(guò)浮渣 層進(jìn)入到反應(yīng)器頂部的集氣室，對(duì)浮渣層產(chǎn)生一定的 “破碎 ”作用。對(duì)于生產(chǎn)性反應(yīng)器由于浮渣層表面積較大，浮渣層不會(huì)引起堵塞。集氣室中的沼氣經(jīng)導(dǎo)管引出池 外進(jìn)入沼氣貯柜。反應(yīng)池設(shè)排泥管可將多余的污泥和下沉在底部的惰性物質(zhì)定期排除。 幾種典型的厭氧反應(yīng)器適用性能比較 幾種典型的厭氧反應(yīng)器適用性能比較見(jiàn)表 51。 表 51 厭氧反應(yīng)器適用性能比較表 泰興 新能源 科技有限公司 13 反應(yīng)器名稱 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 適用范圍 完全混合厭 氧 反應(yīng)器（ CSTR） 投資小、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單 容積負(fù)荷率低，效率 較低，出水水質(zhì)較差 適用于 SS 含量很 高的污泥處理 厭氧接觸反應(yīng)器 投資較省、運(yùn)行管理簡(jiǎn) 單，容積負(fù)荷率較高， 耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng) 停留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)， 出水水質(zhì)相對(duì)較差 適用于高濃度、高 懸浮物的有機(jī)廢水 厭氧濾器（ AF） 處理效率高，耐負(fù)荷能 力強(qiáng)，出水水質(zhì)相對(duì)較 好 投資較大，反應(yīng)器容 易短路和堵塞 適用于 SS 含量較 低的有機(jī)廢水 上流式厭氧污 泥床反應(yīng)器 （ UASB） 處理效率高，耐負(fù)荷能 力強(qiáng)，出水水質(zhì)相對(duì)較 好 投資相對(duì)較大，對(duì)廢 水 SS 含量要求嚴(yán)格 適用于 SS 含量適 低的有機(jī)廢水 膨脹顆粒污泥 床反應(yīng)器 （ EGSB） 處理效率較高，負(fù)荷能力 強(qiáng)，出水水質(zhì)相對(duì)較好 投資相對(duì)較大，對(duì)廢 水 SS 含量要求嚴(yán)格 適用于 SS 含量較 少和濃度相對(duì)較低 的有機(jī)廢水 升流式厭氧固 體反應(yīng)器 （ USR） 處理效率較高，投資較省、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，容積負(fù)荷率較高。 對(duì)進(jìn)料均布性要求高，當(dāng)含固率達(dá)到一定程度時(shí)，必須采取強(qiáng)化措施。 適用于含固量高 的有機(jī)廢水 厭氧工藝的選擇確定 從以上列表可知，各種類型的厭氧工藝各有其優(yōu)缺點(diǎn)和使用范圍，在一定的條件下選擇適當(dāng)?shù)墓に囆褪绞菂捬跆┡d 新能源 科技有限公司 14 處理成功的關(guān)鍵所在。對(duì)于本項(xiàng)目而言，由于需將全部 豬糞和部分沖洗水一起混合均勻后進(jìn)入?yún)捬?池 進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，其廢水中含固量很高，因此，選擇升流式厭氧固體反應(yīng)器（ USR）是較為合適的。 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)含固率為 10%。對(duì)于高含固率來(lái)料，為避免進(jìn)料分布不均勻問(wèn)題，必須強(qiáng)化其進(jìn)料的局部混合性。設(shè)計(jì)上底部配置攪拌機(jī)，以間歇混合攪拌方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們定義該方式為 USRPM。 選擇 USRPM 處理工藝，反應(yīng)器的固體滯留期（ SRT）和微生物滯留期（ MRT）遠(yuǎn)大于水力滯留期（ HRT）。厭氧罐頂部在出水溢流渠前設(shè)置擋渣板，可 以減少罐內(nèi)內(nèi)懸浮固體物質(zhì)的流失，提高了固體滯留期（ SRT）。固體有機(jī)物的分解率與 SRT 呈正相關(guān)，固體滯留期（ SRT）加長(zhǎng)，消化效率就大幅度提高； 剩余 厭氧微生物在重力的作用下沉淀下來(lái)，累積在固體床下部，使反應(yīng)器微生物滯留期（ MRT）加長(zhǎng)，既提高處理效率，又降低微生物對(duì)外加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求，減 少污泥的量。 本設(shè)計(jì)方案選擇 USRPM 為厭氧處理工藝。 厭氧反應(yīng)器結(jié)構(gòu)選擇 普通的厭氧反應(yīng)器均采用鋼砼結(jié)構(gòu)。近年來(lái)為了縮短施工周期，節(jié)省建筑材料，提高反應(yīng)池的施工質(zhì)量，建設(shè)美觀大方的能環(huán)工程處理裝置，也多有采用新材料、新 技術(shù)建造的厭氧反應(yīng)器。典型的有德國(guó)的利普（ Lipp）公司的利普罐和德國(guó) Farmetic 公司的搪瓷拼裝罐。這些技術(shù)應(yīng)用 金屬朔性加工中的加工硬化原理 和薄殼結(jié)構(gòu)原理，通過(guò)專用技術(shù)和設(shè)備將鍍鋅或搪瓷拼裝建造成。 鋼筋混凝土制罐技術(shù) 鋼筋混凝土技術(shù)利用鋼筋的抗拉強(qiáng)度和混凝土的抗壓強(qiáng)度上各自的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)澆注，可以得到較好的強(qiáng)度和防水性能的罐體，由于混凝土具有耐 酸堿，耐溫便等的性能，能夠很好的保護(hù)內(nèi)部鋼筋，