養(yǎng)殖污水為4高污水，即高COD、NH3-N、TP、SS，其負(fù)荷濃度為生活污水的50～100倍，是十分難以處理的污水，而且養(yǎng)殖污水中帶有大量的糞便，增加污水處理的難度。

總的來說，所排放出來的污水具有如下特征：

1）有機物濃度高。糞便中的溶解性和糞便水解出的溶解性有機物大部分溶解進入到污水中，污水中含有大量的有機物，污水的 COD 指標(biāo)高達(dá) 20000mg/l，BOD 指標(biāo)高達(dá) 8000mg/l。

2）營養(yǎng)物濃度高。污水中含有全部的豬糞尿，氨氮的濃度高達(dá) 1500mg/l。

3）懸浮物濃度高。由于糞便經(jīng)水長期浸泡，發(fā)生了溶解和水解，致使水糞完全混合，污水的懸浮物濃度達(dá) 10000mg/l。

4）排水不規(guī)律，水質(zhì)波動大。因為養(yǎng)豬場廢水排放規(guī)律和工作時間聯(lián)系大，沖欄時間水量較大，而其余時間廢水排放量相對較小，所以不同時段流出的養(yǎng)豬場污水濃度也有較大的差異。

根據(jù)廢水的以上特征，制定以下工藝流程：

1)   首先進行固液分離：固液分離將糞便從污水中分離出來，一方面可減低后續(xù)處理的有機物負(fù)荷，另一方面減少后續(xù)設(shè)備設(shè)施的堵塞，保證系統(tǒng)的正常運營。

2)   優(yōu)先選擇厭氧處理：養(yǎng)殖污水有機物（COD）濃度極高，針對高濃度COD污水，厭氧處理是投資最省、運營成本最低的工藝，經(jīng)厭氧處理后，沼氣處理單元做得好可以實現(xiàn)80%-90%的有機物（COD）降解,大大降低后續(xù)處理系統(tǒng)的有機負(fù)荷。其具有既能有效降解有機物，又能產(chǎn)生沼氣獲得收益的優(yōu)勢。

3)   選用具備脫氮除磷功能的生化工藝：沼氣處理只對COD有降解效果，對NH3-N及TP無去除效果，出水NH3-N、TP濃度反而上升，一般沼氣出水COD濃度在1000-2000mg/L左右，NH3-N為600-1000mg/L，TP為80-120mg/L左右，離達(dá)標(biāo)排放的要求還很遠(yuǎn)。沼氣出水必須進一步處理，全球公認(rèn)的污水處理工藝中，生化工藝是投資最省、運行成本最低的工藝。養(yǎng)殖污水有機物濃度極高、可生化性極強，采用生化工藝是最優(yōu)選擇。而在生化工藝中，只采用好氧工藝無法去除N、P，故必須采用脫氮除磷工藝，本方案采用——兩級A/O技術(shù)。

4)   混凝絮凝沉淀工藝完成深度處理：由于養(yǎng)殖場飼料屬于高磷飼料，豬群未消化的磷會隨糞便排出，因此養(yǎng)殖廢水含磷量較高，一般通過生化降解無法達(dá)到設(shè)計要求，因此選用物化除磷的方式提升除磷效果。

采取工藝如下圖所示：

 工藝流程圖工藝流程說明：

（1） 格柵

攔截污水中布條，樹枝、木條、塑料瓶、包裝繩等較大的懸浮物裝置，防止這類物質(zhì)進入污水處理系統(tǒng)以免對設(shè)備造成損壞，降低后續(xù)的處理負(fù)荷。

（2） 集水池

集水池主要用于收集養(yǎng)殖場內(nèi)的污水，起到集中、調(diào)節(jié)、均質(zhì)均量的作用，攪拌均勻后提升至固液分離機。

（3） 固液分離機

污水經(jīng)過篩網(wǎng)過濾，污水中大多數(shù)糞便被截流在斜篩網(wǎng)中，糞渣再經(jīng)螺旋壓榨機擠壓排出，實現(xiàn)糞便與水分離，分離出的糞便外運或堆肥處置。

（4） 調(diào)節(jié)池

起到均衡水量的作用，保持污水以恒定的流速進入后續(xù)污水處理系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

（5） 混凝初沉池

前端通過加藥將水中大部分的糞渣去除，減少后端的生化負(fù)荷。

（6） 中轉(zhuǎn)池

絮凝沉淀系統(tǒng)出水由中轉(zhuǎn)池提升泵均量提升至UASB中，進行厭氧反應(yīng)。

（7） UASB

UASB中文名稱:上流式厭氧污泥床反應(yīng)器。污水自下而上地通過厭氧污泥床反應(yīng)器，在反應(yīng)器底部有一個高濃度、高活性的污泥層，大部分有機物在這里被轉(zhuǎn)化為CH4和CO2。氣態(tài)產(chǎn)物的攪動和氣泡粘附污泥上升形成一個污泥懸浮層。反應(yīng)器上部設(shè)有三相分離器，完成氣、液、固三相的分離。被分離的氣體從上部導(dǎo)出，被分離的污泥則自動滑落到懸浮污泥層，出水則從澄清區(qū)流出。由于反應(yīng)器有良好的布水、混合、水流攪拌、三相分離、排渣系統(tǒng)，反應(yīng)器具有負(fù)荷大，有機物降解效率高、停留時間短、產(chǎn)氣效率高等優(yōu)勢。

（8） 兩級A/O工藝

一級生化系統(tǒng)由缺氧池+好氧池組成。在缺氧池中，反硝化細(xì)菌在碳源充足的情況下將好氧池回流的消化液中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣，達(dá)到脫氮的效果。在好氧池中，COD、BOD可以得到有效的降解，同時硝化細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，并通過回流泵將混合液回流至缺氧池中，吸磷菌將污水中的P吸收待在沉淀池中排除。一級生化系統(tǒng)用于降解COD的同時具有高效的脫氮除磷功能。一級生化產(chǎn)生的活性污泥在沉淀池內(nèi)沉淀，活性污泥能充分回流至生化系統(tǒng)，剩余污泥通過污泥泵排出，完成除磷的功能。同時，使一級生化和二級生化微生物類別和功能區(qū)分開來，發(fā)揮一級和二級生化系統(tǒng)各自的功效，有效保證二級生化的有效運行。

經(jīng)一級生化系統(tǒng)處理后，COD、NH3-N、TP、SS都獲得了較大量的處理，但仍未達(dá)標(biāo)，通過二級生化進一步降解污染物濃度，其反應(yīng)機理與一級生化池相似。二級生化產(chǎn)生的活性污泥在二級沉淀池內(nèi)沉淀，活性污泥能充分回流至二級生化系統(tǒng)，保證二級生化池內(nèi)的活性污泥濃度。同時剩余污泥通過污泥泵排出，完成除磷的功能。

兩級A/O工藝具備傳統(tǒng)A/O工藝的特點外，還具有更強的脫氮除磷能力、內(nèi)源補碳能力和內(nèi)源補堿能力，從而使高COD、N、P污水實現(xiàn)協(xié)同降解，可使養(yǎng)殖污水輕松處理至《畜禽污染物排放標(biāo)準(zhǔn)限值》與《農(nóng)田灌溉水標(biāo)準(zhǔn)》兩嚴(yán)者以下達(dá)標(biāo)。

（9） 芬頓池

微芬氧化工藝屬于高級氧化工藝，能達(dá)到除臭、降解COD、BOD、凈化污水的目的。微芬工藝在中性條件下可以將難降解有機物破鍵分解成小分子有機物，不需要添加酸，提高污水的可生化性，提高處理效果，使出水滿足工藝要求。

（10） 混凝終沉池

在加藥池向水中投機石灰水，在一定的pH值下，Ca2+ 和水中金屬離子生產(chǎn)沉淀。然后在絮凝池投加混凝劑，使沉淀物得到有效沉淀去除，完成脫色的反應(yīng)。

（11） 消毒池/清水池

養(yǎng)豬廢水中含有許多細(xì)菌、病毒微生物等，在經(jīng)過前段的生化處理后，微生物指標(biāo)可能達(dá)不到排放要求，因此，必須在末端消毒池中投加二氧化氯進行消毒，去除水中的大腸菌群等病菌，同時進一步氧化廢水中有機污染物，更穩(wěn)妥保障污水達(dá)標(biāo)排放，最后廢水達(dá)標(biāo)排放。

（12） 污泥處理

本工程產(chǎn)生的剩余污泥抽入污泥濃縮池，經(jīng)脫水設(shè)施設(shè)備處理后運至環(huán)保局指定的處理地點處理或進行堆肥處理。

（13） 安全水封的作用

安全水封是利用水的阻隔能力對沼氣進行通路進行阻斷。當(dāng)安全水封的進口與出口壓力差超過設(shè)置水封高度時，沼氣突破水封面，流出安全水封。

安全水封的主要功能是防止沼氣系統(tǒng)出現(xiàn)意外回火爆燃情況下對厭氧罐進行保護的最后屏障，是避免因爆燃回火出現(xiàn)重大災(zāi)難性事故的安全設(shè)備，因此厭氧出口處設(shè)置安全水封，意義重大。

（14） 沼氣汽水分離

由于一般養(yǎng)殖業(yè)都是采用中溫發(fā)酵工藝，有些厭氧發(fā)酵沼氣從厭氧罐流出時，會夾帶部分液滴。通常情況下，沼氣中至少含有35℃時的飽和蒸汽。當(dāng)沼氣流出厭氧罐后，隨著溫度降低，部分水蒸氣會凝聚成液滴。

當(dāng)液滴多時，會影響到沼氣燃燒，會對加壓風(fēng)機、發(fā)電機、閥組等很多設(shè)備造成損害。因此沼氣在使用前必須經(jīng)脫水（汽水分離）處理。

（15） 沼氣干法脫硫與再生工藝原理

干法脫硫是在圓柱狀脫硫塔內(nèi)裝填一定高度的脫硫劑，沼氣自下而上通過脫硫劑，H2S被去除，實現(xiàn)脫硫過程。常用的脫硫劑為氧化鐵，其粒狀為圓柱狀，氧化鐵脫硫的原理如下：

Fe2O3·H2O+3H2S=Fe2S3·H2O+3H2O

由上面的反應(yīng)方程式可以看出，F(xiàn)e2O3吸收H2S變成Fe2S3，隨著沼氣的不斷產(chǎn)生，氧化鐵吸收H2S，當(dāng)吸收H2S達(dá)到一定的量，H2S的去除率將大大降低，直至失效。本裝置能耐沖擊負(fù)荷，當(dāng)污染物的濃度上升后，短時間內(nèi)處理效果下降，但是能很快恢復(fù)正常。Fe2S3是可以還原再生的，與O2和H2O發(fā)生化學(xué)反應(yīng)可還原為Fe2O3，原理如下：

2Fe2O3·H2O+3O2＝2Fe2O3·H2O+6S

綜合以上兩2反應(yīng)式，沼氣脫硫反應(yīng)式如下：

H2S+1/2O2＝S+H2O(反應(yīng)條件是Fe2O3·H2O)

由以上化學(xué)反應(yīng)方程式可以看出，F(xiàn)e2O3吸收H2S變成Fe2S3,Fe2S3要還原成Fe2O3，需要O2和H2O。關(guān)閉脫硫塔管路前后閥門，利用空氣泵給脫硫塔供人空氣，空氣即可滿足脫硫劑對O2的要求，脫硫劑在沼氣中吸附的水分完全滿足脫硫劑還原對水分的要求。脫硫劑吸收H2S失效，空氣中的O2和沼氣中的飽和水將失效的脫硫劑還原再生成Fe2O3，此工藝即為沼氣干法脫硫再生工藝。

（16） 獨立沼氣柜

沼氣柜外型一般為1/2球體，罐體由外膜、內(nèi)膜、底部基礎(chǔ)及附屬設(shè)備組成，具有抗紫外線及各種微生物的能力，高度防火并符合標(biāo)準(zhǔn)。

內(nèi)膜與底部基礎(chǔ)之間形成一個容量可變的氣密空間用作儲存沼氣，外膜構(gòu)成儲存柜的球狀外型。利用外膜進氣鼓風(fēng)機恒壓，當(dāng)內(nèi)膜沼氣量減少時，外膜通過鼓風(fēng)機進氣，保持內(nèi)膜沼氣的設(shè)計壓力，當(dāng)沼氣量增加時，內(nèi)膜正常伸張，通過安全閥將外膜多余空氣排出，使沼氣壓力始終恒定在一個需要的設(shè)計壓力。

（17） 加溫、保溫系統(tǒng)

生化系統(tǒng)的核心是微生物的培養(yǎng)，其中溫度是影響微生物活性的一個重要指標(biāo)，冬季氣溫過低會影響系統(tǒng)的運營效果，應(yīng)業(yè)主要求，污水處理厭氧系統(tǒng)配套污水處理系統(tǒng)部分加溫保溫設(shè)施。由于山西省晉中市靈石縣冬季平均溫度為-6℃，考慮污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，建議還需配套生化組合池保溫（可利用組合池臭氣收集設(shè)計的密封棚實現(xiàn)）。