畜禽（猪场）养殖废水处理方案设计及设计图纸来源： http://www./ 发表日期：2015-06-11 近年来，随着畜禽养殖业的快速发展，集约化、规模化的养猪业也迅速崛起，由此产生了大量的猪场养殖废水。养猪废水主要由猪舍冲洗水构成，含猪尿液、粪便、饲料残渣等污染物具有同相组分含量高、有机质含量高、 含氮量高等突出特点，如果得不到妥善处理，将会对周边地表水环境、农业生态甚至饮用水源产生严重危害。 猪场养殖废水处理设施的建设以废水处理工艺的设计为龙头，为了有效解决养猪废水的环境污染问题，在废水处理工艺设计中必须抓住处理水量、进出水水质、处理下艺流程、关键处理单元等若干设计要点，确保处理出水达标排放或回用。 1 设计水量及进出水水质 设计水量及进出水水质的确定是整个废水处理工艺设计的关键，直接决定了废水处理设施的规模以及处理工艺的复杂程度。在猪场养殖废水处理工艺设计的初始阶段，必须根据实际情况合理、准确的确定好废水处理装置的设计水量及进出水水质参数。 1.1 设计水量 猪场养殖废水处理设施的设计水量主要由养殖规模及其清粪工艺决定，在设计中一般应根据养殖场实际产生的废水水量或者参考用水水量确定。在没有实测水量的情况下可根据猪的存栏量情况选用表1的统计数据进行计算得到。由表1可知，猪场养殖废水的水量随季节变化波动较大，由于夏天天气炎热，猪舍冲水量增加，废水量在这个季节一般最大，为保证废水处理设施在全年均能有效运行，在设计中首先需要以夏季的废水产生量作为基础设计水量，同时在设计中也需要考虑废水处理设施的操作弹性，使得各处理单元的水力负荷可以进行适当的调节，确保废水处理设施能适应水量的季节性变化。此外，由于猪舍冲水操作的间歇性，使得猪场养殖废水流量的日变化情况也较为显著，这点在设计中也必须得到充分重视，通常可作为废水调节池的设计依据考虑。
1.2 设计进水水质 猪场养殖废水处理设施的设计进水水质主要受清粪工艺及冲水量的影响，一般应根据养殖 场实际的排放废水水质或者参考同一地区类似养殖场的 废水水质确定。在没有实测或参考数据的情况下可选用 表2的统计数据进行计算得到4。在没有130认浓度数据 的情况下，猪场养殖废水B0D5/C0Dcr值可取经验系数0.4 ~ 0.6。由表2可知，猪场养殖废水中各水质指标浓度均变化较大，夏季由于废水量大，设计进水水质指标可以取相对较低值，而冬季废水量较小，进水水质可以取相对较高值，由于养猪废水中污染物负荷量基本不会随季节交替而发生明显变化，设计中还可考虑将春秋季的废水量与上表中的污染物平均浓度相乘得到一个统一的污染物负荷量作为全年各个时段的进水指标进行设计。
1.3 设计出水水质 猪场养殖废水处理设施的设计出水水质主要由废水排放去向决定。一般排人普通地表水体的排水水质应满足《畜禽养殖业污染物排放标准》 (GB18596-2001)要求，处理后用于农田灌溉的出水水质应满足《农田灌溉水质标准》(GB5084-1992)要求，具体如表3所示。如果养殖场所在地方有针对猪场养殖废水的地方排放标准，则出水水质应该执行地方标准。此外，猪场养殖废水如果选择最终通过生态还田等方式进行综合利用，那么处理设施的设计出水水质至少应该满足无害化处理的标准，如出水卫生学指标应满足《粪便无害化卫生标准》（GB7959 - 87)标准要求。
2 处理工艺流程 2.1 工艺流程选择依据 废水处理工艺流程的选择是整个废水处理设施处理工艺设计的核心。在选择猪场养殖废水处理工艺时需要考虑如下几个关键因素： 2.1.1 养殖规模 养猪场的规模直接决定了猪场养殖废水的水量。一般大规模的养猪场优先考虑以物化处理+生物处理为主的综合处理工艺路线，而小规模养猪场的废水则可以因地制宜的选择人工湿地、稳定塘和土地处理等运行管理简便、经济可行的向然处理工艺技术或者沼气池厌氧发酵、沉淀池+砂滤池等简易废水处理方式。 2.1.2 清粪方式 养猪场的清粪方式对猪场养殖废水的水质有很大的影响，采用干清粪工艺的猪场养殖废水中污染物的浓度要大大低于采用水冲粪工艺的废水中污染物的浓度。干清粪工艺废水在处理时可以考虑采用以固液分离+好氧处理为主的处理工艺流程，而水冲粪工艺废水的处理宜优先选用固液分离+厌氧生化处理+好氧生化处理为主的处理工艺流程。 2.1.3 出水去向 猪场养殖废水的最终去向则决定了处理出水需要达到的水质指标，从而影响到整个废水处理工艺流程的设计。一般来讲，如果处理出水可以进行生态还田等综合利用，则猪场养殖废水经厌氧生化处理后形成的沼液就能达到无害化处置标准，可以直接进行综合利用。如果处理出水需要达标排放，单单通过厌氧生化处理是无法达到排放标准要求的，一般会采用好氧生化处理对沼液进行进一步的处理，使得处理出水满足排放标准要求。此外，由于《农田灌溉水质标准》对于氨氮以及有机氮的控制要明显严于《畜禽养殖业污染物排放标准》，因此如果猪场养殖废水处理出水最终将作为农田灌溉用水冋用，则选用的好氧生化处理要求具有较高的脱氮功能。 2.1.4 能源利用 废水厌氧处理会有大量沼气产生。如果养殖场附近有较大的能源需求，废水处理过程产生的沼气可以得到充分利用，那么猪场养殖废水可以不经固液分离直接进行厌氧生化处理，从而保证废水中大量有机质均能进行厌氧消化处理，产生最大量的沼气，实现能源的冋收利用。相反，如果废水处理设施产生的沼气无法或者不能充分利用，那么在对猪场养殖废水进行处理时宜先通过同液分离去除部分有机质，降低厌氧生化处理的负荷;对于厌氧处理下段，根据实际情况也可以考虑改为水解酸化下段，以控制沼气的产生。 2.2 推荐工艺流程 在设计猪场养殖废水处理工艺时， 应综合考虑养殖规模、清粪方式、排水去向以及周边能源利用特征的具体实际情况，在实现综合利用或达标排放的前提下优先选用投资运行成本合理的处理工艺在处理工艺选择时同时还应兼顾处理工艺的运行灵活性、操作方便性、处理效果稳定性、潜在二次污染等问题。对于中小规模的干清粪养猪场，猪场养殖废水推荐采用如图1的处理工艺，其中水解酸化系统可以根据前道固液分离的效果以及废水水质的可生化性等因素进行选用(图1)。
对于较大规模的干清粪养猪场或者具有一定规模的水冲粪养殖场，猪场养殖废水推荐采用如图2的处理工艺，其中固液分离设施可以根据周边沼气利用需求情况选用（图2)。
3 关键处理单元设计 3.1 格栅/集水井 格栅是猪场养殖废水处理设施中最前端的预处理单元。通常需要在用于收集提升猪场养殖废水的集水并中设置格栅来去除废水中猪的毛发、残余饲料、粪渣、及其他杂物等大块颗粒物，保护后续处理单元内的水泵、阀门和管道等机械设备，并确保后道处理单元稳定运行。小规模养猪场废水的处理可以选用人工格栅以降低投资成本，中大规模养猪场废水的处理则宜选用机械格栅以降低操作人员的劳动负荷。同时在设计中根据实际需要，还可以考虑将集水并设计成具有一定的沉砂功能，以去除废水中格栅未能分离的小块砂粒物质。 3.2 调节池 养猪场猪舍冲洗的操作是间歇进行的，因此猪场养殖废水的水量和水质随时间波动很大，大部分废水和污染物会在每天猪舍冲洗时段进人废水处理设施。因此，猪场养殖废水处理设施中必须设计有调节池来调节水量并均化水质，以防止短时间内过大的污染负荷对后续处理单元的冲击，确保废水处理设施平稳运行。为了保证全年有效的废水调节效果，调节池在设计中应以夏季日平均废水产生量为设计依据，水力停留时间取12 ~ 24h为宜，同时在调节池中应设置必要的搅拌设施防止废水中颗粒物的沉淀。 3.3 固液分离设施 固液分离设施作为猪场养殖废水的一种有效的预处理手段，主要是通过物理筛分、离心分 离、重力分离等方式去除废水中的悬浮颗粒物，降低废水污染负荷，减轻后续生化处理单元的压力，在保证处理效 率的前提下降低投资和运行成本。常用的同液分离设施主要有水力筛网、卧式离心机、压滤机、水力旋流器、旋转锥形筛、离心盘式分离机、螺旋挤压分离机以及沉淀池和气浮池等。一般来讲，大规模的猪场养殖废水建议选用机械罔液分离设备以节省占地，中小规模的干清粪养猪场如果在废水处理工艺设计时未采用厌氧生化处理而直 接选用了好氧生化处理，则同液分离设施宜选用沉淀池或者气浮池等重力分离设备，以提高废水的固液分离效果，有效控制进人好氧生化处理段的污染负荷，节约处理成本。此外，在固液分离单元设计中还可以根据实际情 况考虑采用混凝处理来强化悬浮颗粒物的去除。 3.4 厌氧处理 厌氧处理是在无氧条件下借助厌氧微生物的作用对废水进行处理。整个厌氧处理的全过程包括水解、酸化、产氢产乙酸和产甲烷4个阶段，每个阶段分别由不同的厌氧微生物作用完成。首先，非溶性高分子有机物如蛋白质、油脂等在胞外水解酶作用下，可分解为可溶性小分子有机物如氨基酸、糖、长链脂肪酸、甘油等；产酸菌分泌水解酶可以将难生物降解的可溶性有机物转化成挥发性脂肪酸和乙醇；然后，在产氢产乙酸菌的作用下，挥发性脂肪酸和乙醇转化为乙酸或压和C02；最后，在产甲焼菌的作用下，乙酸或H2和CO2转化为CH4。废水厌氧处理可以仅利用厌氧过程的前面2个阶段，即所谓的水解酸化处理，也可以利用包括全部4个阶段在内的全过程处理，即通常所说的厌氧生化处理。水解酸化处理工艺简单，操作方便，可以有效提高废水的可生化性，并去除废水中部分有机污染物。厌氧生化处理对有机污染物物降解的更为彻底，废水中大部分有机物可以通过产CH4的形式去除，COD去除率更高，但是厌氧生化处理需要配套沼气处理设施，工艺复杂，操作不变，对pH、水温、进水水质等环境因素也比水解酸化要有更高的要求。 猪场养殖废水属于高有机物浓度、高氮磷含量的废水，通常单独采用好氧生化处理方法很难达到经济有效的效果，因此厌氧技术也就成猪场养殖废水处理中一种不可缺少的关键技术。对于采用干清粪工艺中小规模养猪场,废水中COD浓度相对较低，在采用了高效的固废分离设施的情况下，可以选择水解酸化处理作为后道好氧生化处理的预处理手段，以提高废水的B0D5/C0Dcr，提高后续好氧生化处理的效果。对于大规模的特别是采用水冲粪的养猪场，则宜选用全过程的厌氧生化处理工艺， 在实现废水无害化处置的同时大幅去除废水中有机污染物，同时产生可作能源利用的沼气，有效降低后续好氧生化处理的污染负荷。 水解酸化工艺的水力停留时间宜在12 ~ 24h。对于未经固液分离的废水的厌氧生化处理，可以优先考虑全混合厌氧反应器(CSTR)、升流式同体反应器(USR)及推流式反应器(PFR)，厌氧消化温度以35左右为宜，水力停留时间以5 ~10d为宜。而对于经过固液分离后的废水的厌氧生化处理，可以采用升流式厌氧污泥床反应器 (UASB)、复合厌氧反应器(UBF)、厌氧过滤器(AF)及折流式反应器(ABR )，厌氧消化温度以20左右为宜，水力停留时间以4 ~6d为宜。 3.5 好氧处理 猪场养殖废水中各类污染物浓度较高，厌氧反应出水一般难以直接达到排放或回用)标准，因此仍需好氧处理方法对厌氧出水进行进一步的后续处理。好氧生化处理是在有氧条件下利用好氧微生物的同化作用和异化作用对废水进行处理，以去除废水中的有机物、氮磷等污染物。相比厌氧处理， 好氧生化处理能够更为彻底的去除废水中的污染物，确保处理出水达标排放或冋用。由于猪场养殖废水中氨氮和总磷浓度很高，在选择好氧生物处理工艺时宜优先选用具有生物脱氮除磷功能的处理工艺，如氧化塘工艺、厌氧/缺氧/好氧下艺(A/A/0)、循环式活性污泥法(CAST)等。好氧反应器的活性污泥负荷宜为0.03 ~ 0.08kg BODs/kg,污泥浓度宜为2.5 ~4g。根据实际情况可以将好氧反应器设计成生物膜法，以提高反应器内的生物量，强化处理效果。此外，在条件允许的前提下还 以对好氧生化处理出水进行人工湿地、土地处理或稳定塘等自然生物处理工艺，以进一步净化水质。 3.6 消毒 猪场养殖废水经处理后向地表水体排放或者回用的，应进行紫外线、臭氧、双氧水等非氯化消毒处理， 确保出水卫生学指标达标。 4 结论与建议 猪场养殖废水处理设施的丁.艺设计应紧密抓住废水的处理水量和进出水水质情况，根据猪场养殖规模、清粪方式、出水去向及周边能源利用情况选择合理的废水处理工艺流程，并做好各个核心处理单元的工艺设计，确保处理出水达标排放或冋用。对于中小规模的干清粪养猪场，建议采用沉淀+水解酸化+好氧生化处理为主的废水处理工艺流程，对于较大规模的干清粪养猪场或者具有一定规模的水冲粪养殖场，建议采用机械固液分离+厌氧生化处理+好氧生化处理为主的废水处理工艺流程。 5 畜禽养殖废水处理设计图纸（部分）——更多详细工艺信息和图纸，请来电咨询。
零排放循环式水体净化“蜻蜓系统”惠果环境为响应国家从2015年开始施行的《新环保法》，将沼气产生后的利用与一体化的水体、沼液等污染水体洁净系统，统一称为——循环式“蜻蜓系统”。 我们知道沼液是经过厌氧发酵后的残留液体，仍属于高浓度的有机废水，主要包括发酵过程中产生的有机、无机盐类。同时，沼液含有丰富的氮（0.03%~0.08%）、磷（0.02%~0,。07%）、钾（0.05%~1.40%）等大量的营养元素和中、微量营养元素。近年来，厌氧消化技术已经成为减少畜牧业中农畜粪便的主要途径之一，但同时虽然厌氧消化可以去除高浓度有机废水的大量可溶性有机物（去除率85%~90%），但厌氧消化液（俗称：沼液）中任然含有相当数量的有机污染物。而惠果环境的零排放循环式“蜻蜓系统”则是完全服务于沼气利用、未处理达标及分解完全的高浓度有机废水。
循环式“蜻蜓系统”完整体系
一、沼液循环预处理 在沼气池中，由于发酵后沼气细菌不能完全分解沼液中含有的氨、氮，如经单次处理即将沼液排放时，会造成沼液中大量的氨、氮损失。如果将未处理沼液直接排放入环境中，将会造成极大的危害。
因此，惠果环境循环式“蜻蜓系统”中的第一步便是将沼液进过多次循环，彻底将沼液中剩余的残留有机物质分解至最低。同时沼液的多次循环也有利于提高沼气池产气量。
二、“蜻蜓系统” 沼液处理技术中的好样微生物处理法，虽具有处理能力强、适应性广等有点。但其工艺构筑物复杂、机械设备多、维护工作量大、投资大、能耗高、运行维护费用高，不适应于土地紧张的我国经济发展现状。
而惠果环境的“蜻蜓系统”，一般俗称为人工湿地处理，但又不同于一般的人工湿地技术。
与一般人工湿地不同的是，惠果环境“蜻蜓系统”建造，并不需使用大量的土地，完全解决了原人工湿地建设需要大量土地资源的困境。“蜻蜓系统”根据现场地势、面积、沼液排放量及湿地净化量进行设计。并且会在进水口及出水口设置水体检测设备，将水体的净化程度用数值的方式直观表现。 “蜻蜓系统”以土壤、植物、微生物组成。以土壤介质的净化功能为核心，强调沼液在“蜻蜓系统”中的净化作用及相互关系，也特别注意对环境因子的优化与调控。 其中包括：慢渗生态处理系统、快渗生态处理系统、地表漫流生态处理系统、污水湿地生态系统、地下渗滤生态处理系统。“蜻蜓系统”造价低，处理效果佳，其工程造价及运行费用仅为传统公司的10%~50%。
“蜻蜓系统”一般设置结构 （1）湿地床 湿地床填料一般选择： 下层：用大鹅卵石（5cm左右）和小鹅卵石（2cm左右），或孔隙度大的火山岩。 中层：砾石 上层：细沙、土壤 隔水层：HDPE 0.5mm
除此之外，惠果环境运用自己独家研发的湿地介质加入在湿地床填料结构中，以此增加并提高“蜻蜓系统”对污染水体的净化能力。
下层粒径大，孔隙率高，有利于水的通过，防治漫流现象的出现。上层粒径小，很大部分原因是由于要种植植物，植物的根系要固定生长，粒径大植物不容易存活。
湿地床切面示例
（2）表层植物选择 选用原则：具有良好的生态适应能力和生态营建功能； 具有强生命力和生长势； 具有较强的耐污染能力； 年生长期长； 不能对当地的生态环境构成威胁，具有生态安全性； 有经济价值、文化价值、景观价值和综合利用价值。 A.漂浮植物：水葫芦、大薸、水芹菜、李氏禾、浮萍、水蕹菜、豆瓣菜等。 B.根茎、球茎及种子植物：睡莲、荷花、马蹄莲、慈姑、荸荠、芋、泽泻、菱角等。 C.挺水草本植物类型：芦苇、茭草、香蒲、旱伞竹、皇竹草、水葱、水莎草、纸莎草 等。
（2）“蜻蜓系统”基本参数 A. 人工湿地表面积预计 计算公式： As=[Q*(InCo-InCe)]/(Kt*d*n) As为湿地面积（m2） Q为流量（m3/d），假定流量为200m3/d。 Co为进水BOD（mg/l），假定进水BOD为200mg/l。 Ce为出水BOD（mg/l），假定出水BOD为20mg/l。
Kt为与温度相关的速率常数，Kt=1.014*（1.06）（T-20），T假定为25，则Kt=1.357。
可见，填料湿地床的大小对人工湿地面积影响较大。一般项目预计孔隙度为30%，则人工湿地面积约为754m2 。 如项目中土地实际使用面积不能达到该平方数，则可以采用平流式人工湿地与垂流式人工湿地相结合的方式，缩小土地使用面积。则人工湿地面积约为754m2 ，平流式人工湿地面积为550m2 ，垂流式人工湿地面积为205m2 。
平流式人工湿地剖面图
垂流式人工湿地剖面图
B. 水力停留时间 计算公式： t=v×ε/Q t：水力停留时间（d） v：池体容积（m3），容积为754m2*1.5m= 1131m3 ：湿地孔隙度，湿地中填料的空些所占池子容积的比值，需实验测定。本项目按30%计算。 Q：平均流量（m3/d)，假定流量为200m3/d。 则水力停留时间（d）=1.7d=40.8h 可以看出，如进水水流为每天200，则所需停留在人工湿地中的水体时间为41个小时。惠果环境的“蜻蜓系统”在此基础上，采用自流式湿地系统，无需人为控制操作水体停留时间。当有新污水进入该系统中湿地式，清洁后的水体将依靠水体自流压力进入集水池。 正常情况下，“蜻蜓系统”污染去除率为：COD>80%；BOD85%~95%，可达到10mg/l；SS<20mg/l；NH3-N>60%；P>90%，农药及细菌>90%。
三、处理工艺 因考虑到沼液污染物浓度相对较高，但现场已使用曝气池可作为稳定塘，同时布水区（落水墙）也可作为进入湿地前水体预处理。如SS浓度较高，为避免发生堵塞，可设置多孔管和三角堰，并定期取出填料清洗，可有效防止堵塞。 流程如下： 进水→曝气池→布水区→三角堰→平流式湿地→垂流式湿地→出水（集水池）
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