低能耗MBR用于畜禽养殖废水处理新技术研发及推广可行性研究报告.doc

低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 低低能能耗耗 MBR 用用于于畜畜禽禽养养殖殖废废水水处处理理新新技技术术 研研发发及及推推广广可可行行性性研研究究报报告告 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 i 目 录 1 总论 1 1 1 项目概述 1 1 2 项目设计依据和原则 1 1 3 项目选题依据 2 1 4 项目实施的必要性 3 2 项目实施单位概况 5 3 技术方案及说明 7 3 1 同类项目国内外研究现状和水平 7 3 2 技术方案及说明 13 3 3 畜禽养殖场废水处理工艺技术调查路线 16 3 4 项目主要技术经济指标和预期目标 17 4 项目成果的推广应用市场前景及经济 社会效益分析 18 4 1 项目推广的市场前景 18 4 2 市场预测 18 5 项目的可行性 先进性和创新性 风险性分析 19 5 1 可行性 19 5 2 先进性和创新性 19 5 3 风险性 19 6 项目保障措施 19 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 ii 6 1 具备的研究条件 20 6 2 研究设备设施 20 6 3 学科带头人与研发队伍情况 21 6 4 市场优势 22 6 5 资金优势 22 7 投资预算与资金筹措 23 7 1 总投资估算 23 7 2 资金的筹措 24 8 项目实施组织形式和管理措施 24 8 1 研发团队队伍情况及管理水平 24 8 2 项目实施的组织形式 25 8 3 项目实施的进度管理措施 25 8 4 项目实施的经费管理措施 25 9 成果提供方式 25 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 1 1 总总论论 1 1 项项目目概概述述 1 1 1 项项目目名名称称 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术的研发 推广 1 1 2 项项目目承承担担单单位位 某环保研发中心有限公司 1 1 3 项项目目建建设设地地点点 研发地点 某环保研发中心有限公司研发中心 市场推广 针对某省省内规模化畜禽养殖场推广应用 1 1 4 项项目目起起止止时时间间 2006 7 2007 9 1 2 项项目目设设计计依依据据和和原原则则 1 2 1 设设计计依依据据 畜禽养殖业污染物排放标准 GB18596 2001 畜禽养殖业污染防治办法 畜禽养殖业污染防治技术规范 1999 年国家环保总局印发的 国家环境保护总局关于加强农村生态环 境保护工作的若干意见 环发 1999 247 号 1 2 2 设设计计原原则则及及指指导导思思想想 畜禽养殖污染防治实行综合利用优先 资源化 无害化和减量化的原则 坚持采用新技术 新工艺 新设备 新材料 提高自动化管理水平 1 2 3 项项目目内内容容 1 利用低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术的研发 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 2 2 利用低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术的市场推广应用和示范 工程的建设 1 2 4 采采用用的的主主要要标标准准及及规规范范 畜禽养殖业污染物排放标准 GB18596 2001 畜禽养殖业污染防治办法 畜禽养殖业污染防治技术规范 水处理微生物学基础 建筑工业出版社 膜法水处理技术 化学工业出版社 给排水设计手册 北京市设计院 水污染防治手册 环境工程手册 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068 2001 工业企业设计卫生标准 GBZ1 2002 采暖通风和空气调节设计规范 GBJ19 87 建筑设计防火规范 GBJ16 87 2001 年版 工业企业噪声控制设计规范 GBJ78 85 1 3 项项目目选选题题依依据据 畜禽养殖业的迅猛发展虽然为发展我国经济 提高城乡居民生活水平做出 了巨大的贡献 但也带来了一系列新的环境污染问题 据国家环境保护总局 2000 年对全国 23 个省 自治区 直辖市规模化畜禽养殖业的调查 1999 年我 国畜禽粪便产生量约为 19 亿吨 是当年工业固体废弃物的 2 4 倍 其中畜禽粪 便 COD 的排放量已达 7118 万吨 大大超过工业废水与生活废水排放量的之和 这些畜禽粪便绝大部分未经任何处理就地排放 在 2004 年初 中国部分地区发 生了禽流感 大量家禽病死 这更加引起了政府对畜禽粪便污染的重视 畜禽 粪便污染不仅影响畜禽养殖业的自身发展 也对人类健康产生了威胁 因此无 论从社会经济的发展 还是从环境污染的控制方面 畜禽污染防治已成为当务 之急 成为农村面源污染防治的重点 畜禽养殖业产生的环境危害主要来源于畜禽排泄物 表现为畜禽养殖场排 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 3 放的污水 粪渣及恶臭气体等对水体 大气 土壤 人体健康及生态系统所造 成的直接或间接影响 畜禽养殖场废水主要由尿液 残余的粪便 饲料残渣和 冲洗水等组成 有的厂区还包括生产过程中产生的生活废水 前者是主要部分 其中冲洗水占了绝大部分 养殖场废水水质特征与畜禽舍结构 清粪方式与冲 洗水的使用 饲料营养 畜禽消化功能和生产管理等有关 由于养殖业粪污中 含有大量的氮 磷 悬浮物 致病菌 重金属元素和兽药残留等成分 这些污 染物如不进行适当处理 一旦进入天然水体 农田 就会导致严重的环境污染 一个万头猪场的年产粪便量约为 3600 吨 年产尿量约 5400 吨 此外 还 需要耗费约 5 10 万吨猪舍冲洗水 畜禽粪尿排泄物及污水中含有大量的有机物 氮 磷 悬浮物及致病菌 是农业面源污染最主要的来源之一 由此 从环境 保护和农业可持续发展角度 畜禽养殖业污水治理工作已成当务之急 另一方 面 畜禽粪尿又是农业生产中的宝贵资源 据研究表明 国内畜禽养殖年产生 的氮 磷分别达 1597 万吨和 363 万吨 相当于我国同期化肥用量的 78 9 和 57 4 让其大量流失或弃之不用是农业资源的巨大浪费 目前 国内外有关畜 禽养殖污染控制技术的研究和开发主要集中在规模化养殖业的清洁生产 畜禽 污水处理系统处理性能优化和建立养殖业与种植业结合的生态农场等方面 因 地制宜地研究开发畜禽废弃物高效 低成本 资源化利用和养殖业种植业有机 结合的生态处理利用技术是目前我省乃至全国畜禽污染防治工作中急需解决的 技术难题 1 4 项项目目实实施施的的必必要要性性 1 4 1 项项目目实实施施的的意意义义和和必必要要性性 是国家建设政策 执行国家法律的需要 随着人类文明的进步和社会经济的发展 人类已逐步认识到环境保护和污 染控制对繁荣经济 稳定社会的重要性 在我国 环境保护工作作为一项基本 国策 受到了社会和各级人民政府的重视 环保资金投入也在逐年增加 中央 人民政府和相关的管理部门颁布了一系列法律与法规 以保证这项基本国策的 执行 保护自然环境 减少污染负荷 提高人民生活质量的需要 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 4 畜禽养殖废水存在着以下方面的危害 对水体的污染 对农田及作物的影响 矿物元素和重金属污染 残留兽药的污染 1 4 2 工工作作目目标标 根据国家对畜禽养殖废水污染物排放的有关法规 执行 畜禽养殖业污 染物排放标准 GB18596 2001 采用本处理工艺 出水水质指标稳定达到和优 于 畜禽养殖业污染物排放标准 GB18596 2001 标准中一级排放标准 见表 1 表 1 畜禽养殖业污染物一级排放标准 GB18596 2001 序号项 目标准 mg L 出水水质 mg L 1CODcr400 400 2BOD5150 150 3SS200 200 4NH3 N80 80 寻求一种实用的 低成本的 处理效果好的畜禽养殖废水处理技术 从 而使得畜禽养殖废水的污染问题得到有效地解决 并推广使用该技术 解决我 市甚至我省畜禽养殖污染问题 改善农村环境污染问题 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 5 2 项项目目实实施施单单位位概概况况 某环保研发中心有限公司是某环保有限公司的全资子公司 某环保有限公 司成立于 1993 年 注册资金 5000 万元人民币 是中国环保产业协会副会长单 位 中国环保产业骨干企业 持有国家环境工程 废水 专项设计甲级资质 国家环境工程咨询资格甲级资质 银行资信等级 AAA 级资质等 2005 年某公 司斥资数千万在某南昌长堎外商投资开发区内建设某环保研发中心有限公司 某研发中心 整个研发中心于 2005 年 11 月 2 日落成 研发中心占地面积 50 亩 拥有室内外研究场所 20000 多平方米 配备有国 内先进的研究试验设施 设有设计中心 研发中心 学术交流中心 实验基地 是目前国内为数不多 大规模的环保专业研发中心之一 同时配合研发工作有 针对性地举办国内外学术论坛和讲座 促进技术交流 实行 开放 流动 竞争 协作 的运行机制 研发中心成立的半年多来以研发中心为主体 联合国内外高等院校和科研 机构承担了多项科研任务和获得多项科技成果 承担 2005 年粤港关键领域重点突破项目 环保 的研究 2005 年某省科技厅 利用天然河道和人工河道处理生活污水的研究 承担由南昌市环境保护局和南昌市财政局联合举行 地面水体功能修复 技术 项目的研究 开展污泥减量化的研究 开展 土壤修复工程技术的专项研究 改良型串联 A O 无回流污泥生化处理工艺处理屠宰废水的处理工艺 获 得某 2005 年度某省科学技术进步奖三等奖 先进半导体材料 某 有限公司废水处理工程 获得 2005 年度 全国环 保实用技术示范工程称号 2006 年 1 月已向国家环保总局提交了申请成立国家环保工程中心的报告 开展自有发明专利 一种新型的垃圾渗滤液处理技术 的市场应用研究 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 6 研发中心的总体发展目标 一个中心 二个站 三个基地 全面提高企 业的自主创新能力和竞争力 研究开发一批环境保护和污染治理的核心技术 核心技术的市场转化率达到 90 以上 拥有一批自主知识产权 使企业具有国 际竞争力 精心打造中国的环保产业品牌 目前 某就国内市场急需解决的水资源综合利用等环保领域 已初步与国 内外的科研机构达成了多项合作意向 签定了合作协议 并进入了实施阶段 国外科研机构主要有美国 日本 澳大利亚 韩国等 国内的清华大学 北京 环境科学院 香港城市大学 华中科技大学 南昌大学 华东交通大学等高校 达成具体的项目合作意向 高效利用国内外科研机构和高等院校的科技资源 以某公司为主体 市场为导向 产学研结合的技术创新体系基本建成 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 7 3 技技术术方方案案及及说说明明 3 1 同同类类项项目目国国内内外外研研究究现现状状和和水水平平 3 1 1 畜畜禽禽养养殖殖场场废废水水性性质质 养殖场畜禽废水是动物粪便 场地冲洗水和动物饮水时漏出水的混合液体 由 于动物粪尿浓度很高 几种畜禽粪尿的污染物成分见表 2 因此养殖场畜禽废水是 一种高浓度 高氨氮 高悬浮物的有机废水 根据养殖品种的不同 清粪工艺的不 同 一般原水 COD 含量为 2000 15000 mg L 1 达标排放处理难度大 表表 2 几种畜禽粪尿的污染物组分与浓度几种畜禽粪尿的污染物组分与浓度 项目猪粪猪尿牛粪牛尿鸡粪 BOD5 mg L 163000500024500400065000 CODCr mg L 110000010000490008000130000 TSS mg L 1216700 1200005000 TN mg L 1466077809430843016300 P2O5 1 680 160 440 0040 54 K2O 0 140 330 151 890 85 3 1 2 国国内内外外畜畜禽禽养养殖殖场场废废水水处处理理方方法法 畜禽养殖场污水有机物含量高 其中固形物质又可以用来制造饲料或用来发酵 堆肥 因此畜禽养殖场会通过改进清粪工艺 采用干清粪来减少进入污水的粪便量 同时对原污水还要进行固液分离 进一步减少水中的固形物质 这样一方面可以对 粪便进行综合利用 产生经济效益 一方面也可以降低水中的有机物含量 减少污 水处理构筑物的处理负荷 污水经过处理后直接排放到自然水体或城市下水管道 国内现有大部分畜禽养殖场缺乏废水处理设施 很多是采用自然生物处理 氧化塘处理 污水经收集后 进入氧化塘 经过很长的停留时间后 由于塘中的各 种生物作用 使得水中污染物得到部分降解 该方法运行成本低 但需要较大占地 而且影响环境卫生 不应该提倡使用 畜禽养殖场废水的处理一般有以下几种方法 厌氧法 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 8 由于养殖业废水属于高有机物浓度 高 N P 含量和高有害微生物数量的 三高 废水 因此厌氧技术成为畜禽养殖场粪污处理中不可缺少的关键技术 对于养殖场 这种高浓度的有机废水 采用厌氧消化工艺可在较低的运行成本下有效地去除大量 的可溶性有机物 COD 去除率达 85 90 而且能杀死传染病菌 有利于养殖场的 防疫 如果直接采用好氧工艺处理固液分离后的养殖业废水 虽然一次性投资可节 省 20 但由于其消耗的动力大 电力流水消耗是厌氧处理的 10 倍之多 因此长期 的运行费用将给养殖场带来沉重的经济负担 日前用于处理养殖场粪污的厌氧工艺很多 其中较为常用的有以下几种 厌氧 滤器 AF 厌氧折板反应器 ABR 上流式厌氧污泥床 UASB 等 近年来 厌氧消化即沼气发酵技术已被广泛地应用于养殖场废物处理中 到 2002 年底我国畜 禽养殖场大中型沼气工程数量已经达到 2000 余处 是世界上拥有沼气装置数量最多 的国家之一 好氧法 好氧处理是指利用好氧微牛物处理养殖废水的一种工艺 好氧生物处理法可分 为天然好氧处理和人工好氧处理两大类 天然好氧生物处理法是利用天然的水体和土壤中的微生物来净化废水的方法 亦称自然生物处理法 主要有水体净化和土壤净化两种 前者主要有氧化塘 好氧 塘 兼性塘 厌氧塘 和养殖塘等 后者主要有土地处理 慢速渗滤 快速法滤 地面漫流 和人工湿地等 自然生物处理法不仅基建费用低 动力消耗少 该法对 难生化降解的有机物 氮 磷等营养物和细菌的去除率也高于常规的二级处理 部 分可达到一级处理的效果 此外 在一定条件下 该法配合污水灌溉可实现污水资 源化利用 该法的缺点主要是占地面积大和处理效果易受季节影响等 但如果养殖 场规模小且附近有废弃的沟塘和滩涂可供利用时 应尽量选择该方法以节约投资和 处理费用 人工好氧生物处理是采取人工强化供氧以提高好氧微生物活力的废水处理方法 该方法主要有活性污泥法 生物滤池 生物转盘 生物接触氧化法 序批式活性污 泥法 SBR 厌氧 好氧 A O 及氧化沟法等 就处理效果来讲 接触氧化法和生 物转盘的处理效果要好于活性污泥法 虽然生物滤池的处理效果也很好 但易于出 现滤池堵塞现象 氧化沟 SBR 和 A O 工艺均属于改进的活性污泥法 氧化沟出水 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 9 水质好 产生泥量少 也可对污水进行脱氮处理 但其处理的 BOD 负荷小 占地面 积大 运行费用高 SBR 法自动化控制程度高 能够对污水进行深度处理 但其缺 点是 BOD 负荷较小 一次性投资也大 A O 法是一种兼有去除 BOD 和脱氮双重作 用的活性污泥处理工艺 其投资虽然偏大 但经该法处理后的水易于达标排放 因 此对于那些养殖规模大 废水产量多且有较强经济能力的养殖场可选择 A O 法 而 对于中等规模的养殖场可选择接触氧化和生物转盘等好氧处理工艺 厌氧 好氧法 厌氧 好氧法先采用厌氧工艺对高浓度原水进行处理 再利用好氧法对厌氧法 处理出水进行处理 该方法具有以下优点 降低了污水处理成本 提高了废水处理 效率 防止了臭味的发生 耐冲击负荷能力强 剩余污泥量少 以上几种方法 厌氧处理法能降解大部分有机物 且运行成本低 但是出水中 仍含有大量有机物 COD 在 1000mg L 左右 达不到 畜禽养殖业污染物排放标准 GB18596 2001 规定的标准 利用好氧工艺来处理畜禽养殖场废水 处理效果较好 但是这种处理方法能耗大 处理费用高 对于利润较低的养殖行业来说难以接受 厌氧 好氧法是一种近来研究较多的处理方法 通过该方法可以有效去除养殖场废 水中的有机污染物 是一种处理效果较好 处理成本居中的处理方法 也是最具运 用前景的处理方法 对于畜禽养殖场废水的厌氧 好氧处理已有不少研究 1 厌氧工艺的研究 a 完全混合式反应器 CSTR 该工艺为完全混合处理工艺 通过搅拌 污水 污泥在反应器中充分接触 利 用污泥的生物活性对污水中的有机物进行降解 该工艺虽然有较大的有机物去除率 但是由于污泥与污水完全混合 反应器中污泥会随着处理水的流出而损失 同时也 使得反应器出水水质较差 b 厌氧滤池 AF AF 是一种高速的厌氧反应器 采用填料作为生物的载体 厌氧细菌在填料上附 着生长 生成生物膜 AF 填料可以使用活性炭 碎石 陶瓷材料的拉希环 聚丙烯 波尔环和各种软性填料等 AF 结构简单 运行方便 灵活 很适合于小批量污水处 理 和其它工艺联合使用可获得较好的出水水质 但生物固体的积累会使滤池的有 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 10 效容积减小 填料粒径较小 影响水流的再分布 容易引起堵塞 c 厌氧折板反应器 ABR 在反应器中设置若干竖向导流板 将反应器分隔成几个反应室 污水沿反应器 内的折流板上下折流前进 污泥则在各隔室内做上下沉降运动 大量厌氧污泥被截 留在反应器中 使 ABR 反应器具有耐冲击负荷强 水力停留时间短和处理效率高等 一系列优点 王新等人利用 ABR 对养猪场废水进行厌氧处理的小试试验 在进水 COD 浓度为 1600mg L 左右时 处理后水 COD 为 1100mg L 左右 同时发现 在 ABR 中加入投加微生物及载体 可以提高反应器启动速度 d 上流式厌氧污泥床 UASB 该工艺为高速率厌氧生物处理工艺 在厌氧处理领域应用广泛 反应器中向上 流的水流方式以及产生沼气的扰动 使污水与污泥充分接触 促进了废水与污泥之 间的充分接触 另外在反应器内形成的厌氧颗粒污泥 颗粒污泥是一个由多种微生 物形成的聚集体 具有良好的沉降性能和生物活性 它能在很高的产气量和上流速 度下保留在反应器内 反应器中的三相分离器 将反应器分为下部的消化区和上部 的沉淀区 并能将水 气 泥有效分离 保证出水水质 赵青玲等利用 UASB 对在 废水浓度为 2000mg L 进行处理时 COD 去除率稳定在 55 左右 将废水浓度提到 4000mg L 时 COD 去除率在 75 左右 在废水浓度为 6000mg L 时 COD 去除率 上升到 80 左右 e 内循环厌氧反应器 IC 内循环厌氧反应器是 80 年代中期荷兰 PAQUE 公司发展起来的高效厌氧处理工 艺 该工艺水力停留时间短 有机负荷高 IC 反应器内有上下两个 UASB 反应室 一个高负荷 一个低负荷 废水经布水系统均匀进入 与反应器内的循环水混合 前处理区是一个膨胀的颗粒污泥床 由于进水向上的流动 气体的搅动 以及内循 环作用 污泥床呈膨胀和悬浮状态 在前处理区 COD 负荷和转化率都很高 大部 分 COD 在此处被转变为沼气 然后在一级沉降分离器收集 沼气产生的上升力使泥 水向上流动 通过上升管 进入顶部气体收集室 沼气排出 水和污泥经过泥水下 降管直接滑落到反应室底部 这就形成内部循环流 该技术已在啤酒 淀粉等工业 废水处理中成功应用 COD 负荷率可达 25kg m3 d 水力停留时间仅需要几小时 效 率是常规厌氧处理工艺几倍 邓良伟等利用 IC 反应器处理猪场废水的小试试验表明 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 11 水力停留时间 0 8 2d 负荷 3 7kgCOD m3 d 时 COD 平均去除率 80 3 BOD5 去除 95 8 SS 去除 78 5 对总氮 TN 总磷 TP 也有一定的去除 去除率 分别为 21 7 53 8 张杰 刘亚纳等采用 IC 反应器 研究了该反应器处理猪粪 废水启动特性以及处理效果 在进水有机负荷率达到 20 6kgCOD m3 d HRT 不低于 12h 时 COD 去除率保持在 90 以上 同时 反应器对 N P 也有一定的去除效果 TN 和 TP 去除率约为 20 8 和 34 6 2 好氧工艺的研究 a 间歇式活性污泥法 SBR SBR Sequence Batch Reactor 工艺 即序批式活性污泥法 是一种既能去除有 机污染物 又能去除氮磷的工艺技术 整个工艺过程由进水 曝气 沉淀 排水和 闲置等工序组成 依次在同一个反应池中周期性运转 这种工艺的主要特点是在一 个构筑物中反复交替进行缺氧发酵和曝气反应 并完成污泥沉淀作用 这一过程不 仅能在有机物充分降解的同时脱氮除磷 还可免除二沉池和污泥回流设施 具有工 艺流程简单 投资省 运行费用低 占地少 耐冲击负荷 管理方便 泥水分离效 果好 不会发生污泥膨胀 出水水质好等优点 A Tilche 等人用 SBR 工艺处理养猪 场废水 N P CODCr的去除率都达到 98 以上 邓良伟等人用有效容积为 5L 的 序批式反应器 SBR 进行猪粪污水水解出水处理试验 停留时间 HRT 1 0 1 4d CODCr BOD5 SS 去除率分别为 51 2 81 5 72 4 95 7 96 3 97 3 但出水中仍残留相当数量的难降解 CODCr SBR 对氮有较好的去除效果 TN 去除率为 74 1 特别 NH3 N 的去除效果 尤佳 去除率达 97 以上 b 厌氧缺氧好氧反应器 A2 O A2 O Anaerobic Anoxic Oxic 一种脱氮除磷工艺 污水首先进入厌氧池 兼性 厌氧发酵菌将污水中易降解有机物转化为 VFAs 回流污泥带入的聚磷菌将体内贮存 的聚磷分解 所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存 另一 部分能量供聚磷菌主动吸收 VFAs 并在体内储存 PHB 缺氧区中反硝化菌利用混合 液回流带入的硝酸盐以及进水中的有机物进行反硝化脱氮 好氧区中聚磷菌除了吸 收利用污水中残留的易降解 BOD 外 主要分解体内贮存的 PHB 产生能量供自身生 长繁殖 并主动吸收环境中的溶解磷 以聚磷的形式在体内贮积 这种工艺在厌氧 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 12 缺氧 好氧条件下交替进行 不会发生污泥膨胀 但需要进行大量的污泥回流和内 回流 刘颂东 潘木水等采用 A2 O 生物接触氧化 混凝沉淀组合工艺处理猪场排放 水 原水 COD 10000mg L 以上 处理效果 达到 GB8978 1996 标准 处理后水 COD 38 6mg L 氨氮 2 23mg L 总氮 3 28mg L c 曝气生物滤池 IBAF IBAF 工艺全称为固定化微生物 曝气生物滤池 Immobilization Biological Aeration Filter 是采用固定化微生物技术和现有污水处理技术相结合开发的一种新 型高科技多学科污水处理工艺 IBAF 工艺应用先进的固定化技术 采用线性大分子 致孔法 悬浮聚合及其功能化反应 制备了含有反应性及亲水性酰胺基 羟基 胺 基以及特大孔结构的 MR PAM PVA 载体 载体中引入大量的活性和强极性基团并通 过固定化技术 将变异菌和酶制剂固定在大孔网状载体上 孔状结构对细菌起保护 作用 赋予其良好的耐冲击性能 能高效处理高难度有机工业废水 特别是目前传 统生物法认为不可降解的污染物 微生物不易脱落 既提高了生物浓度 又避免了 堵塞 可省去二沉池 简化工艺流程 易于控制 王新等人在利用 IBAF 对养猪废水 厌氧处理出水进行处理的小试试验中 在进水 COD 为 1121 12mg L 时 经 IBAF 处 理后的出水 COD 为 332 17mg L d T 型氧化沟 T 型氧化沟融汇了氧化沟 间歇式生物反应器及多级串联活性污泥法工艺的特 点 具有流程简单 投资省操作简便 出水水质好等优点 但是由于负荷率较低 占地面积较大 e 改进进水流程的 SBR 该工艺为 SBR 的改进型 在养殖场废水处理工程中 由于厌氧消化液的 BOD5 TN 较低 在其好氧后处理中常受 酸化 的困扰 COD 和 NH3 N 去除效果欠 佳 出水浓度较高 直接采用好氧处理或添加外源碱性物质或外源有机物质可以缓 解上述 酸化 问题 但运行成本会增加 3 污泥处理 利用研究 a 机械脱水 干燥 采用机械脱水 烘干法生产有机复合肥则是较理想的处理方式 对分离后的固 体成份和养殖场清理出来的粪便一起机械脱水 烘干后添加其他成份制成有机复合 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 13 肥 液体可掺入部分其它化肥制成液体肥料出售或直接用泵送到菜地 果园作肥料 这种方法处理处理速度快 处理效果好 但是一次性投资和运行费用较高 b 发酵 堆肥 在猪场处修建沼气池 废水中固形物质与养殖场清理出的粪便一起进入沼气池 中发酵产生沼气 沼气作能源 沼渣用作肥料 这种方法资源利用充分 能耗少 但是时间较长 占地较大 3 2 技技术术方方案案及及说说明明 近几年来 南昌市畜牧业得到迅猛发展 提高了人民群众的生活水平 促进了 农村经济的发展 但是 由于畜禽养殖业污染处理工作滞后 畜禽业污染物大量排 放 造成的环境污染问题日益突出 因此大力开展畜禽养殖业污染治理技术的研究 开发一种技术合理 经济可行 处理效果好 针对小型畜禽养殖场污水的处理技术 并设备化 产业化 建立示范工程 推动我省畜禽养殖场污染控制技术发展和应用 针对畜禽养殖业废水高 COD 高 BOD 高氨氮的特点 以及根据对国内外畜禽 养殖业的处理技术调查和了解 结合我市畜禽养殖业的快速发展特点和污染物排放 的实际情况 确定利用 预处理 絮凝沉淀 MBR 膜生物反应池 作为处理畜禽养殖业 废水处理的主体工艺 3 2 1 工工艺艺路路线线 具体的工艺路线见图 1 图 1 工艺路线图 3 2 2 工工艺艺路路线线说说明明 畜禽废水首先经过粗 细格栅去除废水大颗粒的悬浮物和杂物后流入调节池 在调节池中加曝气设施 充分曝气混合 均化 缓冲水质水量 用泵打入混凝反应 畜禽养殖废水粗 细格栅调 节 池反 应 池 MBR 膜生物反应池消毒池达标排放或回用 加药 搅拌 鼓风 鼓风 沉淀池 污泥池 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 14 池 在控制 pH 值的条件下 加入 PAC PAM 药剂 1 和药剂 2 搅拌形成絮体后进 入沉淀池进行固液分离 废水经预处理后 COD NH3 N 可以得到部分的去除 沉 淀池上清液进入膜生物反应池进行生物降解 同时加碱以补充氨氮硝化所消耗的碱 度 膜生物反应池的出水进水消毒池进行消毒 最终达标排放或回用 根据畜禽废水中胶体 悬浮物浓度较高的特点 在废水进入膜生物反应池前进 行混凝沉淀处理 通过混凝沉淀去除了绝大部分的胶体有机物 悬浮性有机物 既 降低后续生物池的有机负荷 又保证了后续膜分离性能的充分发挥 另外 从膜分 离组件的性能考虑 使用的膜属于微滤膜 溶解性有机物对膜阻力的影响很小 而 废水中的胶体污染物对微滤膜的影响却非常大 如果不进行混凝沉淀而直接进入膜 生物反应池 由于胶体污染物分解需要较长时间 在此之前 它们将对膜分离产生 较大影响 导致膜面污染的加剧 经过混凝沉淀后 废水中相应的胶体污染物显著 减少 可以保持较高的膜水通量 为了避免膜表面泥饼的形成 在膜组件区域下部设置有曝气装置 曝气量的设 计既要考虑膜清洗要求 又要考虑废水中有机物氧化的需氧量 一般取两者的高值 当进水有机物浓度过高时 有机物氧化需要的气量往往超过膜清洗的需气量 成为 需气量设计的控制因素 造成能耗过大 因此在膜生物工艺前进行混凝沉淀预处理 降低生物池的进水有机物浓度 可以显著降低有机物氧化的需气量 从而降低能耗 中空纤维膜在使用过程中的一个突出问题是膜表面截留的污染物引起的膜性能 衰减 为了减缓膜水通量的衰减 采用曝气的方式在膜反应池内形成良好的水力条 件 使得中空纤维膜膜丝在气水混合流的作用下振荡摆动 将中空纤维外壁上附着 的沉积物摩擦脱落 3 2 3 主主要要研研究究内内容容 1 查阅国内外畜禽养殖场污水处理技术 合理确定畜禽养殖场污染处理的 关键技术 2 研究畜禽养殖场污水处理关键技术路线 a 工艺的选择与设计研究 b 处理工艺操作条件的优化 c 处理工艺运行 维护与效益研究 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 15 3 开发出一套适用性强的畜禽养殖场污水处理技术 4 建设一套畜禽养殖场污水 中试处理系统 5 畜禽养殖场污水处理技术的设备化 6 畜禽养殖场污水处理工艺净化机理的深化研究 a 开发一种高效的去除氨氮的方法 b 研究畜禽养殖场中好氧生物去除有机物机理 寻求最佳的反应条件 7 畜禽养殖场资源化利用的可行性研究 3 2 4 项项目目要要达达到到的的主主要要目目标标 1 调查国内外畜禽养殖场污水处理技术及其设备现 2 确定畜禽养殖场污水处理的关键技术及技术路线 3 建立一套完整中试处理系统 以此为样板 为保护我省水资源 推动我 省环保产业和畜禽养殖场污水处理技术的发展 4 对养殖场废水处理的净化机理作深入研究 实现处理技术路线 设备化 5 畜禽养殖场资源化的利用 3 2 5 技技术术关关键键 1 对废水的预处理 采用粗 细两道格栅 通过干法去除畜禽养殖业的粪 渣等 减少对后续处理的负荷 2 根据排水规律 合理确定调节池的停留时间 3 在预沉淀池投入药剂 1 去除废水中大颗粒悬浮物及对氨氮进行初步处 理 4 在混合反应沉淀池投入药剂 2 主要是去除废水的氨氮 使废水氨氮的 浓度降低到 100mg L 以下 同时可大幅度降低废水中 COD BOD 的浓度 5 膜生物反应池 MBR 是将膜分离技术和生物处理工艺相结合的一项新型 水处理技术 以膜技术的高效分离作用替代传统活性污泥法中的二次沉淀池 进行 固液分离 一方面 膜截留了池内的微生物 使池中的活性污泥浓度大大增加 可 达到 8000mg L 使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底 另一方面 由于膜 的高过滤精度 保证了出水清澈 MBR 反应器用于生化反应 生化反应和二次沉 淀都集中于此 是本工艺的处理核心 在 MBR 反应池中 不同部位分别采用不同 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 16 的曝气方式 控制溶解氧的浓度 MBR 工艺具有以下主要特点 抗冲击负荷能力强 生化处理效率高 产水水质优质稳定 结构紧凑 布局合理 占地面积小 易实现自动控制 运行管理简单 降低了人力成本 污泥龄长 剩余污泥量少 产生的污泥可回流到厌氧发酵池 由于水力停留时间 HRT 和污泥停留时间 SRT 可分别控制 采取高 污泥浓度 低污泥负荷运行 难降解有机物质可充分得到降解 在超滤膜组件产水的同时 为了防止膜孔堵塞 在膜组件的下方膜丝之间安装 小穿孔曝气管道 相对于在膜组件的正下方安装穿孔曝气管道具有以下特点 由于 小穿孔曝气管道安装在膜丝之间 气泡上升形成的气液混合流在膜表面的流速更快 更有效的冲刷在膜表面沉积的污染物质 同时 也可最大程度减少气液混合流冲刷 死角 防止污泥在下方膜丝间的堆积 此项技术已申请国家发明专利 已通过知 识查新 见附件 6 固体废弃物的资源化利用和研究 7 处理工艺路线的设备化研究和推广 3 3 畜畜禽禽养养殖殖场场废废水水处处理理工工艺艺技技术术调调查查路路线线 调查方法总体思路是查阅国内外有关资料与现场踏勘 走访调查相结合的方法 进行畜禽养殖场废水处理工艺现状和水平调研 具体调查技术路线见图 2 比较 各种工艺的优缺点 为实现工艺的选择做准备 结合 某省畜禽养殖场的实际情况 确定适合处理中小畜禽养殖场废水的关键技术 研究优化设计运行参数 并设计相 应的一体化设备 为我省畜禽养殖业的可持续发展贡献一份力量 资料调研现场踏勘 禽畜养殖场废水处理工艺现状各种工艺的优缺 点 实际工程的优缺 点 江西省禽畜养殖场实际情况禽畜废水处理技术及设备 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 17 图 2 调查技术路线 3 4 项项目目主主要要技技术术经经济济指指标标和和预预期期目目标标 3 4 1 主主要要技技术术经经济济指指标标 处理工艺技术先进可靠 处理后出水水质指标稳定达到和优于国家 畜禽养 殖业污染物排放标准 GB18596 2001 标准 COD 400mg L BOD5 150mg L NH4 N 80mg L SS 200mg L 总磷 8mg L 3 4 2 预预期期目目标标 1 2006 年 7 月前完成畜禽养殖场废水处理工艺现状和水平调研 确定畜禽养 殖业废水处理中试系统工艺路线 2 2006 年 7 月 2006 年 10 月 完成中试系统安装 并进入工程调试 3 2006 年 10 月 2008 年 3 月 完成处理系统在各个不同处理负荷等条件的 研究以及工艺路线的完善 4 2008 年 4 月提交中试处理系统的试验研究以及设备化的可行性报告 5 2008 年 6 月技术推广和应用 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 18 4 项项目目成成果果的的推推广广应应用用市市场场前前景景及及经经济济 社社会会效效益益分分析析 4 1 项项目目推推广广的的市市场场前前景景 到目前为止 我省各类畜牧小区已达 500 多个 其中新增生猪养殖小区 135 个 家禽养殖小区 50 个 肉牛养殖小区 5 个 共带动养殖户 5000 余家 全省小 区年出栏生猪新增 100 余万头 出栏家禽新增 3000 万羽 出栏肉牛新增 1 5 万多 头 至 12 月下旬 我省畜禽规模养殖户增加 25 全省规模化 专业化养殖程度 达到 50 以上 随着我市畜禽养殖业的快速发展 畜禽养殖业废水污染排放量日益增长 关于 畜禽养殖业废水污染的投诉也日益增多 由于养殖场污染防治工作不到位 污水严 重污染了周边环境 南昌市 是全国第八批生态示范区试点地区和全国畜禽养殖生态 环境监察试点地区 而禽畜养殖污染已成为农村主要污染源 是造成许多重要水源 地 江河污染的主要原因之一 这与生态示范区的形象不相称 因此 当务之急是寻求一种实用的 低成本的 处理效果好的处理技术 具有 很好社会和经济效益 是可持续发展战略的重要环节 4 2 市市场场预预测测 1999 年全国畜禽粪便产生量就达到约为 19 亿吨 畜禽污水总量已超过 200 亿吨 其中氮 磷等污染物的负荷量分别达 1597 万吨和 363 万吨 而目前 全国 14000 余家规模化养殖场中 只有约 20 的污水经过了不同程度的处理 仍有 80 的 养殖废水直接排入水体 对水体质量构成巨大威胁 国家环保总局已将畜禽污染防治作为当前乃至今后几年内的工作重点之一 加 大了对畜禽污染的防治力度 国家环保总局于 2001 年 5 月 8 日颁布 畜禽养殖污 染防治管理方法 并于同年 12 月 28 日发布 畜禽养殖业污染物排放标准 GB18596 2001 要求在 2003 年 1 月 1 日开始实施 同时国家环境保护 十五 规划中规定了规模化畜禽养殖场的污水排放达标率达到 60 粪便资源化率达到 70 十一五 规划中强调了重点抓好水污染的防治 实现主要污染物排放量减少 10 的指标 由此可见 全国范围内推广系列化的畜禽养殖污水的处理系统势在必行 本项 目研究成果极具市场前景 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 19 5 项项目目的的可可行行性性 先先进进性性和和创创新新性性 风风险险性性分分析析 5 1 可可行行性性 1 研究目标明确 畜禽养殖业已成为我国农村面源污染的主要来源 成为许多重要江河湖泊污 染和富营养化的主要原因 以研究畜禽养殖业废水处理技术和装备为主线 项目选题针对性强 2 方案 技术路线合理 针对畜禽养殖业的废水特点 采用 预处理 絮凝沉淀 生化处理 处理方法 是当前该行业水环境技术的研究开发热点 符合国际发展的趋势 该处理工艺路线 技术路线合理可行 5 2 先先进进性性和和创创新新性性 1 采用由某公司自主研发的 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理技术 2 在混合反应沉淀池投入药剂 2 主要是去除废水的氨氮 使废水氨氮的浓 度降低到 100mg L 以下 5 3 风风险险性性 1 通过充分调查研究和了解国内外同行业的处理技术 结合我市实际的特点 制定合理的工艺路线 聘请专家论证 确保工艺路线的合理性 2 采用由某公司自主研发的 多级 A O 生化处理系统 该工艺经过数百项工 程实际检验 处理效果一直保持良好 而且利用 此项技术的多项工程获得国家示 范工程 3 物化反应可以使废水氨氮的浓度降低到 100mg L 以下 降低废水的处理难 度 综合以上几点因素 开展畜禽养殖业的废水处理技术的研究无 风险性 6 项项目目保保障障措措施施 某环保研发中心有限公司是某环保有限公司的子公司 而 某环保有限公司是 国家环保产业骨干企业 国家环保产业协会副会长单位 拥有国家环境工程 废水 专项设计甲级资质 国家环境工程咨询资格甲级资质的企业等多项资质 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 20 6 1 具具备备的的研研究究条条件件 研发中心占地面积 50 亩 建有 20000 平方米的室内外实验研究场所 配备国 内先进水平的研究实验设施 包括设计中心 研发中心 学术交流中心 实验基地 是目前国内为数不多 大规模的环保专业研发基地 试验工厂占地 2100 平方米 作为中试和生产基地 试验工厂内配备有各类精 加工设备 在试验工厂进行技术设备化的试验 以期在最短的时间将新技术产品化 系列化 市场化 研发中心实行开放型的人才管理制度 引进水处理行业内的专家和学者担 任 客座教授和专家学者 完善整个研发团队人才梯队的建设 形 成了以博士 硕士 为主力的研究人员 各个专业相结合 同时还与国内各大专院校建立了博士工作站 长期培养博士生 实现 产 学 研 相结合 6 2 研研究究设设备备设设施施 研发中心实验室已拥有生化 物化等覆盖面广的环保治理技术实验设备 30 多 套 配备国内的先进水平的 研究设施 室内实验室技术装备具体情况见 表 3 表 3 实验室主要仪器设备 序号仪器设备名称型 号数量购买时间 1电子天平AR11401套2005 9 2气相色谱 美国安捷伦 GC68201套2005 9 3原子吸收分光光度计TAS9601套2005 9 4水份快速测定仪SH10A1套2005 9 5溶解氧测定仪JPSJ 6051台2005 9 6生化培养箱SPX 150B1台2005 9 7生化需氧量测定仪HH 51台2005 9 8分光光度计SP 7211台2005 9 9纯水器1台2005 9 10烘 箱DGG 9240B1台2005 9 11三用恒温水浴箱DK 8D1台2005 9 12真 空 泵SHZ CD1台2005 9 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 21 13高温电炉KT ZDL 11台2005 9 14电动离心机TDL 40B1台2005 9 15数显酸度计DELTA3201台2005 9 16电位仪ZD 21台2005 9 17磁力搅拌器CL 31台2005 9 18显微镜XSZ H31台2005 9 19酸度计PHS 3C2台2005 9 20台式电脑奔腾系列20套2005 09 21沉降柱装置非标1套2005 09 22沉淀池装置非标1套2005 09 22特种集成膜分离设备非标1套2005 04 23人工河道修复实验系统非标1套2005 07 24自动控制系统非标2套2005 08 6 3 学学科科带带头头人人与与研研发发队队伍伍情情况况 6 3 1 学学科科带带头头人人 廖志民先生 男 42 岁 高级工程师 1985 年毕业于清华大学环境工程专业 1988 年获环境工程硕士学位 现任 某环保研发中心有限公司董事长 总经理 中国环保产业协会副会长 中国水污染治理委员会常务理事 中国咨询委员会 环保分会常务理事 广东省环保产业协会副会长单位 国杰老教授科学技术 咨询开发研究院常务理事 广东省环保产业协会常务理事 某市环保产业协 会副会长 广东省环保局及 某市科委特聘环保专家 获得中国环境保护产业 企业 发展贡献奖 第二 三届全国优秀环境科技实业家 第四届全国青年 科技奖 某省科学技术奖三等奖 某青年科技奖表彰奖 首届某市环保市民 奖 拥有数项发明专利和实用型专利 主持研究并承担完成了全国各类环保治 理工程数百项 其中多项工程被评为国家重点环保技术示范工程 广东省 某省 某市和昆山市优质环保工程 低能耗 MBR 用于畜禽养殖废水处理新技术研发 及推广可行性研究报告 22 6 3 2 研研发发队队伍伍情情况况 目前某拥有各类专业技术人员 120 多名 其中教授 1 人 研究员 2 人 高级 工程师 23 名 工程师 49 名 专业涉及到环境工程 环境科学 生物工程 生态工 程 给水排水 机械 化工 机电一体化 土木结构专业等各类专业技术人才 某公司将旗下的南昌环保研究设计院与美国 AECOM 集团进行合作 美国 AECOM 集团是全球最大的工程顾问公司之一 总部设在美国洛杉矶 集团业务遍 布美国 欧洲 英国 澳洲 中东及亚太区 雇员超过 23 000 人 可以提供强有 力的技术支持 研发团队的带头人廖志民先生毕业清华大学环境工程专业 在他的领导下紧密 围绕市场潜力巨大的环保设计工程开展研发 研究队伍体系为一批具有丰富研究 工程经验的科技人员为基础的研究 生产 工程应用 商务队伍 同时还在相关的 大专院校 科研院所 国外科研机构聘请了一批顾问 项目咨询和项目参加人员 增强了自身的工程项目研究能力 开拓了工程和技术视野 缩短研发周期 6 4 市市场场优优势势 某公司已在中国香港 中国内地的 某 北京 某 江苏和四川等地设立了自 有企业 拥有较为完善的营销体系 某工程业务范围覆盖全国众多省份 其中多 数项目都被评为国家 省 市级优秀示范工程 在环保产业兴起了一个品牌新秀 某 其中承建的南昌肉类联合加工厂污水处理站工程成为 某省第一个国家示范 工程 为南昌玉带河增添了一笔亮丽环保的风采 项目产业化将可以借助公司已有的销售渠道 在项目研发完毕迅速投入市场 6 5 资资金金优优势势 资金主要来源于企业自筹和专项资金 企业自筹部分资金可确保落实 7 投投资资预预算算与与资资金金筹筹措措 7 1 总总投投资资估估算算 项目投资主要为中试系统 处理能力为 50m3 d 设备费用及处理构筑物