某生活垃圾填埋場垃圾滲濾液處理工藝設計

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陜西理工學院畢業(yè)設計 某生活垃圾填埋場垃圾滲濾液處理工藝設計 作者：張歡樂 （陜西理工學院化學與環(huán)境科學學院環(huán)境工程1102班 陜西 漢中 723000） 指導教師：劉瑾 [摘要] ：垃圾填埋過程中伴隨有垃圾滲濾液的產(chǎn)生，垃圾滲濾液是種特別難處理的并且有毒有害的高濃度有機廢水,這種廢水的處理是當前必須首要解決的問題，若這種有機廢水不能得到有效處理不僅會引起地表水、地下水以及土壤的嚴重二次污染, 而且相應的生態(tài)系統(tǒng)和人體健康也受到很大威脅。 本設計處理量為150噸每天。采用上流式厭氧污泥反應床（UASB)-生物接觸氧化池組合工藝，并且對吹脫塔、上流式厭氧污泥反應床（UASB)、生物接觸氧化池等主要構筑物進行設計說明和計算。該工藝技術成熟、操作簡單占地面積小、投資少、運行費用低、處理效果穩(wěn)定，經(jīng)處理后滲濾液經(jīng)處理后出水水質(zhì)標準可達到《中華人民共和國污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中規(guī)定一級標準。 [關鍵詞]：垃圾滲濾液，氨氮，生物接觸氧化  A Landfill Leachate Treatment Process Design Zhang Huanle (Grade10,Class2, College of Chemical & Environment Science,Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000, Shannxi) Tutor: Liu Jing Abstract：Landfill process is accompanied by the generation of leachate, landfill leachate is a kind of special refractory and hazardous high concentration organic wastewater, the wastewater is currently must first solve the problem, if this organic waste can not effective treatment not only causes serious secondary pollution of surface water, groundwater and soil, and the corresponding ecosystems and human health are also under great threat. The design capacity of 150 tons per day. The reaction using upflow anaerobic sludge bed (UASB) - biological contact oxidation pond combined process, and the stripping tower, upflow anaerobic sludge reactor bed (UASB), biological contact oxidation ponds and other major structures design and calculation instructions . The technology is mature, easy to operate small footprint, low investment, low operating costs, stable treatment effect, after treatment the treated leachate water quality standards can be achieved, "Peoples Republic of China Integrated Wastewater Discharge Standard" (GB8978-1996) the provisions of the standards. Keywords:Landfill leachate, Ammonia nitrogen，Biological contact oxidation 目錄 引言 1 1概述 2 1.1 垃圾滲濾液特征 2 1.2 垃圾滲濾液的處理方法介紹 2 1.2.1 生物法處理滲濾液 2 1.2.2 物化法 3 1.2.3 土地法 4 2.設計依據(jù)和設計內(nèi)容 5 2.1 設計背景資料 5 2.2設計水量水質(zhì)和排放標準 5 2.3設計依據(jù) 5 2.4設計原則 5 3.2處理工藝選擇 6 3.2.1工藝流程圖 6 3.3流程各結構說明 7 3.3.1調(diào)節(jié)池 7 3.3.2初次沉淀池 7 3.3.3 氨氮吹脫塔 7 3.3.4 上流式厭氧污泥床反應器 7 3.2.5 生物接觸氧化池 7 3.3.6 二次沉淀池 8 3.3.7 消毒接觸池 8 3.3.8 污泥濃縮池 8 4 處理工藝設計計算 10 4.1 調(diào)節(jié)池 10 4.1.1設計說明 10 4.1.2 設計計算 10 4.1.3 運行結果 12 4.2 初次沉淀池 12 4.2.1 設計說明 12 4.2.2 設計計算 12 4.2.3 運行結果 14 4.3 吹脫塔 14 4.3.1 設計說明 14 4.3.2 設計計算 14 4.2.3 運行結果 15 4.4 上流式厭氧污泥床（UASB） 15 4.4.1設計說明 15 4.4.2 設計計算 15 4.4.3 運行結果 16 4.5 生物接觸氧化池 17 4.5.2設計計算 17 4.5.3 運行結果 19 4.6 二次沉淀池 19 4.6.2 設計計算 19 4.6.3 運行結果 22 4.7 消毒接觸池 22 4.8 污泥濃縮池 23 4.8.1 設計說明 23 4.8.2 設計計算 23 4.8.3 運行結果 25 5 總體布置 27 5.1平面布置 27 5.2 高程布置 27 5.2.1 高程布置原則 27 5.2.2 高程損失計算 27 5.2.3 高程布置結果 28 6.總結 29 參考文獻 30 第 6 頁 共 44 頁 引言 生活垃圾的產(chǎn)量日趨增加，給環(huán)境與居民健康都帶來了很大的影響。因此，如何對生活垃圾采取相對應的對策和方法進行處置，已成為刻不容緩的大事。 目前，國內(nèi)外生活垃圾的處置主要有焚燒、衛(wèi)生填埋、地表堆放、堆肥等。垃圾填埋之所以得到廣泛應用主要是因為垃圾填埋技術成熟、處理費低、管理和運輸方便。 因垃圾填埋而產(chǎn)生的垃圾滲濾液是種特別難處理的并且有毒有害的高濃度有機廢水,這種廢水的處理是當前必須首要解決的問題， 若這種有機廢水不能得到有效處理不僅會引起地表水、地下水以及土壤的嚴重二次污染, 而且相應的生態(tài)系統(tǒng)和人體健康也受到很大威脅。 垃圾滲濾液處理問題已經(jīng)是國內(nèi)外環(huán)境科學工作者廣泛關注的問題。 1概述 1.1 垃圾滲濾液特征 垃圾滲濾液的主要來源包括直接降水、垃圾填埋過程中發(fā)酵產(chǎn)生的水分以及噴灑用水、灌溉等;滲濾液成分主要取決于垃圾的成分、填埋時間、氣候條件等多種因素。 一般來說,垃圾滲濾液具有如下特性[1]： 1、水質(zhì)復雜，危害性大。 根據(jù)實驗測定，垃圾滲濾液中有近百種有機化合物，其中20多種已經(jīng)被我國和美國EPA環(huán)境列入優(yōu)先控制污染物的黑名單中。除此之外，滲濾液中還含有10多種金屬和植物營養(yǎng)素(氨氮等)，水質(zhì)成分非常復雜。 2、CODCr和BOD5濃度高。 3、金屬含量高。 4、氨氮含量高、含鹽量高。 5、色度深且有惡臭。 因此必須考慮脫色處理，臭味給運行操作帶來的負面影響。 6、微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)。 垃圾滲濾液通常有機物和氨氮含量高，而磷元素較為缺乏，其C/P比較大，C/N比較小，NH3-N含量過高。加上堿度高，對厭氧消化不利。磷元素的缺乏也影響系統(tǒng)的穩(wěn)定。 7、水質(zhì)變化大。 填埋時間是影響滲濾液水質(zhì)的主要因素。滲濾液BOD與COD的比值一般在0.4~0.75之間，采用生物處理法的處理效果良好。隨填埋時間的增長，垃圾層逐漸穩(wěn)定，垃圾滲濾液中的有機物濃度逐漸降低，其BOD/COD值甚至可低于0.1。以上信息說明生物法處理垃圾滲濾液的效率與滲濾液的填埋齡存在線性關系，填埋齡不斷增加處理效率在逐漸降低，后面處理構筑物的負荷漸漸加大。 1.2 垃圾滲濾液的處理方法介紹 1.2.1 生物法處理滲濾液 生物法是滲濾液處理中最常用的方法，因為其運行費用較低、處理效率高，不會出現(xiàn)化學污泥等造成二次污染等諸多有點而被世界各國得以廣泛選用。穩(wěn)定塘、活性污泥法、生物轉盤、厭氧固定膜生物反應器等是當前生物法主要的幾種工藝形式。 1、 活性污泥法 活性污泥法是污水處理的一種方法?；钚晕勰喾ㄖv的就是是在借助人工條件對污水中的微生物群體進行連續(xù)混合和培養(yǎng)，直到最終形成懸浮態(tài)的活性污泥為止。根據(jù)活性污泥的生物作用，在好氧條件下，分解去除污水中有機污染物，使污泥和水達到分離，絕大數(shù)的污泥回流到生物反應池，剩余污泥排出活性污泥系統(tǒng)。 美國和德國的垃圾填埋場滲濾液處理采用了活性污泥法，通過垃圾填埋場的實際運行結果可以了解到，通過提高污泥濃度來降低污泥的有機負荷可以獲得令人滿意的處理效果。如美國賓州的Fall Township污水處理廠，它的垃圾滲濾液進水的CODcr、BOD5、氨氮的濃度是一般污泥的質(zhì)量濃度的3到6倍。體積有機負荷為1.87kg［BOD5]/（m3d），F(xiàn)/M為0.15－0.31kg［BOD5］/kg［MLSSd）時，BOD5的去除率可達97％；在體積有機負荷為0.3kg[BOD5]/（m3d），F(xiàn)/M為0.03－005ks［BOD5］/（kg［MLSS］d）時，BOD5的去除率就變?yōu)?2％。該廠的數(shù)據(jù)證明，適當?shù)奶岣呋钚晕勰嗟馁|(zhì)量濃度，讓F/M為0.03－0.31（kg[BOD5]/（kg[MLSS]d）之間的話，采用活性污泥法垃圾滲濾液可以得到有效處理。 2、 穩(wěn)定塘 穩(wěn)定塘是一種利用天然凈化能力對污染水質(zhì)進行處理的構筑物的總稱。主要利用菌藻的共同作用來是廢水進行凈化。 穩(wěn)定塘處理工藝的優(yōu)點有:（1）不但能夠充分利用地形，因地而建立相應的穩(wěn)定塘，而且建造穩(wěn)定塘的結構簡單，建設費用低。（2）有效實現(xiàn)了污水資源化和污水回收與再利用，最終水循環(huán)利用得到體現(xiàn)，不但節(jié)省了水資源，而且獲得了經(jīng)濟收益。（3）處理能耗低，運行維護方便，成本低。（4）美化環(huán)境，形成生態(tài)景觀。（5）污泥產(chǎn)量少。 穩(wěn)定塘處理工藝缺點有:（1）占地面積過多。（2）氣候?qū)Ψ€(wěn)定塘的處理效果影響較大。（3）若設計或運行管理不當，則會造成二次污染。 3、 生物轉盤 原理: 生物轉盤去除廢水中有機污染物的機理與生物濾池大致相同，但構造形式卻全然不同。 生物濾池中的生物膜為固定式，相反的在生物轉盤中的生物膜則是處于運動狀態(tài)。表面附著有生物膜的盤片通常作為生物轉盤的核心處理裝置。典型的生物轉盤通常由安裝在水平軸上的諸多間距很小的圓盤或者多角盤片組成，完全浸沒于半圓形槽的廢水中的盤片面積約40％～45％。生物轉盤旋轉時，生物膜與廢水及空氣交替接觸。 優(yōu)點：生物轉盤采用了紙質(zhì)疊層波紋體材料作盤片,有占地面積小、能耗較低、處理效率高、管理方便、操作簡單等優(yōu)點。 缺點：生物膜榮易脫落、處理效率低下、能耗相對較高是目前生物轉盤所存在的幾個明顯缺點。 Pitea滲濾液處理廠采用的就是生物轉盤處理垃圾滲濾液，該廠的設計規(guī)模500 m3/d，設計轉盤表面積為3000m2，平均設計負荷4.8g［NH3－N/（m2d）。該廠主要通過對填埋場氣體的加熱從而使進人生物轉盤的滲濾液溫度穩(wěn)定在一定范圍（20℃左右），取得了較好的處理效果。 Pitea填埋場生物轉盤是好氧生物反應器應用的典例，相反的英國Britannia填埋場則是運用厭氧固定膜生物反應器處理垃圾滲濾液取得了良好的處理效果的實例。 4、厭氧生物處理 厭氧生物處理指的是在厭氧條件下，廢水中有機化合物經(jīng)過多種微生物的共同作用，最終轉化位二氧化碳、甲烷、水等的過程。本設計主要介紹厭氧生物處理的上流式厭氧污泥床反應器（UASB）。 上流式厭氧污泥床反應器（UASB），構造特點是集生物反應、沉淀、氣體分離和收集于一體，結構緊湊、處理能力大、無機械攪拌裝置等，不僅用于處理高、中濃度的有機廢水，還可以處理一般濃度廢水。 除此之外，還有厭氧膨脹顆粒床反應器（EGSB），是在上流式厭氧污泥床(UASB)反應器研究成果的基礎上，開發(fā)的第三代超高效厭氧反應器。 1.2.2 物化法 以前僅僅用在處理填埋時間較長的生活垃圾中排出的滲濾液，如今隨著滲濾液控制排放標準的嚴格化，物化法也用來處理新鮮的滲濾液，已經(jīng)是滲濾液后處理工藝中常用的方法之一。物化法一般包括絮凝沉淀、活性炭吸附、膜分離和化學氧化法等。物化法處理成本相對較高，故大量的滲濾液的處理一般不采用物化法。 1、絮凝沉淀 實驗證明；對經(jīng)過生物處理的滲濾液進行絮凝沉淀時（通常采用的絮凝劑是鐵鹽或鋁鹽），即使在ρ（BOD5）很低（＜25 mg／L）的情況下，CODcr的去除率有50％之高，反應過程中最佳的pH值因絮凝劑不同而變化，其中鐵鹽為4.5～4.8，鋁鹽為5.0～5.5，最小的加藥量在250－500 g/m3之間。 絮凝沉淀工藝會產(chǎn)生大量的化學污泥；出水的pH值較低，含鹽量高；氨氮的去除率較低等。因而即使絮凝沉淀有可觀的處理效率，但是選用時還是要仔細考慮。 2、 反滲透 反滲透常常用于滲濾液的后處理中，反滲透能夠去除中等分子量的溶解有機物。 反滲透工藝越來越廣泛應用主要因為反滲透具有高效性、模塊化和易于自動控制的優(yōu)點，但是小分子量的物質(zhì)的截留效率相對較差（例如氨、小分子的有機鹵代物等）是目前反滲透用于滲濾液處理存在的問題所在。高濃度的有機物是造成膜污染和膜表面結垢等問題得主要緣由所在。 3、 活性炭吸附 處理填埋時間長或經(jīng)過生物預處理后的滲濾液一般選用活性炭吸附處理，它和反滲透一樣能夠去除中等分子量的有機物質(zhì)。早在20世紀70年代在歐洲的實驗室研究就已經(jīng)證明，CODcr的去除率通常為50％－60％，但是添加石灰石作預處理材料的話，CODcr去除率很大程度提高，可達80％之高?？梢娀钚蕴课街械男Ч置黠@，但是在活性炭處理較多滲濾液后活性炭的吸附作用就會開始下降。活性炭吸附作用存在一定的曲線關系。 4、 化學氧化 化學氧化工藝不僅能夠徹底地消除污染物，而且不會產(chǎn)生絮凝沉淀工藝中產(chǎn)生的污染物被濃縮的化學污泥。該工藝一般用在廢水的消毒處理方面，很少使用在有機物的氧化這方面，主要是因為投加藥劑量很高會帶來諸多的經(jīng)濟問題。但考慮使用化學氧化工藝對滲濾液中一些難控制的有機污染物進行處理。 氯氣、次氯酸鈣、高錳酸鉀和臭氧使最常用的化學氧化劑。本工藝采用氯氣作為化學氧化劑。 1.2.3 土地法 土地法就是土壤灌溉法，最早人類便采用土地法來進行廢水、污水的處理。滲濾液處理方法一般過程為先將滲濾液收集集中，然后再通過噴灌使?jié)B濾液回流到填埋場。循環(huán)填埋場的滲濾液因為有垃圾濕度的增加，從而生物活性相應得到提高，最終加速甲烷生產(chǎn)和廢物的分解。其次噴灌中的蒸發(fā)作用會使得使?jié)B濾液的體積減小，有助于廢水處理系統(tǒng)的運轉，且可節(jié)約能源費用。 2.設計依據(jù)和設計內(nèi)容 2.1 設計背景資料 生活垃圾組分上具有有機成分高、可回收物質(zhì)少，熱值高(7.84MJ/Kg)等特點。垃圾滲濾液的性質(zhì)與多種因素有關主要包括：垃圾的種類、性質(zhì)以及及填埋方式，并且垃圾滲濾液的化學成分變化非常大，其濃度和性質(zhì)與時間有著較為明顯動態(tài)曲線變化關系。垃圾滲濾液的特征主要是:有機物濃度高、成份相對復雜、含有重金屬離子及大量病毒以及致病菌等。 2.2設計水量水質(zhì)和排放標準 該生活垃圾填埋場的設計處理量為150t/d,本設計進水水質(zhì)如表2.1 表2.1設計進水水質(zhì) 單位:（mg/L） 項目 SS COD BOD5 NH3-N pH 色度 進水水質(zhì) 300-600 1500-7000 1000-3000 400-800 6-8 2000 經(jīng)處理后要求出水水質(zhì)達到中華人民共和國《污水綜合排放標準》（GB18918-2002）中一級標準。出水水質(zhì)各參數(shù)情況如表2.2： 表2.2出水水水質(zhì) 單位:（mg/L） 項目 SS COD BOD5 NH3-N pH 色度 出水水質(zhì) 70 100 30 15 6-9 40 2.3設計依據(jù) ① 中華人民共和國環(huán)境保護法 ② 中華人民共和國污水綜合排放標準（GB8978—1996） ③ 生活雜用水水質(zhì)標準（CJ25.1-89） ④ 城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術標準（GJJ17-88） ⑤ 生活垃圾填埋污染控制標準（GB16889-1997） ⑥ 室外排水設計規(guī)范（GB50014—2006） ⑦ 給水排水設計手冊 ⑧ 地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB3838-2002） 2.4設計原則 ①嚴格執(zhí)行國家有關環(huán)境保護的各項法規(guī)。 ②選用的處理工藝保證先進、成熟、合理、可靠、節(jié)能，確保處理水量及質(zhì)量排放達到標準。 ③對于工藝中所采用的設備要求工況穩(wěn)定，能耗低，完全能滿足生產(chǎn)要求； ④在整體改造思路中盡量使全套污水處理系統(tǒng)自動化水平最大化。 ⑤流程布局合理，整體感強，外觀裝飾美觀大方，環(huán)境綠化優(yōu)美。 ⑥在上述前題下，做到投資少，運行費用低。 3 垃圾滲濾液處理工藝分析及介紹 3.1 處理工藝 典型的廢水生物處理工藝的特點和比較如表3.1: 表3.1 典型工藝比較 處理工藝 主要技術、特點 推流式活性污泥法 曝氣池廢水濃度存在梯度，降解推動力大，效率高。會出現(xiàn)池首曝氣不足，池尾曝氣過量的現(xiàn)象。增加動力費用，適用于工業(yè)廢水 水解酸化組合 具有較好的抗沖擊負荷能力，可以改變污水中有機物形態(tài)及性質(zhì)，有利于后續(xù)好氧處理，在低溫下仍然有較好的去除效果 階段曝氣活性污泥法 沿池長多點進水，有機負荷分布均勻；供氧量均化；充分利用空氣。進水如果不混合均勻，處理效果會下降 生物接觸氧化池 生物接觸氧化法體積負荷高，處理時間短，出水水質(zhì)好且穩(wěn)定，動力消耗低，無污泥膨脹問題 SBR 運行管理簡單，造價低，耐沖擊負荷，出水好，可抑制活性污泥絲狀菌膨脹，可以脫氮除磷，適用各種廢水 上流式厭氧污泥床工藝 反應器的有機負荷很高；反應器上部設置的三相分離器，有效的將固、氣、液三相進行分離；污泥顆粒化后使反應器抗沖擊負荷性大大提高 厭氧折流板反應器工藝 將反應器分隔成串聯(lián)的幾個反應室，每個反應室都是一個相對獨立的上流式污泥床系統(tǒng) CAST反應池 將生物選擇器與傳統(tǒng)的SBR反應器相結合的產(chǎn)物。進水端可以連續(xù)進水，運行穩(wěn)定；脫氮除磷效果顯著 3.2處理工藝選擇 垃圾滲濾液由于成分極其復雜，采用單一的方法很難使?jié)B濾液處理達標。所以，一般需要不同類型工藝方法組合處理，才能做到達標排放的要求。不同類型方法的組合大部分采用的事生物法或土地法作為預處理，然后用物化法作為后處理。本設計采用上流式厭氧污泥反應床與生物接觸氧化池相結合的方法來對滲濾液進行處理。 3.2.1工藝流程圖 圖3.1 滲濾液處理工藝流程 3.3流程各結構說明 3.3.1調(diào)節(jié)池 垃圾滲濾液的水質(zhì)、水量受降雨量、地表徑流、地表回流等的影響而變化不定。此外，滲濾液的氨氮含量高達800mg/L，嚴重影響其生化降解性能。為保證后續(xù)處理的穩(wěn)定性以及垃圾滲濾液的可生化性，必須設有一均質(zhì)均量調(diào)節(jié)池。滲濾液經(jīng)過較長時間的停留后，其水質(zhì)、水量趨于平穩(wěn)。經(jīng)過處理后的滲濾液中難以降解的有機物會通過厭氧菌、兼性菌、好氧菌等微生物的作用，轉化為能夠有效降解的有機物，從而滲濾液的可生化性進一步得到提高。 3.3.2初次沉淀池 初沉池處理的對象是懸浮物質(zhì)（約可去除40%--55%以上），同時可去除部分BOD5(約占BOD5的20%--30%，主要是懸浮性的BOD5),可改善生物處理構筑物的運行條件并降低其BOD5負荷[2]。 3.3.3 氨氮吹脫塔 垃圾滲濾液中存在嚴重的營養(yǎng)平衡失調(diào)，嚴重影響了垃圾滲濾液自身的生化降解性能，因此要保證生物法處理工藝的正常運行，就必須通過降低垃圾滲濾液中氨氮的含量，曝氣法、氨氮吹脫塔是常用的脫氮工藝。吹脫前投加堿劑對滲濾液進行預處理，使pH上升到11左右?，F(xiàn)采用吹脫塔脫氨氮。 3.3.4 上流式厭氧污泥床反應器 對進入上流式厭氧污泥反應床前的滲濾液進行加酸預處理，會使pH下降到7左右，從而方便后續(xù)處理中微生物的生存。 3.2.5 生物接觸氧化池 工藝原理: 生物濾池是生物接觸氧化技術發(fā)展的基礎，從生物膜固定和污水流動這方面來講，它類似于生物濾池，但是從污水充滿曝氣池和采用人工曝氣看，它又與活性污泥法相類似。所以生物接觸氧化法兼有生物濾池法和活性污泥法的優(yōu)點。 在生物接觸氧化法中，微生物主要以生物膜的狀態(tài)附著在填料上，但又有部分絮體或碎裂微生物膜懸浮于所處理水中。起初，填料表面附著有稀疏細菌，隨著細菌的不斷繁殖，在具有溶解氧得情況下，生物膜就會逐漸加厚。廢水中的溶解氧和有機物漸漸地擴散到生物膜內(nèi)，并且好氧菌所利用。當生物膜長到一定厚度時，溶解氧就無法再向生物膜內(nèi)擴散 ， 由于好氧菌的死亡和溶化，使得內(nèi)層的厭氣菌得以繁殖發(fā)展。經(jīng)過一段時間后，厭氧菌的數(shù)量開始逐漸下降，再加上有代謝氣體的逸出，內(nèi)層生物膜便開始出現(xiàn)許多空隙，附著力也漸漸減弱，最終導致大塊脫落，然而在脫落的填料表面，生物膜又會重新生長，正因為這樣才使得去除有機物能力維持在一定水平上。 接觸氧化法生物膜上的生物相十分豐富。起作用的微生物包括許多門類，由細菌、真菌、原生動物、后果生動物組成較穩(wěn)定的生態(tài)系。在正常運行和生物膜降解能力良好的情況下，生物相中占優(yōu)勢的原生動物以附著性的纖毛蟲為主，因此，纖毛蟲是生物接觸氧化系統(tǒng)運轉狀況的指示性生物。在運行時，如果固著性蟲突然消失，絲狀菌就會少之又少，隨之而來的是游泳性蟲便大量出現(xiàn)，出水水質(zhì)自然就會變差;反之則說明出水水質(zhì)變好。 接觸氧化法與活性污泥法不同的是，在生物接觸氧化法中：生物膜上有大量的輪蟲等后生動物，后生動物因為具有軟化生物膜得作用，從而使生物膜的脫落加快，以至于最終保持活性和良好的凈化功能維持相對的穩(wěn)定。所以若輪蟲等數(shù)量多且活躍，則出水水質(zhì)好；反之，則預示著生物處理效果下降。 3.3.6 二次沉淀池 二次沉淀池一般情況下都設在生物處理池（活性污泥法或生物膜法）的后面，主要是為了以沉淀去除活性污泥以及腐殖污泥，從而使泥水分離，出水變得澄清，二次沉淀池是生物處理系統(tǒng)的重要處理部分。 在本設計中，采用斜管沉淀池去除脫落的生物膜。 斜管沉淀池是一種效率很高的懸浮物沉淀設備。其池內(nèi)設有許多具有特殊形狀的波紋斜板或蜂窩狀斜管組成的內(nèi)件。分流元件會形成通道，污水流經(jīng)這些通道使，按照淺池原理分析，懸浮物會很快沉淀在分離板上，從而下滑到泥斗中，因此污水中懸浮物得以較快沉淀。 3.3.7 消毒接觸池 滲濾液經(jīng)過生化處理后水質(zhì)已有較大改善，細菌含量大量減少，但是細菌的絕對值仍較多，并可能有病原菌的存在。因此，在排放水體前，應進行消毒處理。 滲濾液消毒的主要方法是投加消毒劑。液氯、臭氧、次氯酸鈉、紫外線是當前污水消毒的主要集中消毒劑。本工藝采用液氯消毒。 3.3.8 污泥濃縮池 經(jīng)過生化處理后的滲濾液所產(chǎn)生的污泥含水率高，體積較大，因而對污泥的處理、利用及輸送造成一定的困難，所以必須先濃縮。經(jīng)過濃縮后的污泥體積雖然變小，但是仍具有流動性，可以選擇用泵輸送，運送較為方便，極大地降低運輸費用和后續(xù)處理費用。對剩余污泥的處理，尤其不可缺少。本工藝過程采用了重力濃縮池。由濃縮池出來的污泥經(jīng)脫水機脫水后運回填埋場進行填埋處理。 3.4所選工藝去除率估算 各個反應池去除率如表3.2： 表3.4 各構筑物中污染物去除估算 名稱 COD（mg/L） BOD（mg/L） SS（mg/L） NH3-N（mg/L） 原滲濾液 4250 2000 450 600 調(diào)節(jié)池 去除率 - 30% - 25% 出水 4250 1400 450 450 初沉池 去除率 10.5% 30% 50% 19.8% 出水 3800 814.2 225 361 吹脫塔 去除率 65.7% 10% 40% 65% 出水 3800 280 273.6 126 上流式厭氧污泥床（UASB） 去除率 65% 25% 70% 85% 出水 1330 280 82.08 19 接觸氧化池 去除率 92.4% 91% 80% 80% 出水 98.84 25.20 16.42 3.8 出水要求 出水 100 30 70 15 注：斜管二沉池，消毒接觸池主要對污泥進行處理。 4 處理工藝設計計算 4.1 調(diào)節(jié)池 4.1.1設計說明 調(diào)節(jié)池是對水質(zhì)和水量同時進行調(diào)節(jié)的均質(zhì)均量調(diào)節(jié)池。 進水為重力流，出水用泵抽升。池中最高水位不高于進水管的設計水位。為使?jié)B濾液充分混合和避免懸浮物沉淀，調(diào)節(jié)池選裝攪拌設備進行攪拌。有三種攪拌方式：水泵強制循環(huán)攪拌，空氣攪拌，機械攪拌。這里采用空氣壓縮機。 4.1.2 設計計算 (1) 容積V： 取安全系數(shù)n=1.2，水力停留時間t＝6h，由Q=6.25m3/h 得： =6.2561.2 =45m3 (2) 建筑尺寸： ① 池面積A 有效水深為h2＝1m，則有效面積為： 2 =45/1＝45m2 取長寬為：9m5m ② 池高H 池壁超高h1＝0.3m，有效水深為，泥斗高h3＝0.5m， 泥斗上方邊長1m，下方邊長0.5m，底部坡度0.01，底部坡度落差h4， 計算的H=1.88m 取H=1.9m 圖4.1調(diào)節(jié)示意圖 ③ 調(diào)節(jié)池建筑尺寸為：LBH=9m5m1.9m (3) 調(diào)節(jié)池的攪拌 ① 平均需氧量 Q2——調(diào)節(jié)池混合液需氧量（kgO2/d） a——氧化每公斤BOD所需氧的公斤數(shù)，取為0.55 b——污泥自身氧化率（1/d），取0.06 V——調(diào)節(jié)池容積（m3） N——混合液懸浮固體濃度 LV——有機物降解量（kg/d） 設出水BOD5為1400mg/L，則 則總需供空氣量為： 式中EA——空氣擴散器的氧轉移效率，取12％ ② 氣管道計算 主管道一條，取氣速v＝10m/s（一般取7～14 m/s），則 取D＝70mm 故 支管20條，每條長4米； 出氣孔每隔1米一個，則氣孔數(shù)為60個。 (4) 泵的選擇 選3w-0.9/7型低壓微型活塞式空氣壓縮機[4] 表4.1 3w-0.9/7型低壓微型活塞式空氣壓縮機 排氣量（m3/min) 額定排氣壓力（kg/m2) 配用電動機 尺寸LBH（mm） 0.9 7 JQ-51-4 1185660990 ①揚程H(m)的確定 采用潛水泵，其揚程必須滿足： ——調(diào)節(jié)池最低水位和所提升的最高水位之差，m。 ——出水管路的沿程損失（包括局部損失），m。 ——安全出頭，m（一般采用0.5－1.0m） 已知 取水的流速為u＝2m/s，則出水管直徑為， 取D＝100mm,則 預算出水管的總長度為：l＝4.5m，出口阻力系數(shù)為e＝1，采用兩個標準彎頭[5]，得： 因 故： 得： 則 ② 型號選擇 選川源公司型號為CP(T)5 1.5-100型潛水泵 表4.2 CP(T)5 1.5-100型潛水泵 轉速r/min 流量m3/h 揚程m 效率% 電機功率kw 口徑mm 重量kg 1450 75 10 70 3.7 100 130 4.1.3 運行結果 經(jīng)調(diào)節(jié)池后,水量期望達到平均150m3/d.調(diào)節(jié)池因有曝氣，對氨氮及有機物有一定的去除作用,以30%計算，水質(zhì)期望值如下表: 表4.3 經(jīng)調(diào)節(jié)池后的水質(zhì)情況 mg/L 項目 SS BOD COD 氨氮 pH 濃度 450 1400 4250 450 7.5 4.2 初次沉淀池 4.2.1 設計說明 采用平流式沉淀池，一備一用。 4.2.2 設計計算 按照表面水力負荷進行計算. (1) 沉淀池的表面積A 因有污泥濃縮池的上清夜回流，最大設計流量Q取180m3/d=7.5m3/h,表面水力負荷q取 則: (2) 沉淀的有效水深h2 沉淀時間t取1.8h, 沉淀區(qū)有效容積V1 (3) 沉淀池長度L 最大設計流量時的水平流速v取0.7mm/s, 取L=4.6m (4) 沉淀池的寬度b 取b=1.1m 長寬比核算：,符合要求。 (5) 污泥區(qū)的容積W - ——進水懸浮物濃度，kg/m3，450mg/L； ——出水懸浮物濃度，kg/m3，設去除率為50%，即 g—污泥容重，kg/m3，因污泥的主要成分是有機物，含水率在95%以上， 故可取為 P0——污泥含水率，%，這里取96%。 t ——兩次排泥的間隔時間,h,這里取8h。 -- 污泥區(qū)尺寸 ——污泥斗上口面積，m2; ——污泥斗下底面積，m2; ——污泥斗的高度，m。 采用兩個污泥斗， 取，污泥斗為方斗，，由此， ，則 ，符合要求。 (6) 沉淀池的總高度H h1——超高，m，采用0.30m； h2——沉淀區(qū)高度，2.7m； h3——緩沖區(qū)高度，0.6m； h4——污泥區(qū)高度，0.7m； h5——梯形高度，0.2m. 采用機械刮泥，緩沖層高h3=0.6m（含刮泥板），平底， 故： (9) 出水堰校核 出水堰長度， 出水堰負荷為，,合格。 4.2.3 運行結果 經(jīng)初沉池后，SS的剩余量為225mg/L。因有污泥濃縮池上清液回流，處理前的BOD5為 =++ 處理后，根據(jù)經(jīng)驗得：BOD5的去除率為30%，即去除量為，剩余 量為 ，取。 4.3 吹脫塔 4.3.1 設計說明 吹脫前投加堿劑對滲濾液進行預處理，使pH上升到11左右。采用氫氧化鈉作為預處理堿劑，以防形成水垢。 吹脫塔內(nèi)安設塑料制的格子填料，用以促進空氣與水的充分接觸。滲濾液從塔的上部淋灑到填料塔上而形成水滴，在填料間隙次第下滴，用風機從塔底向上吹送空氣，使水氣對流，在填料的作用下，水、氣能夠充分接觸，水滴不斷地形成、破碎，使游離氨呈氣態(tài)而從水中逸出。 吹脫塔有橫流塔和對流塔兩種，現(xiàn)采用對流塔，其構造如下圖所示： 圖4.2 氨氣吹脫塔 4.3.2 設計計算 (1) 填料尺寸 ① 填料的總表面積A 按照布水負荷率進行計算。 根據(jù)國外經(jīng)驗數(shù)據(jù)，設吹脫塔的布水負荷率q為60m3/(m2d)，則填料面積為 == ② 填料高度h 設過濾時間為0.05d,即1.2h， 則: ③ 填料區(qū)有效體積為 (2) 建筑尺寸 設填料的填充率為70%，則吹脫塔的體積為； 設填料至塔頂高為1.5m，至塔底高為0.5m，則吹脫塔總高為 ； 吹脫塔的建筑面積為，由 則塔徑D取為1.8m。 4.2.3 運行結果 根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗,吹脫塔在以上運行條件下的氨氮去除率達60%以上[6].在本設計中期望達到65%,即 處理前的濃度為： 去除量為: 剩余氨氮量為: 經(jīng)吹脫塔后，滲濾液的C/N比提高，有效改善其可生化性。 4.4 上流式厭氧污泥床（UASB） 4.4.1設計說明 采用中溫消化，設定溫度為35℃。加溫所需的熱量可以利用消化過程中產(chǎn)生的消化氣，如果消化氣所提供的能量不足，則由其他能源補充。 1、上流式厭氧污泥床的構造 集生物反應與沉淀于一體，是一種結構緊湊的厭氧反應器講的就是上流式厭氧污泥床在構造上的特點。反應器主要由下列及部分組成： （1）進水配水系統(tǒng)，其主要功能是：將進入到反應器的原廢水均勻上升；起到水力攪拌作用。這是反應器高效運行的關鍵環(huán)節(jié)。 （2）反應區(qū)，是升流式厭氧污泥床的主要部位。 （3）三相分離器，包括沉淀區(qū)，回流縫和氣封，三相分離器的功能是將氣體（沼氣），固體（污泥）和液體（廢水）等三相進行分離。沼氣進入氣室，污泥在沉淀區(qū)進行沉淀，并經(jīng)回流縫到反應區(qū)。經(jīng)沉淀澄清后的廢水作為處理水排出反應器。三相分離器的分離效果將直接影響到反應器的處理效果。 （4）氣室指的就是集氣罩，氣室的主要功能是收集產(chǎn)生的沼氣和將沼氣導出氣室然后送往沼柜。 （5）處理水排出系統(tǒng)，作用是把沉底區(qū)水面上產(chǎn)生的處理水，均勻地收集，并且將其排出反應器。 此外，在反應器內(nèi)根據(jù)需要還要設置排泥系統(tǒng)和浮渣清除系統(tǒng)。 2、上流式厭氧污泥床的特點 升流式厭氧污泥床的優(yōu)點包括： （1）污泥床內(nèi)所包含的生物量多，折合后的濃度高達20－30g/L； （2）由于容積負荷率高，使得廢水在反應器內(nèi)的水力停留時間相對短，于是所需池容積便會大大縮小。 （3）設備簡單，運行方便，造價低，便于管理，而且一般不存在堵塞問題。 4.4.2 設計計算 1、反應器容積 = V──反應器容積，； qv──廢水的設計流量，； ρ──廢水有機物的濃度，g(BOD5)/L或g(COD)/L，已知經(jīng)初沉池后BOD5值降為1g/L； N──反應器的設計負荷率，kg(BOD5)/ m3d或kg(BOD5)/m3d,這里取10kg(BOD5)/m3d。 取池高h＝2m，池面積 2、所需熱量 ① 提高廢水所需熱量Q1 ） qv──廢水投加量，m3/h； C──廢水的比熱，約為4200kJ/m3℃； t2──反應器溫度，℃,已設定為35℃； t1──廢水溫度，℃，這里取20℃； ② 補償赤壁、池蓋等所散失的熱量Q2 A──散熱面積，m2，根據(jù)池的尺寸可算得64 m2； K──傳熱系數(shù)，kJ/（hm2℃）,對于一般的鋼筋混凝土池子，外設絕緣層， 可取25 kJ/（hm2℃）； t2──反應器內(nèi)壁溫度，℃,已設定為35℃； t1──反應器外壁溫度，℃，這里取20℃； ③ 消化氣產(chǎn)氣量 消化氣的產(chǎn)氣量可按0.5Nm3 /kg(COD)估算， 消化氣的熱值大致為25000 kJ/N m3；經(jīng)初沉池后COD值已降為, 即； 綜上， 消化氣產(chǎn)熱值。 ④ 需額外補充的氣量Q 4.4.3 運行結果 上流式厭氧床的反應器的COD去除率可達50～90％，這里取65％，則COD值降至，BOD5約降至。 4.5 生物接觸氧化池 4.5.1 設計說明 （1）工藝特點 生物接觸氧化法具有如下特點[3]: ① 生物接觸氧化法有活性污泥所具有的特征，它使污水凈化大致過程為:依靠附著在填料上的生物膜對水中的有機物進行吸附，然后通過以氧化分解左右，最終使污水凈化。 ② 生物接觸氧化法體積負荷高，處理時間短。 ③ 出水水質(zhì)好且穩(wěn)定。 生物接觸氧化法的處理工藝可以保證有良好的出水水質(zhì)，假如進水濃度短期突變，出水水質(zhì)所受影響也比較小;在毒物和PH的沖擊下，生物膜受影響小，而且恢復快。 ④ 動力消耗低。 ⑤ 無污泥膨脹問題。 上述幾個特點，基本概括了接觸氧化法的優(yōu)點。此法的缺點是: ① 生物膜厚度隨負荷增高而增大，負荷過高，則生物膜過厚，引起填料堵塞。故負荷不宜過高。 ② 容易產(chǎn)生后生動物，造成生物膜脫落 ③ 填料及支架等往往導致建設費用增加。 生物接觸氧化池圖示如下[7]： 圖4.3 生物接觸氧化池 4.5.2設計計算 (1) 有效容積計算 ——設計流量，m3/d； ——進水BOD5，mg/L； ——出水BOD5，mg/L； ——BOD負荷，取2.0kgBOD/（m3d）。 建筑尺寸和座數(shù)n ① 池總面積 ——填料高，取 ② 座數(shù) 設一座池，取面積為 ③ 池深 ——超高，取0.5m ——填料上層高度，取 ——填料至池底高度，取 有效停留時間 有效停留時間取4h。 (4) 空氣管D′和空氣管道布置 ① 空氣管D′ D0——1m3污水需氧量,取20m3/m3 設曝氣器2個，則每個曝氣器曝氣量為： 每個曝氣器服面積為： 選擇YX-420型螺旋曝氣器，其性能參數(shù)如下表： 表4.4 YX-420型螺旋曝氣器 材質(zhì) 服務面積（m2） 氧轉移率（％） 適用水深（m） 供氣量（m3/min） 不飽和聚酯玻璃鋼 4-8 9.5-11 3-8 0.5-1.3 ② 布置空氣管道 主管道一條，取氣速V＝10m/s（一般取7～14m/s）,則 取D＝80mm，故 (5) 進水出水槽計算 進水槽槽寬0.2m，水深2.9m； 出水槽槽寬0.5m，水深0.8m[8]。 (6) 填料 采用φ25mm塑料蜂窩填料。 分一層，填料高2m，所需填料容積為V 4.5.3 運行結果 滲濾液經(jīng)生物膜法處理后，出水各項指標均達要求，處理效率為90％，具有可行性。 4.6 二次沉淀池 4.6.1 設計說明 本設計采用斜管二沉池，其特點有： （1）設置許多分離元件增加了沉淀面積，從而有效降低了單位面積的負荷，因而懸浮物沉淀下來的更多。 （2）因為有相對較大的濕周以及比較小的水力半徑，故使得雷諾數(shù)大大降低，弗勞特數(shù)則顯著提高，使固、液兩相在層流條件下能夠分離，極大提高了沉淀效率。 （3）顆粒沉降距離較短，沉淀時間相應縮短，所以有效地縮小了沉淀池體積。 流體最小沉速為u0＝1.5m/h＝0.42mm/s，斜管內(nèi)水流的上升流速采用理想沉淀池的水平流速v=4mm/s 斜管傾角θ＝60。 4.6.2 設計計算 圖4.4 斜管沉淀池尺寸圖 1、沉淀池的尺寸 ① Q――過水流量 L――池長 B――池寬 n――斜管效率，60％，取0.6 則 取L=2m，B＝1m ② 斜管間的距離和塊數(shù) 取管長l=1m 故，得 每塊斜管間水平距離，取 斜管塊數(shù)為塊 ③ 水流流經(jīng)斜管時間為： 沉淀時間為，符合要求。 ④ 沉淀池體積計算 沉淀池前端進水部分 后端出水區(qū)長度 沉淀池總長 斜管下部配水區(qū)及中和層高度之和 斜管上部清水區(qū)高度取 斜管上部超高 斜管自身高度 沉淀池貯泥斗采用2個，底坡45 設泥斗上寬1m，下寬0.5m 斗高為 沉淀池總高為： 建筑尺寸為： 2、沉淀池水力條件復核 ① 斷面水力半徑R=過水斷面面積/濕 周過水斷面面積（沉淀單元） 水流濕周 故 ② 雷諾數(shù)Re 因，得雷諾數(shù)為： 弗勞特數(shù)Fr 由于弗勞特數(shù)在10－3～10－4之間，滿足斜管沉淀池的水流穩(wěn)定性和層流的要求。 3、 每日產(chǎn)泥量W 沉淀池的每日污泥量應等于生物接觸氧化池的產(chǎn)泥量。 ① 產(chǎn)泥系數(shù)r＝0.3kg干泥/（kgCOD.d） 設計流量 生物接觸氧化池COD去除量為 產(chǎn)泥量為： ， ② 設污泥含水率為97％，取則每日污泥產(chǎn)量為： 4、選擇污泥泵的計算過程 ① 揚程的確定 采用潛污泵，其揚程必須滿足： h——沉淀池最低水位和所提升的最高水位之差，m。 h1——出水管路的沿程損失（包括局部損失），m。 h2——安全出頭，m 已知h＝2 m，取h2＝0.5m， 取水的流速為u＝2m/s，則出水管直徑為： 取D＝100mm， 則 預算出水管的總長度為：，出口阻力系數(shù)為，采用三個標準彎頭，得： 因 故 得： 則 ② 選擇11/2/1B-AH型渣漿泵： 表4.5 11/2/1B-AH型渣漿泵 型號 流量（m3/h） 揚程（m） 效率（％） 11/2/1B-AH 12.6-28.8 6-58 35 4.6.3 運行結果 經(jīng)斜管二沉池后，絕大部分污泥被去除，出水澄清。 4.7 消毒接觸池 (1) 中心管面積與直徑 f1——中心管截面積，m2； d0——中心管直徑，m； qmax——每一個池的最大設計流量，m3/s； v0——中心管內(nèi)流速，m/s，不宜大于30.0mm/s,這里取10.0mm/s。 , (2) 接觸池的有效接觸高度，即中心管的高度 v——污水在沉淀區(qū)的上升流速，mm/