垃圾填埋场渗滤液处理工艺

课程设计题目：某垃圾填埋场垃圾渗滤液处理工艺设计学院：地理与环境科学学院专业：环境工程学生姓名：李 钊学号：201075050114指导教师：赵学茂目录第一章设计任务书2第二章设计说明书3第三章设计计算书1 1第四章设计总结4 1参考文献5致谢61第一章设计任务书1 设计题目：某垃圾填埋场垃圾渗滤液处理工艺设计2 工程概况某垃圾填埋场日产废水280 吨，要求处理后达标排放，试设计其处理工艺。水质情况如下：项目CODBOD5SS氨氮PH数值2300011000220015006 93 污水的水质及排放标准设计水量为 280t/d，污水水质及排放标准见下表。污水进水水质和排放标准mg/L项 目CODBOD5SS氨氮pH进水水质23000110002200150069排放标准10030302568注：执行 (GB168892008)生活垃圾场填埋控制标准中表2 规定排放标准。4 设计任务设计一座小型垃圾填埋场垃圾渗滤液处理站；编制废水处理厂设计说明书；计算各构筑物和主要建筑物尺寸并编制设计计算书；绘制废水处理站的平面图、高程图。一、设计说明书1 概述1.1 垃圾渗滤液水质特点（ 1）污染物种类繁多： 渗滤液的污染成分包括有机物、 无机离子和营养物质。其中主要是氨、氮和各种溶解态的阳离子、重金属、酚类、丹类、可溶性脂肪酸及其它有机污染物。（ 2）污染物浓度高，变化范围大：在垃圾渗滤液的产生过程中，由于垃圾中原有的、以及垃圾降解后产生的污染物经过溶解、 洗淋等作用进入垃圾渗滤液中，以致垃圾渗滤液污染物浓度特别高， 而且成分复杂。 垃圾渗滤液的这一特性是其它污水无法比拟的，造成了处理和处理工艺选择的难度大。（ 3）水质变化大：垃圾成分对渗滤液的水质影响大。不同的地区，生活垃圾的组成可能相差很大。 相应的渗滤液水质也会有很大差异。 垃圾渗滤液水质因水量变化而变化， 同时随着填埋年限的增加， 垃圾渗滤液污染物的组成及浓度也发生相应的变化。（ 4）营养元素比例失衡：对于生化处理，污水中适宜的营养元素比例是 BOD5：N：P=100：5：1，而一般的垃圾渗滤液中的BOD5/P 大都大于 300，与微生物所需的磷元素比例相差较大。1.2 设计依据、设计范围1.2.1设计依据（ 1）法律法规依据（ 1）中华人民共和国环境保护法（ 2）中华人民共和国水污染防治法（ 3）中华人民共和国污染防治法实施细则（ 4）防治水污染技术政策（2）技术标准及技术规范依据（ 1）城市排水工程规划规范 （GB50318-2000）（ 2）室外排水设计规范（ GBJ14-1987）（ 3）建筑给水排水设计规范 （GBJ15-1987）（ 4）纺织染整工业水污染物排放标准 （GB4287-92）（ 5）地表水环境质量标准 (GB3838-2002)1.2.2 设计范围本设计的设计范围为渗滤液流入污水处理厂界区至全处理流程出水达标排放为止，设计内容包括水处理工艺、处理构筑物的设计、污泥处理系统设计等。1.3 设计原则及设计特点1.3.1设计原则（ 1）针对废水水质特点采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺和设备，最大可能地发挥投资效益， 采用高效稳定的水处理设施和构筑物， 尽可能地降低工程造价；（ 2）工艺设计与设备选型能够在生产过程中具有较大的灵活性和调节余地，能适应水质水量的变化，确保出水水质稳定，能达标排放；（ 3）处理设施设备适用， 考虑操作自动化， 减少劳动强度， 便于操作、维修；（ 4）建筑构筑物布置合理顺畅，减低噪声，消除异味，改善周围环境；（ 5）严格执行国家环境保护有关规定，按规定的排放标准，使处理后的废水达到各项水质指标且优于排放标准。2. 工艺流程及说明2.1 该行业水处理技术概述由于设计进水水质浓度高， 要求污染物去除率较高， 任何单机处理都难以达到出水排放标准。 因此为了有效去除污染物， 本次渗滤液处理设计包括一级预处理、二级生物处理和深度处理。一级预处理主要作用是去除污水中的漂浮物及悬浮状的污染物、调整 pH 值和减轻污水的腐化程度及后处理工艺负荷。 在一般情况下， 物理法和化学法均可作为高浓度废水处理的预处理。预处理一般包扩固液分离、气浮、吹脱、吸附、沉淀、混凝等。其中固液分离能有效去除悬浮物，吹脱法对于氨氮去除率较高。二级生物处理主要作用是去除污水中呈胶体和溶解态的有机污染物， 使出水的有机物含量达到排放标准的要求。 生化处理包括活性污泥法和生物膜法等。 其中 ABR、SBR、氧化沟等处理有机物和氨氮效果较好。深度处理主要作用是进一步去除常规二级处理不能完全去除的污水中的杂质， 实现污水的回收和再利用。深度处理包括膜分离、 混凝沉淀、 离子交换和活性炭吸附等。其中混凝沉淀和活性炭吸附工艺较成熟，且处理效果较好。2.2 工艺方案路线渗沥液处理工艺按流程可分为预处理、生物处理、深度处理和后处理 （污泥处理和浓缩液处理）预处理包括生物法、物理法、化学法等，处理目的主要是去除氨氮和无机杂质，或改善渗沥液的可生化性。生物处理包括厌氧法、 好氧法等，处理对象主要是渗沥液中的有机污染物和氨氮等。深度处理包括纳滤、反渗透、吸附过滤、高级化学氧化等，处理对象主要是渗沥液中的悬浮物、溶解物和胶体等。 深度处理应以膜处理工艺为主， 具体工艺应根据处理要求选择。后处理包括污泥的浓缩、脱水、干燥、焚烧以及浓缩液蒸发、焚烧等，处理对象是渗沥液处理过程产生的剩余污泥以及纳滤和反渗透产生的浓缩液。各处理工艺中工艺单元的选择应综合考虑进水水质、 水量、处理效率、排放标准、技术可靠性及经济合理性等因素后确定。渗沥液处理中，深度处理是难点和重点，也是保证达标及运行管理的关键步骤，关于深度处理方案，做常见三种方案的比较2.3 工艺方案比较2.3.1超滤超滤是一种以筛分为分离原理，以压力为推动力的膜分离过程，过滤精度在 0.005-0.01 m范围内， 可有效去除水中的微粒、胶体、细菌、热源及高分子有机物质。可广泛应用于物质的分离、浓缩、提纯。超滤过程无相转化，常温下操作，对热敏性物质的分离尤为适宜，并具有良好的耐温、耐酸碱和耐氧化性能，能在 60 以下， pH为 2-11 的条件下长期连续使用。系统回收率高，所得产品品质优良，可实现物料的高效分离、纯化及高倍数浓缩。处理过程无相变，对物料中组成成分无任何不良影响，且分离、纯化、浓缩过程中始终处于常温状态，特别适用于热敏性物质的处理，完全避免了高温对生物活性物质破坏这一弊端，有效保留原物料体系中的生物活性物质及营养成分。系统能耗低，生产周期短，与传统工艺设备相比，设备运行费用低，能有效降低生产成本，提高企业经济效益。 系统工艺设计先进，集成化程度高，结构紧凑，占地面积少，操作与维护简便，工人劳动强度低。2.3.2活性炭吸附法与离子交换活性炭是一种多孔性物质，而且易于自动控制，对水量、水质、水温变化适应性强，因此活性炭吸附法是一种具有广阔应用前景的污水深度处理技术。活性炭对分子量在5003 000 的有机物有十分明显的去除效果，去除率一般为 70%86.7%，可经济有效地去除嗅、色度、重金属、消毒副产物、氯化有机物、农药、放射性有机物等。而垃圾渗滤液当中重金属、消毒副产物、氯化有机物、农药、放射性有机物等比较多，采用此方法可以比较全面的去处这些污染物质。2.3.3高级氧化法工业生产中排放的高浓度有机污染物和有毒有害污染物， 种类多、危害大，有些污染物难以生物降解且对生化反应有抑制和毒害作用。而高级氧化法在反应中产生活性极强的自由基，使难降解有机污染物转变成易降解小分子物质，甚至直接生成 CO2和 H2O，达到无害化目的。表 1工艺 超滤处理原理 生物膜法出水水质水质较好难点问题浓缩液难处理；需要加压深度处理工艺方案比较活性炭吸附法与离子交换吸附、离子交换水质较好可经济有效地去除嗅、色度、重金属、消毒副产物、氯化有机物、农药、放射性有机物等。浓缩液较多；且含盐量较高，残留物中的盐分富集对运行影响较大高级氧化法高级氧化和生化同步COD、SS难保证达标渗沥液中大量难以生物降解物质 COD难去除；臭氧加药量需根据水质动态变化，臭氧设备安全性要求较高，对运行人员要求较高净水回收由于超滤对盐分DTRO对盐分的截留，回收回收率高率截留较小，净水回率相对方案一有所降低，而收率较高且比较且下降较快稳定投资情况较高较低较低工艺运行耗能较低，有较多耗能较高，运行管理简单工程及运行经验不足，比较的工程及运行经运行管理较复杂验，运行管理简单设备维护设备维护简单，故需要定期更换老化的活性设备维护较复杂障率较小炭综上所述，考虑各个方面的因素，采用超滤法作为深度处理的少选方法。3 工艺确定3.1 工艺处理流程图进水细格栅调节池初沉池吹脱塔出水消毒池超滤MBRUASB剩余污泥处理污泥污泥浓缩池脱水机房污泥外运3.2主要构筑物说明3.2.1格栅渗滤液经厂内排污管道流到渗滤液处理站。由于属于生活垃圾填埋场渗滤液，其中难免混有较粗大杂质，有可能阻塞后续处理程序中的管道或泵进而影响整个水处理工艺，首先设置格栅除去较粗大的悬浮物和颗粒。根据此次处理的渗滤液的水质水量，只需在渗滤液进入调节池前设置一人工细格栅。3.2.2调节池由于渗滤液的 pH值在 69 左右，因此在吹脱塔前设置一均质调节池I ，向调节池中加碱提高渗滤液pH值至 11 左右，以达到后续吹脱工艺的处理要求，同时对渗滤液水质、水量、酸碱度和温度进行调节，使其平衡。碱性药剂一般为Ca(OH)2、CaO或 NaOH。若采用向废水中加入NaOH，其处理效果好，但是加纯碱的相对处理成本较高。Ca(OH)2 与 CaO均含有杂质，处理时产生一定沉渣，但价格便宜，易于购买。二者相比，生石灰（CaO）较为常见，价格也较便宜，从经济的角度考虑，本设计采用 CaO作为投加药剂。 根据国内很多厂家的处理实例， 在加药间里设置一加药设备，向溶解槽中加入 CaO和自来水得到 Ca(OH)2 溶液，用计量泵向调节池中投加。3.2.3初沉池初沉池可以经济有效的去处污水中的悬浮固体，同时去除一部分呈悬浮状态的有机物，以减轻后续生物处理构筑物的有机负荷。又有一部分混凝沉淀池的作用，所以此处省掉混凝沉淀池。初沉池的处理对象是悬浮物质（SS 可去除 40%50%以上），同时可以去除部分 BOD5（约占总 BOD5 的 20%30%，主要是非溶解性BOD ），以改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD 负荷。本设计应选择竖流式沉淀池。3.2.4吹脱塔吹脱对于高浓度的氨氮有较好的去除效果，渗滤液的pH值在调节池内被调节至 11 左右，以使渗滤液中有更多的游离氨，便于吹脱，然后渗滤液被污水提升泵从调节池提升到吹脱塔中。吹脱塔的接触面积较大，有利于氨氮的吸收。同时设置一吸收塔，将吹脱后的氨气吸收。氨气吹脱塔对氨氮的去除效率在在 60% 95%之间。对 COD去除率约为 25%50%，BOD去除率约为 65%， SS去除率约 50%3.2.5 UASB 升流式厌氧污泥床反应器作为一种高效厌氧反应器，采用悬浮生长微生物模式，独特的气液固三相分离系统与生物反应器集成于一空间，使得反应器内部能够形成大的、 密实的、易沉降颗粒污泥，从而在反应器内的悬浮固体可达到2330g/L。UASB生物反应器的大小受工艺负荷、最大升流速度、废水类型和颗粒污泥沉降性能等的影响，一般通过排放剩余污泥来控制絮体污泥和颗粒污泥的相对比例，反应器的3HRT一般在 0.22d 范围内，其容积负荷为225kgCOD/(md) 。此技术启动期短，耐冲击性好，对于不同含固量污水具有较强的适应能力。3.2.6 MBR 膜生物反应器目前 , 我国污水处理的主流工艺仍然是活性污泥法。但是活性污泥法存在许多的不足之处，如占地面积大，处理的出水水质效果差，不稳定，不利于水资源的利用，能耗高，剩余污泥大，操作复杂等一系列问题。针对与以上的不足，各种新型高效的生物处理技术应运而生，膜生物反应器就在其中。 膜生物反应器是膜分离与生物工艺相结合的新型处理技术。其主要原理就是： 首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。厌氧与好氧结合处理， 与厌氧法相比，好氧处理消耗大量的动力能量，且废水 COD浓度越高，好氧法耗能越多； 好氧处理时有机物转化成污泥的比例远大于厌氧法， 因此污泥处理和处置的费用也高于厌氧法；好氧处理时污泥的生长量大，所以对无机营养元素的要求也高于厌氧法，对于含磷浓度较低的垃圾渗滤液需投加必要的磷。而厌氧工艺处理时间长、占地面积大， 单纯厌氧工艺处理效果不佳，鉴于以上原因， 对高浓度的渗滤液一般都采用厌氧好氧两者结合处理工艺。3.2.7消毒池经过处理后， 渗滤液出水水质已经达标，但是渗滤液中含有细菌、病毒和病卵虫等致病微生物， 因此采用液氯消毒将其杀灭， 防止其对人类及牲畜的健康产生危害和对环境造成污染，使排水达到国家规定的细菌学指标。3.2.8污泥浓缩池污水处理厂的污泥是由液体和固体两部分组成的悬浮液。 污泥处理最重要的步骤就是分离污泥中的水分以减少污泥体积， 否则其他污泥处理步骤必须承担过量不必要的污泥体积负荷。污泥中的水分和污泥固体颗粒是紧密结合在一起的， 一般按照污泥水的存在形式可分为外部水和内部水， 其中外部水包括孔隙水、 附着水、毛细水、吸附水。污泥颗粒间的孔隙水占污泥水分的绝大部分（一般约为 70% 0%），其与污泥颗粒之间的结合力相对较小， 一般通过浓缩在重力的作用下即可分离。 附着水（污泥颗粒表面上的水膜）和毛细水（约10% 2%）与污泥颗粒之间的结合力强，则需要借助外力，比如采用机械脱水装置进行分离。吸附水（5% 8%，含内部水）则由于非常牢固的吸附在污泥颗粒表面上，通常只能采用干燥或者焚烧的方法来去除。内部水必须事先破坏细胞，将内部水变成外部水后， 才能被分离。第三章设计计算书1 细格栅的设计说明、计算1.1 细格栅设计说明：（1） 按形状，格栅可分为平面格栅和曲面格栅两种；按栅条净间隙，可分为粗格栅（ 50100mm）、中格栅（ 1040mm）、细格栅（ 310mm）三种；按清渣方式，可分为人工清除格栅和机械清除格栅两种。（ 2）当格栅设于污水处理系统之前时，采用机械清除栅渣，栅条间隙为1625mm；采用人工清除栅渣，栅条间隙为2540mm。（3）过栅流速一般采用0.6m/s1.0m/s 。（4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4m/s0.9m/s 。（5）格栅倾角一般采用采用4575。（6）通过格栅的水头损失一般采用0.08m0.15m。（7）机械格栅不宜少于 2 台，如为 1 台时，应设人工清除格栅备用。（8）格栅间隙 16mm25mm，栅渣量 0.10m3 0.05m3 栅渣 /10 3 m3 污水，格栅间隙 30mm50mm，栅渣量 0.030.10m3 栅渣 /10 3 m3 污水。（9）在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2 m 3），一般采用机械清渣。小型污水处理厂也可采用机械清渣。本工程设一道细格栅，取栅条间隙为6mm，采用机械清渣方式。1.2 细格栅设计计算：1.2.1设计流量：（ 1）平均日流量： Q=280t/d=280m3/d=3.241 10-3 m3/s（ 2）设计最大流量：取污水总变化系数 Kz=1.5Qmax= Q KzQmax =3.241 10-3 1.5 m 3/s=4.8615 10-3 m3 /s1.2.2设计参数：栅条间隙 b=6mm；栅前流速 1 =0.7m/s ；过栅流速 v=0.8m/s ；栅条宽度 s=0.01m；格栅倾角=60；栅前部分长度 0.5m；3栅渣 /1033栅渣量 W1=0.1 mm 污水。1.2.3设计计算：（ 1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式：2B1 v1Q max23式中： Qmax设计流量， m/s ；B1栅前槽宽，m； 1栅前流速，m/s2Q计算得：栅前槽宽B1=max= 0.12mV1栅前水深 h=B1 /2=0.06m（ 2）栅条间隙数 nnQ maxsin(4.3)bhv式中： n栅条间隙数；3Qmax设计流量， m/s ；格栅倾角，=60；b 栅条间隙，m；h 栅前水深，m； 过栅流速， m/s。计算得： 栅条间隙数 n= 4.861510 3 sin 60。 = 16.71 取 n=176 10-30.06 0.7（ 3）栅槽宽度 BB=s(n-1) + bn式中： B栅槽宽度， m；s 栅条宽度， m；n 栅条间隙数；b 格栅间隙， m。采用栅条规格为 10 50mm，即 s=0.01m计算得：栅槽宽度B=0.01（ 17 1）+0.006 17=0.262m（ 4）通过格栅的水头损失h1h 1 = k h02h0sin2g(4.6)4 / 3sb式中： h1通过格栅的水头损失，m；h0计算水头损失， m；g重力加速度， 9.81m/s 2 ；k系数，格栅受栅渣堵塞时，水头损失增大的倍数，一般取k=3； 阻力系数，其值与栅条的断面形状有关；格栅倾角，=60；形状系数，当栅条断面为矩形时，=2.42 ；s栅条宽度， m；b格栅间隙， m。计算得：过栅水头损失4 / 34/3sv 22.420.010.82h1bsin30.006sin 60 0.40 mk29.812g（5）进水渠道渐宽部分的长度L1L 1BB12 tan 1式中： L1进水渠道渐宽部分的长度，m；1 进水渠道渐宽部分的展开角度，一般取1 =20 ；B栅槽宽度， m；B1栅前槽宽， m。0.2620.12计算得：进水渠道渐宽部分的长度L1=2 tan 20。 =0.195m（ 6）出水渠道渐窄部分长度L2L 1L 22式中： L1进水渠道渐宽部分的长度，m；L2出水渠道渐窄部分的长度，m。计算得： 出水渠道渐窄部分长度0.1950.0975 mL22（ 7）栅后槽总高度HH=h+h1+h2式中： H栅后槽总高度， m；h栅前水深， m；h1通过格栅的水头损失，m；h2栅前渠道超高，一般取0.3m。计算得：栅后槽总高度H=0.06+0.40+0.30=0.76m（ 8）栅槽总长度 LL=L1+L2+1.0+0.5+H 1tanH1=h+ h 2式中： L栅槽总长度， m；L1进水渠道渐宽部分的长度，m；L2出水渠道渐窄部分的长度， m；H1栅前渠中水深， m；h栅前水深， m；h2栅前渠道超高，一般取 0.3m；1.0栅后部分长度， m；0.5栅前部分长度， m；格栅倾角，=60.计算得：栅前渠中水深 H1=0.06+0.3=0.36m栅槽总长度 L=0.195+0.0975+1.0+0.5+0.40 。 =2.023mtan 60（ 9）每日栅渣量 WQ max W186400W1000K z3式中： W每日栅渣量， m/d ；W333污水；1栅渣量， m 栅渣 /10 mKz污水总变化系数，取Kz =1.5 。计算得：每日栅渣量W=4.861586400 =0.028 m 3 / d 0.21.5100003m/d所以选择人工清渣。2 调节池设计说明及计算：2.1 调节池设计说明：调节池可以调节水量和水质， 调节水温及 pH。本次调节池设计为钢筋混凝土结构，采用矩形池型。采用停留时间法进行设计计算，本次设计采用停留时间 t=6h.本次设计设置一个调节池，一个用于吹脱塔前，用石灰调节pH 值至11，增加游离氨的量，使吹脱效果增加，去除更多的氨氮。另一个用于吹脱塔后，用酸将 pH值降低至 8 左右，达到后续生物处理所适宜的范围。调节池示意图如图 2.2 所示。2.2 调节池设计计算：2.2.1调节池容积：（1）每日处理废水总量（即设计最大水量）： Q0=2801.5=420m3/d（ 2）最大时平均流量： Qh=420/24=17.5 m 3/h（ 3）停留时间： t=6h（ 4）调节池容积：V= Qh t3式中： V调节池容积， m；3Qh最大时平均流量，m/h ；t 停留时间， h。计算得：调节池容积3V=17.56=105m2.2.2 调节池尺寸：调节池的有效水深一般为1.5m2.5m12 ，设该调节池的有效水深为2.5m，调节池出水为水泵提升。采用矩形池，调节池表面积为：AVH2式中： A调节池表面积， m；3V调节池体积， m；H 调节池水深， m。计算得：调节池表面积1052A=42 m2.5取池长 L=6m，则池宽 B=5m。考虑调节池的超高为 0.3m，则调节池的尺寸为： 6m 5m2.8m=84 m3，在池底设集水坑，水池底以 i=0.01 的坡度滑向集水。3 初沉池本设计采用竖流式初次沉淀池3.1 设计参数池子直径（或正方形的一边）与有效水深之比不大于3.0 ，池子直径不宜大于 8.0m，一般采用 4.0 7.0m。中心管流速不大于30mm/s,本设计中取 V0=28mm/s中心管下口设有喇叭口和反射板，反射板板底距泥面至少0.3m；喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35 倍；反射板的直径为喇叭口的1.3 倍，反射板表面积与水平面的倾角为17。中心管下端至反射板表面之间的缝隙高在0.25 0.50m 范围内，缝隙中污水流速在初沉池中不大于30mm/s,本设计中取 v1 =25mm/s。当池子直径小于7.0m 时，处理出水沿周边流出，当直径D 7.0 时，应增设辐流式集水支渠。排泥管下端距池底不大于0.20m，管上端超出水面不小于0.40m。浮渣挡板距集水槽0.25 0.50m, 高出水面0.10 0.15m，淹没深度0.30 0.40m。3.2 设计有关公式(1) 中心管面积Qmaxfv023f- 中心管面积（ m） qmax- 每次最大设计流量（ m/s ）v0 - 中心管内流速（ m/s）(2) 中心管直径d4f0d - 中心管直径（ m）0(3) 中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3Qmaxv1d1h3 - 中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度（m）d1 - 喇叭口直径（ m）(4) 沉淀部分有效断面积QmaxFv02F- 沉淀部分有效断面积（ m）D4 Ff(5) 沉淀池直径D-沉淀池直径（ m）(6) 沉淀部分有效水深h2 vt3600h2- 沉淀部分有效水深（ m）t-沉淀时间（ h）v- 污水在沉淀池中流速（ m/s）(7) 沉淀部分所需总容积Qmax C1C2 86400100TV100p0K ZT-两次清除污泥相隔时间（ d）- 污泥密度（ t/m 3）约为1P0- 污泥含水率（ %）K z- 生活污水流量总变化系13）23）数 C- 进水悬浮物浓度（t/mC - 出水悬浮物浓度（t/m(8) 圆截锥部分容积V1h 5 ( R 2Rrr 2 )3V1-3R-圆截锥上部半径（ m）圆锥部分容积（ m）5污泥室圆截锥部分的高度（ m） r-圆截锥下部分半径（ m）h -(9) 沉淀池总高度H=h +h +h +h +h12345H- 沉淀池总高度（ m）h4- 缓冲层高度（ m）h 1 - 超高（ m）3.3 设计有关计算（ 1）设中心管内流速 v0=0.02m/s ，则池子最大设计流量 : 中心管面积：Qmax4.8615f0.243 m / sv00.02中心管直径：d04 f /40.243/3.140.5563(m)（ 2）中心管嗽叭口与反射板之间的缝隙高度：v1=0.01m/sd1=1.35d 0 =1.351.1=1.48(m),h3 =Q max /v1 d1 =4.8615/(0.01 3.14 1.48)=0.11(m)（ 3）沉淀部分有效断面积：设表面负荷 q2.5m3 / m2h则 v2.5/36000.0007(m/ s)2F=Qmax/v=4.8615/0.0007=6.945(m)沉淀池直径：4( F f )4(6.945 0.243)D9.157( m) ，采用 D=9.2m。3.14(4) 沉淀部分有效水深：设 t=1.5h,h2 =vt3600=0.0007 1.53600=3.8(m)D h29.2 3.82.423 ( 符合要求 ) 。(5) 校核集水槽出水堰负荷：Qmax1000 4.8615D0.2064 2.9(L / s) （符合要求）3.14 7.5(6) 污泥斗容积圆锥体下底直径为0.4m，污泥斗斜壁与水平面的夹角为55 0 ，则：污泥斗高度h5 ( R r )tan55 0(3.75 0.2)tan55 05(m)V1h5 (R2Rr r 2 )3.14 5(3.7523.75 0.2 0.22 )3377.9(m3 )21.5(m3 )(1) 沉淀池总高度 H设池子保护高度h1=0.3m, 缓冲高度 h4=0.3m, 则H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.8+0.11+0.3+5=9.51m4 吹脱塔：4.1 设计说明：吹脱塔是利用吹脱去除水中的氨氮，在塔体中，使气液相互接触，使水中溶解的游离氨分子穿过气液界面，向气体转移，从而达到脱氮的目的13 。NH3 溶解在水中的反应方程式为：+-NH3+H2ONH4 +OH从反应式中可以看出，要想使得更多的氨被吹脱出来，必须使游离氨的量-增加，则必须将进入吹脱塔的废水 pH 值调到碱性，使废水中 OH量增加，反应向左移动，废水中游离氨增多，使氨更容易被吹脱。所以在废水进入吹脱塔之前，用石灰将 pH值调至 9，使废水中游离氨的量增加，通过向塔中吹入空气，使游离氨从废水中吹脱出来。吹脱塔内装填料，水从塔顶送入，往下喷淋，空气由塔底送入，为了防止产生水垢，所以本次设计中采用逆流氨吹脱塔，采用规格为2525 2.5mm的陶瓷拉西环填料乱堆方式进行填充。吹脱塔示意图如图2.4.1 所示。4.2. 设计参数：设计流量 Qmax=420 m3/d=17.2 m 3/h=4.861 10-3 m3 /s32设计淋水密度 q=100 m/ （md）33气液比为 2500m/m 废水4.3 设计计算：（ 1）吹脱塔截面积A Qmaxq2式中： A吹脱塔截面积， m；3Qmax设计流量， m/d ；32q设计淋水密度， m/ （md）。420计算得：吹脱塔截面积A=4.2 m 2吹脱塔直径 D=A（设计中取）=2.312 m（ 2）空气量33设定气液比为 2500 m /m 水，则所需气量为：533420 2500=10.5 10 m /d=12.15m /s（ 3）空气流速 v=12.15/3=4.05m/s（ 4）填料高度采用填料高度为 5.0m，考虑塔高对去除率影响的安全系数为 1.4 ，则填料总高度为 51.4=7.0 m.4 UASB反应器4.1 设计说明UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。它的污泥床内生物量多， 容积负荷率高， 废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。4.2 设计参数（ 1）设计参数选取如下：容积负荷（ Nv） 6.0kgCOD/(m3d) ；污泥产率 0.1kgMLSS/kgCOD；产气率 0.5m3/kgCOD（2）设计水质表 2.2 UASB 反应器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质 (mg/l)23000110002200去除率（ %）759087出水水质 (mg/l)57501100286（3）设计水量33-3 3Q 280m/d=11.67m /h=3.24110 m/s4.3 设计计算（1）反应器容积计算UASB有效容积：V 有效 QS0N v式中：Q-3设计流量， m/sS -进水 COD含量 ,mg/l0Nv-容积负荷 ,kgCOD/(m3 d)-3V 有效 230003.241 10 /6.03=12.42m将 UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好取水力负荷 q0.8m 3/(m 2h)则A=Q =11.67/0.8=14.6m 2qh=V 12.42/14.6=0.85mAD(14.6/3.14)1/2=2.16m取 D=2.16m则实际横截面积为A2 =3.14 2.162=14.65m实际表面水力负荷为q1 =Q/ 11.67/14.65=0.791.0故符合设计要求（ 2）配水系统设计2本系统设计为圆形布水器，一个UASB反应器设 36 个布水点池子流量： 11.67m3 /h布水系统设计计算草图见下图2.3 ：圆环直径计算：每个孔口服务面积为:a0.41m22a 在 0.3 1m之间，符合设计要求（3）三相分离器设计设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同， 主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求：1）沉淀区水力表面负荷 1.0m/h2）沉淀器斜壁角度设为 50 , 使污泥不致积聚，尽快落入反应区内。3）进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速2m/h4）总沉淀水深应大于1.5m5）水力停留时间介于1.5 2h如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果沉淀器（集气罩）斜壁倾角50沉淀区面积为：A= D2 =3.14 2.16 2=14.65m2表面水力负荷为：q=Q/A=11.67/14.65=0.791.0符合设计要求。回流缝设计取 h1=0.3m,h2 =0.5m,h3=1.5m如图 2.4 所示： b1 =h3/tg 式中：b1 -下三角集气罩底水平宽度， m;-下三角集气罩斜面的水平夹角；h3 -下三角集气罩的垂直高度， m;b1=1.5tg 50=1.26mb2=9.5-2 1.26=6.98m下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速 V1 可用下 式计算：V1=Q/S11式中：Q-31反应器中废水流量， m/h ；S-下三角形集气罩回流逢面积，21m；12V = (208/4)/(3.14 6.98 /4)=1.36m/hV12m/h, 符合设计要求上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2) 可用下式计算：V212，=Q/S式中：Q 13-反应器中废水流量， m/h ；S2-上三角形集气罩回流逢之间面积，2m；取回流逢宽 CD=1.4m,上集气罩下底宽 CF=7.8m则 DH=CDsin50 =1.07 mDE=2DH+CF=2 1.07 +7.8=9.94mS2 =(CF+DE)CD/2=39.0m2则 V2= Q 1/S2 =208/(4 39.0)=1.33m/hV1净水的 , 故取 =0.02g/cm s由斯托克斯工式可得气体上升速度为：r g2Vb =(r 1 - r g ) d-32= （0.95 9.81 （ 1.03-1.2 10 ） 0.01 ） / （ 180.02 ）=9.58m/hVa=V2=1.33m/h则：Vb =9.58/1.33=7.20,BC =2.18/0.64=3.41VaABVb BC , 故满足设计要求。VaAB（4）出水系统设计采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m, 槽高 0.2m（5）排泥系统设计产泥量为： 18600.75 0.1 500010-3 =697.5 kgMLSS/d每日产泥量 697.5kgMLSS/d，则每个 USAB日产泥量 174.38kgMLSS/d, 可用150mm排泥管，每天排泥一次。（ 6）理论上每日的污泥量W=Q*(C0-C1)/1000(1-0.97)式中：Q -3设计流量， m/dC0 -进水悬浮物浓度， mg/LC1 -出水悬浮物浓度， mg/LP0 -污泥含水率， %W=280*(175-22.75)/(1000*1000(1-0.98)=2.31m3/d（7）产气量计算每日产气量： 1860 0.75 0.5 28010-3 =195.3m3/d5 MBR膜生物反应器5.1 设计说明MBR工艺的设计应主要包括生物反应器设计参数选取、泵系统选择、膜组件选择等几个方面。MBR工艺的设计应主要包括生物反应器设计参数选取、泵系统选择、膜组件选择等几个方面。（ 1）生物反应器参数的选取。采用 MBR工艺处理城市污水，污泥负荷、体积负荷已不再是制约处理效果的重要指标。根据中试运行的经验 , 可将水力停留时间 HRT、污泥停留时间 SRT作为 MBR工艺生物反应器单元的设计依据，因为这样不仅能确保工艺操作的长期稳定性，而且能简化设计过程。（ 2）泵系统选择。 MBR工艺中加压泵的特点是扬程高、流量小；而循环泵则要求扬程低、流量大。考虑到加压泵和循环泵并联工作的需要，两种泵的扬程必须相等，即 H