某生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理工艺设计

陕西理工学院毕业设计某生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理工艺设计作者：张欢乐（陕西理工学院化学与环境科学学院环境工程1102班 陕西 汉中 723000）指导教师：刘瑾 摘要 ：垃圾填埋过程中伴随有垃圾渗滤液的产生，垃圾渗滤液是种特别难处理的并且有毒有害的高浓度有机废水,这种废水的处理是当前必须首要解决的问题，若这种有机废水不能得到有效处理不仅会引起地表水、地下水以及土壤的严重二次污染, 而且相应的生态系统和人体健康也受到很大威胁。 本设计处理量为150吨每天。采用上流式厌氧污泥反应床（UASB)-生物接触氧化池组合工艺，并且对吹脱塔、上流式厌氧污泥反应床（UASB)、生物接触氧化池等主要构筑物进行设计说明和计算。该工艺技术成熟、操作简单占地面积小、投资少、运行费用低、处理效果稳定，经处理后渗滤液经处理后出水水质标准可达到中华人民共和国污水综合排放标准（GB8978-1996）中规定一级标准。 关键词：垃圾渗滤液，氨氮，生物接触氧化 A Landfill Leachate Treatment Process DesignZhang Huanle(Grade10,Class2, College of Chemical & Environment Science,Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000, Shannxi)Tutor: Liu JingAbstract：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目录引言11概述21.1 垃圾渗滤液特征21.2 垃圾渗滤液的处理方法介绍21.2.1 生物法处理渗滤液21.2.2 物化法31.2.3 土地法42.设计依据和设计内容52.1 设计背景资料52.2设计水量水质和排放标准52.3设计依据52.4设计原则53.2处理工艺选择63.2.1工艺流程图63.3流程各结构说明73.3.1调节池73.3.2初次沉淀池73.3.3 氨氮吹脱塔73.3.4 上流式厌氧污泥床反应器73.2.5 生物接触氧化池73.3.6 二次沉淀池83.3.7 消毒接触池83.3.8 污泥浓缩池84 处理工艺设计计算104.1 调节池104.1.1设计说明104.1.2 设计计算104.1.3 运行结果124.2 初次沉淀池124.2.1 设计说明124.2.2 设计计算124.2.3 运行结果144.3 吹脱塔144.3.1 设计说明144.3.2 设计计算144.2.3 运行结果154.4 上流式厌氧污泥床（UASB）154.4.1设计说明154.4.2 设计计算154.4.3 运行结果164.5 生物接触氧化池174.5.2设计计算174.5.3 运行结果194.6 二次沉淀池194.6.2 设计计算194.6.3 运行结果224.7 消毒接触池224.8 污泥浓缩池234.8.1 设计说明234.8.2 设计计算234.8.3 运行结果255 总体布置275.1平面布置275.2 高程布置275.2.1 高程布置原则275.2.2 高程损失计算275.2.3 高程布置结果286.总结29参考文献30第 6 页 共 44 页引言 生活垃圾的产量日趋增加，给环境与居民健康都带来了很大的影响。因此，如何对生活垃圾采取相对应的对策和方法进行处置，已成为刻不容缓的大事。 目前，国内外生活垃圾的处置主要有焚烧、卫生填埋、地表堆放、堆肥等。垃圾填埋之所以得到广泛应用主要是因为垃圾填埋技术成熟、处理费低、管理和运输方便。 因垃圾填埋而产生的垃圾渗滤液是种特别难处理的并且有毒有害的高浓度有机废水,这种废水的处理是当前必须首要解决的问题， 若这种有机废水不能得到有效处理不仅会引起地表水、地下水以及土壤的严重二次污染, 而且相应的生态系统和人体健康也受到很大威胁。 垃圾渗滤液处理问题已经是国内外环境科学工作者广泛关注的问题。1概述 1.1 垃圾渗滤液特征 垃圾渗滤液的主要来源包括直接降水、垃圾填埋过程中发酵产生的水分以及喷洒用水、灌溉等;渗滤液成分主要取决于垃圾的成分、填埋时间、气候条件等多种因素。一般来说,垃圾渗滤液具有如下特性1： 1、水质复杂，危害性大。 根据实验测定，垃圾渗滤液中有近百种有机化合物，其中20多种已经被我国和美国EPA环境列入优先控制污染物的黑名单中。除此之外，渗滤液中还含有10多种金属和植物营养素(氨氮等)，水质成分非常复杂。 2、CODCr和BOD5浓度高。 3、金属含量高。 4、氨氮含量高、含盐量高。 5、色度深且有恶臭。 因此必须考虑脱色处理，臭味给运行操作带来的负面影响。 6、微生物营养元素比例失调。 垃圾渗滤液通常有机物和氨氮含量高，而磷元素较为缺乏，其C/P比较大，C/N比较小，NH3-N含量过高。加上碱度高，对厌氧消化不利。磷元素的缺乏也影响系统的稳定。 7、水质变化大。 填埋时间是影响渗滤液水质的主要因素。渗滤液BOD与COD的比值一般在0.40.75之间，采用生物处理法的处理效果良好。随填埋时间的增长，垃圾层逐渐稳定，垃圾渗滤液中的有机物浓度逐渐降低，其BOD/COD值甚至可低于0.1。以上信息说明生物法处理垃圾渗滤液的效率与渗滤液的填埋龄存在线性关系，填埋龄不断增加处理效率在逐渐降低，后面处理构筑物的负荷渐渐加大。1.2 垃圾渗滤液的处理方法介绍 1.2.1 生物法处理渗滤液 生物法是渗滤液处理中最常用的方法，因为其运行费用较低、处理效率高，不会出现化学污泥等造成二次污染等诸多有点而被世界各国得以广泛选用。稳定塘、活性污泥法、生物转盘、厌氧固定膜生物反应器等是当前生物法主要的几种工艺形式。 1、 活性污泥法 活性污泥法是污水处理的一种方法。活性污泥法讲的就是是在借助人工条件对污水中的微生物群体进行连续混合和培养，直到最终形成悬浮态的活性污泥为止。根据活性污泥的生物作用，在好氧条件下，分解去除污水中有机污染物，使污泥和水达到分离，绝大数的污泥回流到生物反应池，剩余污泥排出活性污泥系统。美国和德国的垃圾填埋场渗滤液处理采用了活性污泥法，通过垃圾填埋场的实际运行结果可以了解到，通过提高污泥浓度来降低污泥的有机负荷可以获得令人满意的处理效果。如美国宾州的Fall Township污水处理厂，它的垃圾渗滤液进水的CODcr、BOD5、氨氮的浓度是一般污泥的质量浓度的3到6倍。体积有机负荷为1.87kgBOD5/（m3d），F/M为0.150.31kgBOD5/kgMLSSd）时，BOD5的去除率可达97；在体积有机负荷为0.3kgBOD5/（m3d），F/M为0.03005ksBOD5/（kgMLSSd）时，BOD5的去除率就变为92。该厂的数据证明，适当的提高活性污泥的质量浓度，让F/M为0.030.31（kgBOD5/（kgMLSSd）之间的话，采用活性污泥法垃圾渗滤液可以得到有效处理。2、 稳定塘 稳定塘是一种利用天然净化能力对污染水质进行处理的构筑物的总称。主要利用菌藻的共同作用来是废水进行净化。 稳定塘处理工艺的优点有:（1）不但能够充分利用地形，因地而建立相应的稳定塘，而且建造稳定塘的结构简单，建设费用低。（2）有效实现了污水资源化和污水回收与再利用，最终水循环利用得到体现，不但节省了水资源，而且获得了经济收益。（3）处理能耗低，运行维护方便，成本低。（4）美化环境，形成生态景观。（5）污泥产量少。稳定塘处理工艺缺点有:（1）占地面积过多。（2）气候对稳定塘的处理效果影响较大。（3）若设计或运行管理不当，则会造成二次污染。3、 生物转盘原理: 生物转盘去除废水中有机污染物的机理与生物滤池大致相同，但构造形式却全然不同。 生物滤池中的生物膜为固定式，相反的在生物转盘中的生物膜则是处于运动状态。表面附着有生物膜的盘片通常作为生物转盘的核心处理装置。典型的生物转盘通常由安装在水平轴上的诸多间距很小的圆盘或者多角盘片组成，完全浸没于半圆形槽的废水中的盘片面积约4045。生物转盘旋转时，生物膜与废水及空气交替接触。优点：生物转盘采用了纸质叠层波纹体材料作盘片,有占地面积小、能耗较低、处理效率高、管理方便、操作简单等优点。缺点：生物膜荣易脱落、处理效率低下、能耗相对较高是目前生物转盘所存在的几个明显缺点。Pitea渗滤液处理厂采用的就是生物转盘处理垃圾渗滤液，该厂的设计规模500 m3/d，设计转盘表面积为3000m2，平均设计负荷4.8gNH3N/（m2d）。该厂主要通过对填埋场气体的加热从而使进人生物转盘的渗滤液温度稳定在一定范围（20左右），取得了较好的处理效果。Pitea填埋场生物转盘是好氧生物反应器应用的典例，相反的英国Britannia填埋场则是运用厌氧固定膜生物反应器处理垃圾渗滤液取得了良好的处理效果的实例。4、厌氧生物处理 厌氧生物处理指的是在厌氧条件下，废水中有机化合物经过多种微生物的共同作用，最终转化位二氧化碳、甲烷、水等的过程。本设计主要介绍厌氧生物处理的上流式厌氧污泥床反应器（UASB）。上流式厌氧污泥床反应器（UASB），构造特点是集生物反应、沉淀、气体分离和收集于一体，结构紧凑、处理能力大、无机械搅拌装置等，不仅用于处理高、中浓度的有机废水，还可以处理一般浓度废水。 除此之外，还有厌氧膨胀颗粒床反应器（EGSB），是在上流式厌氧污泥床(UASB)反应器研究成果的基础上，开发的第三代超高效厌氧反应器。 1.2.2 物化法 以前仅仅用在处理填埋时间较长的生活垃圾中排出的渗滤液，如今随着渗滤液控制排放标准的严格化，物化法也用来处理新鲜的渗滤液，已经是渗滤液后处理工艺中常用的方法之一。物化法一般包括絮凝沉淀、活性炭吸附、膜分离和化学氧化法等。物化法处理成本相对较高，故大量的渗滤液的处理一般不采用物化法。1、絮凝沉淀实验证明；对经过生物处理的渗滤液进行絮凝沉淀时（通常采用的絮凝剂是铁盐或铝盐），即使在（BOD5）很低（25 mgL）的情况下，CODcr的去除率有50之高，反应过程中最佳的pH值因絮凝剂不同而变化，其中铁盐为4.54.8，铝盐为5.05.5，最小的加药量在250500 g/m3之间。 絮凝沉淀工艺会产生大量的化学污泥；出水的pH值较低，含盐量高；氨氮的去除率较低等。因而即使絮凝沉淀有可观的处理效率，但是选用时还是要仔细考虑。 2、 反渗透 反渗透常常用于渗滤液的后处理中，反渗透能够去除中等分子量的溶解有机物。反渗透工艺越来越广泛应用主要因为反渗透具有高效性、模块化和易于自动控制的优点，但是小分子量的物质的截留效率相对较差（例如氨、小分子的有机卤代物等）是目前反渗透用于渗滤液处理存在的问题所在。高浓度的有机物是造成膜污染和膜表面结垢等问题得主要缘由所在。3、 活性炭吸附处理填埋时间长或经过生物预处理后的渗滤液一般选用活性炭吸附处理，它和反渗透一样能够去除中等分子量的有机物质。早在20世纪70年代在欧洲的实验室研究就已经证明，CODcr的去除率通常为5060，但是添加石灰石作预处理材料的话，CODcr去除率很大程度提高，可达80之高。可见活性炭吸附中的效果十分明显，但是在活性炭处理较多渗滤液后活性炭的吸附作用就会开始下降。活性炭吸附作用存在一定的曲线关系。4、 化学氧化化学氧化工艺不仅能够彻底地消除污染物，而且不会产生絮凝沉淀工艺中产生的污染物被浓缩的化学污泥。该工艺一般用在废水的消毒处理方面，很少使用在有机物的氧化这方面，主要是因为投加药剂量很高会带来诸多的经济问题。但考虑使用化学氧化工艺对渗滤液中一些难控制的有机污染物进行处理。 氯气、次氯酸钙、高锰酸钾和臭氧使最常用的化学氧化剂。本工艺采用氯气作为化学氧化剂。 1.2.3 土地法 土地法就是土壤灌溉法，最早人类便采用土地法来进行废水、污水的处理。渗滤液处理方法一般过程为先将渗滤液收集集中，然后再通过喷灌使渗滤液回流到填埋场。循环填埋场的渗滤液因为有垃圾湿度的增加，从而生物活性相应得到提高，最终加速甲烷生产和废物的分解。其次喷灌中的蒸发作用会使得使渗滤液的体积减小，有助于废水处理系统的运转，且可节约能源费用。2.设计依据和设计内容 2.1 设计背景资料 生活垃圾组分上具有有机成分高、可回收物质少，热值高(7.84MJ/Kg)等特点。垃圾渗滤液的性质与多种因素有关主要包括：垃圾的种类、性质以及及填埋方式，并且垃圾渗滤液的化学成分变化非常大，其浓度和性质与时间有着较为明显动态曲线变化关系。垃圾渗滤液的特征主要是:有机物浓度高、成份相对复杂、含有重金属离子及大量病毒以及致病菌等。 2.2设计水量水质和排放标准该生活垃圾填埋场的设计处理量为150t/d,本设计进水水质如表2.1表2.1设计进水水质 单位:（mg/L）项目SS COD BOD5 NH3-N pH 色度 进水水质300-6001500-70001000-3000400-8006-82000经处理后要求出水水质达到中华人民共和国污水综合排放标准（GB18918-2002）中一级标准。出水水质各参数情况如表2.2：表2.2出水水水质 单位:（mg/L）项目SS COD BOD5 NH3-N pH 色度 出水水质 70 10030156-9402.3设计依据 中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国污水综合排放标准（GB89781996） 生活杂用水水质标准（CJ25.1-89） 城市生活垃圾卫生填埋技术标准（GJJ17-88） 生活垃圾填埋污染控制标准（GB16889-1997） 室外排水设计规范（GB500142006） 给水排水设计手册 地表水环境质量标准（GB3838-2002） 2.4设计原则 严格执行国家有关环境保护的各项法规。 选用的处理工艺保证先进、成熟、合理、可靠、节能，确保处理水量及质量排放达到标准。 对于工艺中所采用的设备要求工况稳定，能耗低，完全能满足生产要求； 在整体改造思路中尽量使全套污水处理系统自动化水平最大化。 流程布局合理，整体感强，外观装饰美观大方，环境绿化优美。 在上述前题下，做到投资少，运行费用低。 3 垃圾渗滤液处理工艺分析及介绍 3.1 处理工艺 典型的废水生物处理工艺的特点和比较如表3.1:表3.1 典型工艺比较处理工艺主要技术、特点推流式活性污泥法曝气池废水浓度存在梯度，降解推动力大，效率高。会出现池首曝气不足，池尾曝气过量的现象。增加动力费用，适用于工业废水水解酸化组合具有较好的抗冲击负荷能力，可以改变污水中有机物形态及性质，有利于后续好氧处理，在低温下仍然有较好的去除效果阶段曝气活性污泥法沿池长多点进水，有机负荷分布均匀；供氧量均化；充分利用空气。进水如果不混合均匀，处理效果会下降生物接触氧化池生物接触氧化法体积负荷高，处理时间短，出水水质好且稳定，动力消耗低，无污泥膨胀问题SBR运行管理简单，造价低，耐冲击负荷，出水好，可抑制活性污泥丝状菌膨胀，可以脱氮除磷，适用各种废水上流式厌氧污泥床工艺反应器的有机负荷很高；反应器上部设置的三相分离器，有效的将固、气、液三相进行分离；污泥颗粒化后使反应器抗冲击负荷性大大提高厌氧折流板反应器工艺将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统CAST反应池将生物选择器与传统的SBR反应器相结合的产物。进水端可以连续进水，运行稳定；脱氮除磷效果显著 3.2处理工艺选择 垃圾渗滤液由于成分极其复杂，采用单一的方法很难使渗滤液处理达标。所以，一般需要不同类型工艺方法组合处理，才能做到达标排放的要求。不同类型方法的组合大部分采用的事生物法或土地法作为预处理，然后用物化法作为后处理。本设计采用上流式厌氧污泥反应床与生物接触氧化池相结合的方法来对渗滤液进行处理。 3.2.1工艺流程图图3.1 渗滤液处理工艺流程3.3流程各结构说明 3.3.1调节池垃圾渗滤液的水质、水量受降雨量、地表径流、地表回流等的影响而变化不定。此外，渗滤液的氨氮含量高达800mg/L，严重影响其生化降解性能。为保证后续处理的稳定性以及垃圾渗滤液的可生化性，必须设有一均质均量调节池。渗滤液经过较长时间的停留后，其水质、水量趋于平稳。经过处理后的渗滤液中难以降解的有机物会通过厌氧菌、兼性菌、好氧菌等微生物的作用，转化为能够有效降解的有机物，从而渗滤液的可生化性进一步得到提高。 3.3.2初次沉淀池初沉池处理的对象是悬浮物质（约可去除40%-55%以上），同时可去除部分BOD5(约占BOD5的20%-30%，主要是悬浮性的BOD5),可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷2。 3.3.3 氨氮吹脱塔 垃圾渗滤液中存在严重的营养平衡失调，严重影响了垃圾渗滤液自身的生化降解性能，因此要保证生物法处理工艺的正常运行，就必须通过降低垃圾渗滤液中氨氮的含量，曝气法、氨氮吹脱塔是常用的脱氮工艺。吹脱前投加碱剂对渗滤液进行预处理，使pH上升到11左右。现采用吹脱塔脱氨氮。 3.3.4 上流式厌氧污泥床反应器 对进入上流式厌氧污泥反应床前的渗滤液进行加酸预处理，会使pH下降到7左右，从而方便后续处理中微生物的生存。 3.2.5 生物接触氧化池 工艺原理:生物滤池是生物接触氧化技术发展的基础，从生物膜固定和污水流动这方面来讲，它类似于生物滤池，但是从污水充满曝气池和采用人工曝气看，它又与活性污泥法相类似。所以生物接触氧化法兼有生物滤池法和活性污泥法的优点。在生物接触氧化法中，微生物主要以生物膜的状态附着在填料上，但又有部分絮体或碎裂微生物膜悬浮于所处理水中。起初，填料表面附着有稀疏细菌，随着细菌的不断繁殖，在具有溶解氧得情况下，生物膜就会逐渐加厚。废水中的溶解氧和有机物渐渐地扩散到生物膜内，并且好氧菌所利用。当生物膜长到一定厚度时，溶解氧就无法再向生物膜内扩散 ，由于好氧菌的死亡和溶化，使得内层的厌气菌得以繁殖发展。经过一段时间后，厌氧菌的数量开始逐渐下降，再加上有代谢气体的逸出，内层生物膜便开始出现许多空隙，附着力也渐渐减弱，最终导致大块脱落，然而在脱落的填料表面，生物膜又会重新生长，正因为这样才使得去除有机物能力维持在一定水平上。接触氧化法生物膜上的生物相十分丰富。起作用的微生物包括许多门类，由细菌、真菌、原生动物、后果生动物组成较稳定的生态系。在正常运行和生物膜降解能力良好的情况下，生物相中占优势的原生动物以附着性的纤毛虫为主，因此，纤毛虫是生物接触氧化系统运转状况的指示性生物。在运行时，如果固着性虫突然消失，丝状菌就会少之又少，随之而来的是游泳性虫便大量出现，出水水质自然就会变差;反之则说明出水水质变好。接触氧化法与活性污泥法不同的是，在生物接触氧化法中：生物膜上有大量的轮虫等后生动物，后生动物因为具有软化生物膜得作用，从而使生物膜的脱落加快，以至于最终保持活性和良好的净化功能维持相对的稳定。所以若轮虫等数量多且活跃，则出水水质好；反之，则预示着生物处理效果下降。 3.3.6 二次沉淀池二次沉淀池一般情况下都设在生物处理池（活性污泥法或生物膜法）的后面，主要是为了以沉淀去除活性污泥以及腐殖污泥，从而使泥水分离，出水变得澄清，二次沉淀池是生物处理系统的重要处理部分。在本设计中，采用斜管沉淀池去除脱落的生物膜。斜管沉淀池是一种效率很高的悬浮物沉淀设备。其池内设有许多具有特殊形状的波纹斜板或蜂窝状斜管组成的内件。分流元件会形成通道，污水流经这些通道使，按照浅池原理分析，悬浮物会很快沉淀在分离板上，从而下滑到泥斗中，因此污水中悬浮物得以较快沉淀。 3.3.7 消毒接触池渗滤液经过生化处理后水质已有较大改善，细菌含量大量减少，但是细菌的绝对值仍较多，并可能有病原菌的存在。因此，在排放水体前，应进行消毒处理。渗滤液消毒的主要方法是投加消毒剂。液氯、臭氧、次氯酸钠、紫外线是当前污水消毒的主要集中消毒剂。本工艺采用液氯消毒。 3.3.8 污泥浓缩池经过生化处理后的渗滤液所产生的污泥含水率高，体积较大，因而对污泥的处理、利用及输送造成一定的困难，所以必须先浓缩。经过浓缩后的污泥体积虽然变小，但是仍具有流动性，可以选择用泵输送，运送较为方便，极大地降低运输费用和后续处理费用。对剩余污泥的处理，尤其不可缺少。本工艺过程采用了重力浓缩池。由浓缩池出来的污泥经脱水机脱水后运回填埋场进行填埋处理。 3.4所选工艺去除率估算 各个反应池去除率如表3.2：表3.4 各构筑物中污染物去除估算名称COD（mg/L）BOD（mg/L）SS（mg/L）NH3-N（mg/L）原渗滤液42502000450600调节池去除率-30%-25%出水42501400450450初沉池去除率10.5%30%50%19.8%出水3800814.2225361吹脱塔去除率65.7%10%40%65%出水3800280273.6126上流式厌氧污泥床（UASB）去除率65%25%70%85%出水133028082.0819接触氧化池去除率92.4%91%80%80%出水98.8425.2016.423.8出水要求出水100307015注：斜管二沉池，消毒接触池主要对污泥进行处理。4 处理工艺设计计算 4.1 调节池 4.1.1设计说明调节池是对水质和水量同时进行调节的均质均量调节池。进水为重力流，出水用泵抽升。池中最高水位不高于进水管的设计水位。为使渗滤液充分混合和避免悬浮物沉淀，调节池选装搅拌设备进行搅拌。有三种搅拌方式：水泵强制循环搅拌，空气搅拌，机械搅拌。这里采用空气压缩机。 4.1.2 设计计算 (1) 容积V： 取安全系数n=1.2，水力停留时间t6h，由Q=6.25m3/h 得： =6.2561.2 =45m3 (2) 建筑尺寸： 池面积A 有效水深为h21m，则有效面积为： 2 =45/145m2 取长宽为：9m5m 池高H 池壁超高h10.3m，有效水深为，泥斗高h30.5m， 泥斗上方边长1m，下方边长0.5m，底部坡度0.01，底部坡度落差h4， 计算的H=1.88m 取H=1.9m 图4.1调节示意图 调节池建筑尺寸为：LBH=9m5m1.9m (3) 调节池的搅拌 平均需氧量 Q2调节池混合液需氧量（kgO2/d） a氧化每公斤BOD所需氧的公斤数，取为0.55 b污泥自身氧化率（1/d），取0.06 V调节池容积（m3） N混合液悬浮固体浓度 LV有机物降解量（kg/d） 设出水BOD5为1400mg/L，则 则总需供空气量为： 式中EA空气扩散器的氧转移效率，取12 气管道计算 主管道一条，取气速v10m/s（一般取714 m/s），则 取D70mm 故 支管20条，每条长4米； 出气孔每隔1米一个，则气孔数为60个。 (4) 泵的选择 选3w-0.9/7型低压微型活塞式空气压缩机4表4.1 3w-0.9/7型低压微型活塞式空气压缩机排气量（m3/min)额定排气压力（kg/m2)配用电动机尺寸LBH（mm）0.97JQ-51-41185660990 扬程H(m)的确定 采用潜水泵，其扬程必须满足： 调节池最低水位和所提升的最高水位之差，m。 出水管路的沿程损失（包括局部损失），m。 安全出头，m（一般采用0.51.0m） 已知 取水的流速为u2m/s，则出水管直径为， 取D100mm,则 预算出水管的总长度为：l4.5m，出口阻力系数为e1，采用两个标准弯头5，得： 因 故： 得： 则 型号选择 选川源公司型号为CP(T)5 1.5-100型潜水泵表4.2 CP(T)5 1.5-100型潜水泵转速r/min流量m3/h扬程m效率%电机功率kw口径mm重量kg14507510703.71001304.1.3 运行结果 经调节池后,水量期望达到平均150m3/d.调节池因有曝气，对氨氮及有机物有一定的去除作用,以30%计算，水质期望值如下表:表4.3 经调节池后的水质情况 mg/L项目SSBODCOD氨氮pH浓度450140042504507.54.2 初次沉淀池4.2.1 设计说明 采用平流式沉淀池，一备一用。 4.2.2 设计计算 按照表面水力负荷进行计算. (1) 沉淀池的表面积A 因有污泥浓缩池的上清夜回流，最大设计流量Q取180m3/d=7.5m3/h,表面水力负荷q取 则: (2) 沉淀的有效水深h2 沉淀时间t取1.8h, 沉淀区有效容积V1 (3) 沉淀池长度L 最大设计流量时的水平流速v取0.7mm/s, 取L=4.6m (4) 沉淀池的宽度b 取b=1.1m 长宽比核算：,符合要求。 (5) 污泥区的容积W - 进水悬浮物浓度，kg/m3，450mg/L； 出水悬浮物浓度，kg/m3，设去除率为50%，即 g污泥容重，kg/m3，因污泥的主要成分是有机物，含水率在95%以上， 故可取为 P0污泥含水率，%，这里取96%。 t 两次排泥的间隔时间,h,这里取8h。 - 污泥区尺寸 污泥斗上口面积，m2; 污泥斗下底面积，m2; 污泥斗的高度，m。 采用两个污泥斗， 取，污泥斗为方斗，由此， ，则 ，符合要求。 (6) 沉淀池的总高度H h1超高，m，采用0.30m； h2沉淀区高度，2.7m； h3缓冲区高度，0.6m； h4污泥区高度，0.7m； h5梯形高度，0.2m.采用机械刮泥，缓冲层高h3=0.6m（含刮泥板），平底， 故： (9) 出水堰校核 出水堰长度， 出水堰负荷为，,合格。4.2.3 运行结果 经初沉池后，SS的剩余量为225mg/L。因有污泥浓缩池上清液回流，处理前的BOD5为 =+ 处理后，根据经验得：BOD5的去除率为30%，即去除量为，剩余 量为 ，取。4.3 吹脱塔 4.3.1 设计说明 吹脱前投加碱剂对渗滤液进行预处理，使pH上升到11左右。采用氢氧化钠作为预处理碱剂，以防形成水垢。 吹脱塔内安设塑料制的格子填料，用以促进空气与水的充分接触。渗滤液从塔的上部淋洒到填料塔上而形成水滴，在填料间隙次第下滴，用风机从塔底向上吹送空气，使水气对流，在填料的作用下，水、气能够充分接触，水滴不断地形成、破碎，使游离氨呈气态而从水中逸出。 吹脱塔有横流塔和对流塔两种，现采用对流塔，其构造如下图所示： 图4.2 氨气吹脱塔4.3.2 设计计算 (1) 填料尺寸 填料的总表面积A 按照布水负荷率进行计算。 根据国外经验数据，设吹脱塔的布水负荷率q为60m3/(m2d)，则填料面积为 = 填料高度h 设过滤时间为0.05d,即1.2h， 则: 填料区有效体积为 (2) 建筑尺寸 设填料的填充率为70%，则吹脱塔的体积为； 设填料至塔顶高为1.5m，至塔底高为0.5m，则吹脱塔总高为 ； 吹脱塔的建筑面积为，由 则塔径D取为1.8m。 4.2.3 运行结果 根据国内外经验,吹脱塔在以上运行条件下的氨氮去除率达60%以上6.在本设计中期望达到65%,即 处理前的浓度为： 去除量为: 剩余氨氮量为: 经吹脱塔后，渗滤液的C/N比提高，有效改善其可生化性。4.4 上流式厌氧污泥床（UASB） 4.4.1设计说明采用中温消化，设定温度为35。加温所需的热量可以利用消化过程中产生的消化气，如果消化气所提供的能量不足，则由其他能源补充。1、上流式厌氧污泥床的构造 集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑的厌氧反应器讲的就是上流式厌氧污泥床在构造上的特点。反应器主要由下列及部分组成： （1）进水配水系统，其主要功能是：将进入到反应器的原废水均匀上升；起到水力搅拌作用。这是反应器高效运行的关键环节。 （2）反应区，是升流式厌氧污泥床的主要部位。（3）三相分离器，包括沉淀区，回流缝和气封，三相分离器的功能是将气体（沼气），固体（污泥）和液体（废水）等三相进行分离。沼气进入气室，污泥在沉淀区进行沉淀，并经回流缝到反应区。经沉淀澄清后的废水作为处理水排出反应器。三相分离器的分离效果将直接影响到反应器的处理效果。 （4）气室指的就是集气罩，气室的主要功能是收集产生的沼气和将沼气导出气室然后送往沼柜。 （5）处理水排出系统，作用是把沉底区水面上产生的处理水，均匀地收集，并且将其排出反应器。 此外，在反应器内根据需要还要设置排泥系统和浮渣清除系统。 2、上流式厌氧污泥床的特点 升流式厌氧污泥床的优点包括：（1）污泥床内所包含的生物量多，折合后的浓度高达2030g/L；（2）由于容积负荷率高，使得废水在反应器内的水力停留时间相对短，于是所需池容积便会大大缩小。（3）设备简单，运行方便，造价低，便于管理，而且一般不存在堵塞问题。 4.4.2 设计计算 1、反应器容积=V反应器容积，； qv废水的设计流量，； 废水有机物的浓度，g(BOD5)/L或g(COD)/L，已知经初沉池后BOD5值降为1g/L； N反应器的设计负荷率，kg(BOD5)/ m3d或kg(BOD5)/m3d,这里取10kg(BOD5)/m3d。 取池高h2m，池面积 2、所需热量 提高废水所需热量Q1 ） qv废水投加量，m3/h； C废水的比热，约为4200kJ/m3； t2反应器温度，,已设定为35； t1废水温度，这里取20； 补偿赤壁、池盖等所散失的热量Q2 A散热面积，m2，根据池的尺寸可算得64 m2； K传热系数，kJ/（hm2）,对于一般的钢筋混凝土池子，外设绝缘层， 可取25 kJ/（hm2）； t2反应器内壁温度，,已设定为35； t1反应器外壁温度，这里取20； 消化气产气量 消化气的产气量可按0.5Nm3 /kg(COD)估算， 消化气的热值大致为25000 kJ/N m3；经初沉池后COD值已降为, 即； 综上， 消化气产热值。 需额外补充的气量Q 4.4.3 运行结果 上流式厌氧床的反应器的COD去除率可达5090，这里取65，则COD值降至，BOD5约降至。4.5 生物接触氧化池 4.5.1 设计说明（1）工艺特点生物接触氧化法具有如下特点3: 生物接触氧化法有活性污泥所具有的特征，它使污水净化大致过程为:依靠附着在填料上的生物膜对水中的有机物进行吸附，然后通过以氧化分解左右，最终使污水净化。 生物接触氧化法体积负荷高，处理时间短。 出水水质好且稳定。 生物接触氧化法的处理工艺可以保证有良好的出水水质，假如进水浓度短期突变，出水水质所受影响也比较小;在毒物和PH的冲击下，生物膜受影响小，而且恢复快。 动力消耗低。 无污泥膨胀问题。上述几个特点，基本概括了接触氧化法的优点。此法的缺点是: 生物膜厚度随负荷增高而增大，负荷过高，则生物膜过厚，引起填料堵塞。故负荷不宜过高。 容易产生后生动物，造成生物膜脱落 填料及支架等往往导致建设费用增加。 生物接触氧化池图示如下7：图4.3 生物接触氧化池 4.5.2设计计算 (1) 有效容积计算 设计流量，m3/d； 进水BOD5，mg/L； 出水BOD5，mg/L； BOD负荷，取2.0kgBOD/（m3d）。 建筑尺寸和座数n 池总面积 填料高，取 座数 设一座池，取面积为 池深 超高，取0.5m 填料上层高度，取 填料至池底高度，取 有效停留时间 有效停留时间取4h。 (4) 空气管D和空气管道布置 空气管D D01m3污水需氧量,取20m3/m3 设曝气器2个，则每个曝气器曝气量为： 每个曝气器服面积为： 选择YX-420型螺旋曝气器，其性能参数如下表：表4.4 YX-420型螺旋曝气器材质服务面积（m2）氧转移率（）适用水深（m）供气量（m3/min）不饱和聚酯玻璃钢4-89.5-113-80.5-1.3 布置空气管道 主管道一条，取气速V10m/s（一般取714m/s）,则 取D80mm，故 (5) 进水出水槽计算 进水槽槽宽0.2m，水深2.9m； 出水槽槽宽0.5m，水深0.8m8。 (6) 填料 采用25mm塑料蜂窝填料。 分一层，填料高2m，所需填料容积为V 4.5.3 运行结果 渗滤液经生物膜法处理后，出水各项指标均达要求，处理效率为90，具有可行性。4.6 二次沉淀池 4.6.1 设计说明 本设计采用斜管二沉池，其特点有：（1）设置许多分离元件增加了沉淀面积，从而有效降低了单位面积的负荷，因而悬浮物沉淀下来的更多。（2）因为有相对较大的湿周以及比较小的水力半径，故使得雷诺数大大降低，弗劳特数则显著提高，使固、液两相在层流条件下能够分离，极大提高了沉淀效率。（3）颗粒沉降距离较短，沉淀时间相应缩短，所以有效地缩小了沉淀池体积。 流体最小沉速为u01.5m/h0.42mm/s，斜管内水流的上升流速采用理想沉淀池的水平流速v=4mm/s 斜管倾角60。 4.6.2 设计计算图4.4 斜管沉淀池尺寸图 1、沉淀池的尺寸 Q过水流量 L池长 B池宽 n斜管效率，60，取0.6 则 取L=2m，B1m 斜管间的距离和块数 取管长l=1m 故，得 每块斜管间水平距离，取 斜管块数为块 水流流经斜管时间为： 沉淀时间为，符合要求。 沉淀池体积计算 沉淀池前端进水部分 后端出水区长度 沉淀池总长 斜管下部配水区及中和层高度之和 斜管上部清水区高度取 斜管上部超高 斜管自身高度 沉淀池贮泥斗采用2个，底坡45 设泥斗上宽1m，下宽0.5m 斗高为 沉淀池总高为： 建筑尺寸为： 2、沉淀池水力条件复核 断面水力半径R=过水断面面积/湿 周过水断面面积（沉淀单元） 水流湿周 故 雷诺数Re 因，得雷诺数为： 弗劳特数Fr 由于弗劳特数在103104之间，满足斜管沉淀池的水流稳定性和层流的要求。 3、 每日产泥量W 沉淀池的每日污泥量应等于生物接触氧化池的产泥量。 产泥系数r0.3kg干泥/（kgCOD.d） 设计流量 生物接触氧化池COD去除量为 产泥量为： ， 设污泥含水率为97，取则每日污泥产量为： 4、选择污泥泵的计算过程 扬程的确定 采用潜污泵，其扬程必须满足： h沉淀池最低水位和所提升的最高水位之差，m。 h1出水管路的沿程损失（包括局部损失），m。 h2安全出头，m 已知h2 m，取h20.5m， 取水的流速为u2m/s，则出水管直径为： 取D100mm， 则 预算出水管的总长度为：，出口阻力系数为，采用三个标准弯头，得： 因 故 得： 则 选择11/2/1B-AH型渣浆泵：表4.5 11/2/1B-AH型渣浆泵型号 流量（m3/h）扬程（m）效率（）11/2/1B-AH12.6-28.86-5835 4.6.3 运行结果 经斜管二沉池后，绝大部分污泥被去除，出水澄清。4.7 消毒接触池 (1) 中心管面积与直径 f1中心管截面积，m2； d0中心管直径，m； qmax每一个池的最大设计流量，m3/s； v0中心管内流速，m/s，不宜大于30.0mm/s,这里取10.0mm/s。 , (2) 接触池的有效接触高度，即中心管的高度 v污水在沉淀区的上升流速，mm/