城市垃圾填埋場滲濾液處理工藝設(shè)計

城市垃圾填埋場滲濾液處理工藝設(shè)計,城市,垃圾,填埋場,滲濾,處理,工藝,設(shè)計 曾杰：城市垃圾填埋場滲濾液處理工藝設(shè)計 《垃圾滲濾液處理》 課程設(shè)計 學(xué)生姓名： xxx 學(xué) 號： xxx 專業(yè)班級： xxx 指導(dǎo)教師： xxx 2018年1月11日 目 錄 總說明 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.1垃圾滲濾液的來源及特征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 1.2國內(nèi)外目前垃圾滲濾液處理現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向．．．．．．．．．．．．．4 1.2.1我國垃圾滲濾液處理經(jīng)歷的階段．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 1.2.2垃圾滲濾液處理工藝比較．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 1.2.3滲濾液處理中存在的問題．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 1.2.4今后的研究方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8 2設(shè)計說明書．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.1總論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.1.1設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.1.2基礎(chǔ)資料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.2滲濾液處理工藝流程說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10 2.3處理構(gòu)筑物的設(shè)計計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 2.3.1格柵的設(shè)計計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11 2.3.2調(diào)節(jié)池的設(shè)計計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 2.3.3混凝沉淀池的設(shè)計計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17 2.3.4 UASB的設(shè)計計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27 2.3.5改良SBR的設(shè)計計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36 2.3.6臭氧氧化設(shè)備的設(shè)計計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41 2.3.7活性炭吸附裝置的設(shè)計計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43 2.3.8貯泥池的設(shè)計計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44 2.3.9污泥濃縮池的設(shè)計計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45 2.3.10污泥消化池的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46 2.3.11污泥脫水設(shè)備的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46 2.3.12綜合間．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47 2.3.13效率評估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47 2.3.14場區(qū)市政設(shè)施設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48 2.3.15總結(jié)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．48 參考文獻(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49 城市垃圾填埋場滲濾液處理工藝設(shè)計 設(shè)計總說明 城市垃圾的產(chǎn)量與日俱增，已經(jīng)給城市環(huán)境與居民健康都帶來了很大的危害。因此，如何采取相應(yīng)的措施和方法對城市垃圾進(jìn)行處理，已成為不可忽視的大事。? 目前，國內(nèi)外城市垃圾的處置主要有焚燒、衛(wèi)生填埋、地表堆放、堆肥等。垃圾填埋因其具有技術(shù)成熟、處理費用低、管理和運輸方便等優(yōu)點而被廣泛地應(yīng)用。? 但是垃圾填埋產(chǎn)生的垃圾滲濾液是一種很難處理的有毒有害的高濃度有機(jī)廢水,?這種廢水若處理不當(dāng),?就會引起地面水、地下水、土壤等嚴(yán)重二次污染,?并對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康帶來巨大威脅。? 本次課程設(shè)計處理量為150噸每天。設(shè)計時嚴(yán)格遵從以下原則。嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)的各項法規(guī)；采用先進(jìn)、成熟、合理、可靠、節(jié)能的工藝，確保處理量及水質(zhì)排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。對于工藝中所采用的設(shè)備要求工況穩(wěn)定，能耗低，完全能滿足生產(chǎn)要求；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；流程布局合理，整體感強(qiáng)，外觀裝飾美觀大方，環(huán)境綠化優(yōu)美；在上述前題下，做到投資少，運行費用低。? 滲濾液經(jīng)處理后，其出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要達(dá)到《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）二級排放標(biāo)準(zhǔn)。文中首先介紹了本設(shè)計的背景資料，并列出相關(guān)設(shè)計依據(jù)和原則。接著，簡要介紹了垃圾填埋場滲濾液水質(zhì)特征，并對滲濾液的處理工藝如好氧處理、厭氧處理、厭氧-好氧聯(lián)合處理、物化處理及土地處理進(jìn)行了簡要的論述和討論。? 文章的主體部分將闡述本處理工藝的基本原理，設(shè)計過程，相關(guān)構(gòu)筑物及設(shè)備的選擇說明。通過對滲濾液特征研究，主體生化處理工藝采用UASB+SBR，再經(jīng)由臭氧氧化對其進(jìn)行深度處理。 關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液；UASB反應(yīng)器；SBR反應(yīng)器 前 言 隨著我國城市化建設(shè)步伐的加快，城市人口的急劇增加，城市生活垃圾產(chǎn)生量日益增多，垃圾污染環(huán)境現(xiàn)象也日趨嚴(yán)重。目前，我國把城市生活垃圾無害化處理作為一項重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)來抓，努力消除生活垃圾的污染，提高社會環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展能力。 根據(jù)我國垃圾處理“無害化、減量化、資源化”的原則，近幾年，將會有大批生活垃圾衛(wèi)生填埋場應(yīng)運而生，與此同時，垃圾滲濾液的處理和處置程度已被確認(rèn)為衡量一個填埋場是否為衛(wèi)生填埋場的重要指標(biāo)之一。作為一種高濃度有機(jī)廢水，垃圾滲濾液的處理近幾年得到了廣大研究人員的密切關(guān)注，并進(jìn)行了大量的試驗研究，取得了不少的研究成果，并有一批垃圾滲濾液處理廠已經(jīng)或正在興建。 垃圾滲濾液作為一種特殊廢水，其處理的投資、運行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般城市污水和工業(yè)廢水，這主要是由于垃圾滲濾液成分復(fù)雜、氨氮濃度很高、有機(jī)物濃度高，導(dǎo)致處理工序和設(shè)備繁多，處理時間較長。垃圾滲濾液由于在垃圾體已經(jīng)經(jīng)歷了厭氧過程，其生化性相對較差，生物處理的停留時間較長，致使設(shè)施、設(shè)備的投資較大，同時垃圾滲濾液處理量一般相對較小，導(dǎo)致折舊、維修費較高。 垃圾填埋產(chǎn)生的垃圾滲濾液水質(zhì)極其惡劣，對水體能夠產(chǎn)生嚴(yán)重污染，為了防止垃圾滲濾液污染水體，美國、英國等國家對垃圾填埋提出了嚴(yán)格技術(shù)要求。認(rèn)識滲濾液的危害程度、提出對策、采取措施，防止其產(chǎn)生二次污染對保護(hù)環(huán)境非常重要。我國在1989年頒布了《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GJJ 17—1988），但是對垃圾滲濾液的處理無具體規(guī)定；同時因為垃圾滲濾液水質(zhì)變化范圍極大，各種污染物濃度高，因此垃圾滲濾液的處理一直是一個世界性的難題。雖然各國開展研究的時間已較長，但迄今尚無比較切實有效的處理方法。因而我們應(yīng)更加努力，科學(xué)地去解決這一世界性難題，為改善人類生存環(huán)境作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 1 概述 1.1 垃圾滲濾液的來源及特征 1.1.1 垃圾滲濾液的產(chǎn)生 隨著我國城市垃圾產(chǎn)生量的不斷增加，無害化處理越來越重要。垃圾處理的方法有很多，有衛(wèi)生填埋、堆肥、焚燒、厭氧發(fā)酵、熱解等。我國垃圾無機(jī)成分含量高，可燃物質(zhì)少，熱值低，且垃圾填埋技術(shù)成熟、處理費用低、管理和運輸方便，這些特點就決定了衛(wèi)生填埋是我國處理垃圾的主要方式。衛(wèi)生填埋，它不僅是我國現(xiàn)今垃圾處理的主要方式，還將在今后很長的時間內(nèi)存在。衛(wèi)生填埋存在一個很關(guān)鍵的問題，即垃圾滲濾液的收集和處理問題。垃圾在堆放和填埋過程中由于壓實、發(fā)酵和降水滲流作用，會產(chǎn)生一種高濃度的有機(jī)廢水，我們稱之為垃圾滲濾液。 垃圾填埋后，在微生物的作用下，垃圾中的有機(jī)物經(jīng)過好氧反應(yīng)和厭氧反應(yīng)產(chǎn)生降解，其降解后生成的無機(jī)物以及垃圾中的可溶污染物，大量進(jìn)入垃圾滲濾液中，這就使?jié)B濾液污染物含量極高。產(chǎn)生垃圾滲濾液的同時，垃圾中的病原微生物也會在雨水的淋溶作用下進(jìn)入垃圾滲濾液。垃圾降解產(chǎn)生的CO2溶于垃圾滲濾液以后使垃圾滲濾液偏酸性，這種酸性環(huán)境使得垃圾中不溶于水的碳酸鹽、金屬及其金屬氧化物等無機(jī)物發(fā)生溶解，繼而使垃圾滲濾液中含有種類繁多且含量超標(biāo)的重金屬類物質(zhì)。 1.1.2 垃圾滲濾液的來源 垃圾滲濾液來自直接降水、垃圾中的水分、有機(jī)物分解產(chǎn)生的水、地表徑流、地表灌溉、地下水以及覆蓋材料中的水分，其中前三種為主要來源。 1.1.3 垃圾滲濾液的組成 垃圾滲濾液的組成十分復(fù)雜，此外，經(jīng)發(fā)射光譜定性分析，垃圾滲出液中檢測到的金屬有：Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg、Na、Mg、Ca、K、Si、B、Sn、Al、Ti、Ag、Bi、Pd、Gd、Ni、Mn、Co、Hf、Sc、V、Rb 26種。 據(jù)長期對不同垃圾填埋場滲濾液的監(jiān)測可知，垃圾滲濾液的來源使得垃圾滲濾液的水質(zhì)具有與城市污水不同的特點：有機(jī)物濃度高，金屬含量高，水質(zhì)變化大，氨氮含量高，營養(yǎng)元素比例失調(diào)，且在進(jìn)行生化處理時會產(chǎn)生大量泡沫。 1.1.4 滲濾液的水質(zhì)特點 1．色嗅 呈淡茶色或暗褐色，有較濃的腐化臭味。 2．pH值 填埋初期pH呈弱酸性（6～7），隨時間推移，pH值可提高到7～8，呈弱堿性。 3．滲濾液中的有機(jī)物 垃圾滲濾液中的有機(jī)物可歸納為低分子量的脂肪酸類、腐殖質(zhì)類高分子的碳水化合物和中等分子量的灰黃酸類物質(zhì)。對于相對不穩(wěn)定的填埋過程而言，大約90﹪的可溶性有機(jī)物是可揮發(fā)性的脂肪酸（易生物降解），其次是灰黃霉酸（難生物降解）；對于相對穩(wěn)定的填埋場而言，揮發(fā)性脂肪酸隨垃圾的填埋時間延長而減少，而灰黃霉酸物質(zhì)的比重則增加。有機(jī)物組分的變化，導(dǎo)致滲濾液的可生化性降低，生化處理效果較差。 4．氨氮 “中老年”填埋場滲濾液中氨氮濃度很高，由于目前多采用厭氧填埋技術(shù)，因而滲濾液中的氨氮濃度在填埋場進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段后不斷上升，其達(dá)到高峰值后延續(xù)很長的時間并直至最后封場。此外，滲濾液中氨氮的含量常占總氮的85﹪～90﹪。高濃度的氨氮及其隨時間變化的特性加重了滲濾液對受納水體的污染程度。 5．磷 垃圾滲濾液的含磷量通常較低，尤其是溶解性的磷酸鹽濃度更低，導(dǎo)致滲濾液生物處理的缺磷嚴(yán)重。 6．重金屬 城市生活垃圾填埋場滲濾液中金屬離子濃度通常較低，但若將工業(yè)垃圾與生活垃圾混合填埋，滲濾液中重金屬離子的溶出量將會明顯增加。 7．固體物質(zhì) 垃圾滲濾液中含較高濃度的總?cè)芙庑怨腆w，同時含有高濃度的Na+、K+、Cl-、SO42-等無機(jī)類溶解性鹽。此后，隨填埋時間的增加，無機(jī)鹽類濃度逐漸下降，直至穩(wěn)定。 8．微生物 滲濾液中重金屬元素、氨氮等物質(zhì)含量過高，使得微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)，在一定程度上抑制了微生物的生長繁殖。 1.2 國內(nèi)外目前垃圾滲濾液處理現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向 1.2.1 我國垃圾滲濾液處理經(jīng)歷的階段 受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的限制，我國衛(wèi)生填埋起步較晚，真正意義上的衛(wèi)生填埋場從20世紀(jì)80年代末才開始建設(shè)。滲濾液處理廠的建設(shè)就更晚，從時間上看，垃圾滲濾液的處理經(jīng)歷了3個階段。 1．第一階段 此階段在20世紀(jì)90年代初期，處理工藝主要參照城市污水的處理方法，代表性的工程實例有杭州天子嶺和北京阿蘇衛(wèi)等垃圾填埋場的滲濾液處理。 2．第二階段 此階段在20世紀(jì)90年代中后期，研究人員考慮到滲濾液的水質(zhì)獨特性，如高濃度的氨氮、高濃度的有機(jī)物等，采取了脫氨措施，采取的處理工藝一般為氨吹脫+厭氧處理+好氧處理，代表性的工程實例有深圳下坪、香港新界西等垃圾填埋場的滲濾液的處理。 3．第三階段 2000年以后，由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，新建的滲濾液處理廠一般遠(yuǎn)離城區(qū)，滲濾液沒有條件排入城市污水管網(wǎng)，因此處理要求也相應(yīng)提高，一般需要處理到二級甚至一級排放標(biāo)準(zhǔn)。此時的滲濾液若僅靠生物處理無法達(dá)到處理要求，一般采取生物處理+深度處理的方法。代表性的工程實例有廣州新豐、重慶長生橋等。 廣州新豐滲濾液處理廠采用的是UASB+SBR+反滲透處理工藝。重慶長生橋滲濾液處理廠采用的是反滲透的處理工藝。 1.2.2 垃圾滲濾液處理工藝比較 垃圾滲濾液處理采用的最常用處理方法是生化處理和物化處理。垃圾滲濾液的組成成分是隨時間而發(fā)生變化的，對于填埋時間少于5年的垃圾滲濾液，其中的有機(jī)物濃度高，低分子脂肪酸多，BOD5/COD值在0.5～0.6，采用生化處理方法是有效的；而隨著垃圾填埋年數(shù)的增加，有機(jī)物濃度降低，但腐殖質(zhì)類物質(zhì)增加，BOD5/COD值下降，可生化性降低，生化處理難以達(dá)到較好的效果。在實際中，因填埋時間存在先后的差別，使得“新鮮”和“老”的垃圾滲濾液并存。因此，為了滿足滲濾液處理效果在垃圾填埋場的使用期間和封場后一直能夠滿足環(huán)境的要求，有必要采用生化和物化組合的處理工藝。 提高可生化性工藝：通常采用的技術(shù)方法主要有高級氧化技術(shù)、水解酸化技術(shù)和厭氧發(fā)酵技術(shù)等，主要目的是去除水中難生物降解的有機(jī)物和無機(jī)化合物，提高處理工藝的抗沖擊負(fù)荷能力。 生物處理工藝：是污水二級處理的主流工藝，其污染物去除能力取決于污水處理工藝性能、污染物的成分及營養(yǎng)性污染物的比例等因素。通常采用氧化溝、A2/O和SBR等工藝進(jìn)行處理。 1.2.2.1 提高可生化性單元 1．高級氧化法 高級氧化處理工藝中重要的一點就是生成氫氧自由基， 氫氧自由基的強(qiáng)氧化作用可使處理過的污水中殘留的難降解有機(jī)化合物被氧化分解為無機(jī)物。常用方法有臭氧氧化法、電解氧化法以及Fenton試劑氧化法等。 高級氧化法具有以下特點： 1) 產(chǎn)生大量羥基自由基(·HO)，氧化能力僅次于氟； 2) ·HO直接與廢水中的污染物反應(yīng)將其降解為CO2、水和無害物，不產(chǎn)生二次污染； 3) 能直接達(dá)到完全去除有機(jī)物，降低TOC和COD的目的； 4) 其本身是物理化學(xué)過程，反應(yīng)速度快，易于控制； 5) 可單獨處理，也可與其他處理相結(jié)合，如作為生化處理的預(yù)處理，可降低處理成本。 2．厭氧生物處理 上流式厭氧污泥床(UASB)和水解酸化都屬于厭氧生物處理。 厭氧生物處理的特點： 1) 應(yīng)用范圍廣，不需供氧，能耗低，運行費用低且產(chǎn)生甲烷可回收； 2) 少量有機(jī)物用于合成，故微生物增殖慢，污泥量少； 3) 但反應(yīng)時間較長，所需處理構(gòu)筑物容積較大。 UASB的最大特點是其反應(yīng)器底部污泥層的濃度高、活性高，使反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷得到提高，水力停留時間短，故構(gòu)筑物容積小。 水解酸化是利用厭氧反應(yīng)中的水解和產(chǎn)酸菌作用將反應(yīng)控制在水解酸化第二階段，而不進(jìn)入甲烷發(fā)酵第三階段。由于第一、第二階段反應(yīng)速度快，故與完全厭氧相比，水力停留時間短，處理構(gòu)筑物體積減小，處理效率提高。 1.2.2.2 生物處理單元 常用生物處理技術(shù)方法較多，如氧化溝工藝、A2/O工藝、接觸氧化工藝、SBR工藝等。 1．氧化溝 氧化溝工藝是五十年代由荷蘭工程師發(fā)明的，因其池型呈封閉循環(huán)流溝渠而得名，其溝內(nèi)循環(huán)水量往往是進(jìn)水量的幾十倍甚至上百倍，所以氧化溝兼有推流型和完全混合型曝氣池的特點，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷的能力。一般情況下，氧化溝工藝不設(shè)初沉池，工藝簡單，便于操作。 2．A2/O工藝 A2/O工藝是在20世紀(jì)80年代初開創(chuàng)的工藝，其主要特點是將反硝化反應(yīng)器放置在系統(tǒng)之首，故又稱為前置反硝化生物脫氮除磷系統(tǒng)，這是目前應(yīng)用比較廣泛的一種污水脫氮處理工藝。 3．接觸氧化工藝 生物接觸氧化法又稱淹沒式生物濾池，是在生物濾池基礎(chǔ)上，通過接觸曝氣方式演變成的一種污水生物處理技術(shù)。運行時填料全部浸沒在污水中，利用機(jī)械裝置向水體充氧，系統(tǒng)中的微生物絕大部分形成生物膜附著在固體填料上，少量以顆粒污泥的形式懸浮于水中。因此，接觸氧化工藝既具有生物濾池的特點又具有活性污泥法的特點。 4．SBR工藝 SBR工藝是較早開展于污水處理實驗研究技術(shù)方法之一，直到近10多年來，由于自動控制、機(jī)械制造等技術(shù)的突破，SBR工藝才真正意義上應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。目前，應(yīng)用較多的SBR工藝和設(shè)備包括CASS、ICEAS、CAST、MSBR、DAT-IAT等。SBR工藝是將脫氮除磷的各種反應(yīng)，通過時間順序上的控制，在同一反應(yīng)器中完成，不需要回流污泥，從而節(jié)省了能耗。 表1-1 各種生物處理工藝性能特點 工藝名稱 優(yōu)點 缺點 氧化溝 BOD負(fù)荷低，處理效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定； 可不設(shè)初沉池，可不單設(shè)二沉池； 耐受水力沖擊負(fù)荷； 污泥產(chǎn)率低且穩(wěn)定； 采用機(jī)械曝氣，氧利用率高，設(shè)備的維護(hù)方便。 占地大，能耗大，運行費用高； 污泥易于膨脹； 轉(zhuǎn)刷充氧攪拌易產(chǎn)生大量泡沫； 流速不均，致使污泥沉積，減少有效池容。 A2/O工藝 工藝簡單，占地少； 同時脫氮除磷； 反硝化過程為硝化提供堿度； 反硝化過程同時去除有機(jī)物； 污泥沉降性能好。 回流污泥含有硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，對除磷效果有影響； 脫氮受內(nèi)回流比影響； 聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機(jī)物。 工藝名稱 優(yōu)點 缺點 接觸氧化工藝 微生物濃度高，生物膜適應(yīng)性強(qiáng)； 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，產(chǎn)泥量低，不發(fā)生污泥膨脹，無需污泥回流； 氧利用率高； 耐受水力沖擊負(fù)荷，處理效果好； 水力停留時間短，容積小，占地少； 填料易堵塞； 布水、曝氣不均，局部易產(chǎn)生死角； 生物膜脫落，水質(zhì)受影響； 生物膜多寡不易控制； 填料費用高； SBR工藝 工藝簡單，占地小，費用低； 沉淀效果好，不易發(fā)生污泥膨脹； 可同時脫氮除磷，效果顯著； 耐受水力沖擊負(fù)荷； 反應(yīng)推動力大，效率高； 操作靈活性好，便于自動控制。 同時脫氮除磷時操作復(fù)雜； 潷水設(shè)施的可靠性對出水水質(zhì)影響大； 設(shè)計過程復(fù)雜； 維護(hù)要求高，運行對自動控制依賴性強(qiáng)； 池體容積較大。 1.2.3 滲濾液處理中存在的問題 1.2.3.1 滲濾液高濃度氨氮的問題 高濃度的氨氮是滲濾液的水質(zhì)特征之一，隨著填埋時間的延長，垃圾中的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮，滲濾液的氨氮濃度有升高的趨勢。與城市污水相比，垃圾滲濾液的氨氮濃度高出數(shù)十至數(shù)百倍。一方面，由于高濃度的氨氮對生物處理系統(tǒng)有一定的抑制作用；另一方面，由于高濃度的氨氮造成滲濾液中的C/N比失調(diào)，生物脫氮難以進(jìn)行，導(dǎo)致最終出水難以達(dá)標(biāo)排放。 1.2.3.2 滲濾液可生化性差的問題 滲濾液可生化性差主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面，隨著填埋場填埋時間的延長，滲濾液的生化性降低，在填埋后期，可生化性很差，BOD5/ CODCr值小于0.1，此時的滲濾液俗稱老化滲濾液；另一方面，在填埋初期，雖然滲濾液的可生化性較好，但是光靠生物處理也很難將之處理至二級甚至一級標(biāo)準(zhǔn)以下，一般來講，滲濾液的 COD中將近有500～600 mg/L無法用生物處理的方式處理。 1.2.4 今后的研究方向 根據(jù)滲濾液處理存在的問題，目前我國垃圾滲濾液處理工藝的關(guān)鍵主要集中在以下兩個方面：高濃度氨氮處理技術(shù)和滲濾液深度處理技術(shù)。 1.2.4.1 高濃度氨氮處理技術(shù) 高濃度氨氮處理技術(shù)，目前應(yīng)用較多的主要有氨吹脫和生物脫氨技術(shù)。氨吹脫技術(shù)大多用空氣為吹脫介質(zhì)，低效率的吹脫設(shè)備吹脫的方式。相對而言，精餾塔脫氨是一種比較有前途的解決方案，雖然采用該法需要一定量的蒸汽，但由于水溫提高了，可以減少調(diào)整pH的酸堿用量，還可以減小氣液比，減少風(fēng)機(jī)的電耗。另外，由于蒸餾后，脫氨尾氣可以通過冷凝直接轉(zhuǎn)換成液氨，可以回收利用，有效地解決了尾氣難以治理的問題。因此，新型高效吹脫裝置的開發(fā)，脫氨尾氣的妥善處理成為了今后研究的方向。 除了氨吹脫的方法脫氨以外，生物脫氮也是一種經(jīng)濟(jì)、有效的脫氨方式。但傳統(tǒng)理論認(rèn)為：氨氮的去除是通過硝化和反硝化兩個相互獨立的過程實現(xiàn)的；硝化過程需要大量的氧氣，而反硝化過程則需要一定的碳源。滲濾液氨氮濃度很高，C/N值較低，無法通過單一的生物脫氮方式解決滲濾液的脫氨問題。目前對生物脫氮技術(shù)又有了很多新的認(rèn)識，如好氧反硝化、同步硝化反硝化、厭氧氨氧化、短程硝化等，這些技術(shù)具有需氧量低、能耗低、負(fù)荷高、對碳源堿度需求低等優(yōu)點。 2 設(shè)計說明書 2.1 總論 2.1.1 設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容 2.1.1.1 污水處理設(shè)計目的 污水處理設(shè)計能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的水處理專業(yè)知識及相關(guān)知識的能力和工程實踐能力，使學(xué)生受到基礎(chǔ)的工程制圖訓(xùn)練，在資料收集及調(diào)查研究，工程設(shè)計，圖紙繪制，設(shè)計說明書的撰寫等方面的能力得到一定程度的提高。 2.1.1.2 污水處理設(shè)計基礎(chǔ)要求： （1） 在設(shè)計過程中，要發(fā)揮獨立思考工作的能力。 （2） 本設(shè)計的重點是污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計計算和總體布置。 （3） 處理構(gòu)筑物選型按其基礎(chǔ)特征加以說明。 （4） 設(shè)計計算說明書，要求內(nèi)容完整（包括計算草圖），簡明扼要，文字通順，設(shè)計圖紙按標(biāo)準(zhǔn)繪制，內(nèi)容完整，主次分明。 2.1.1.3 設(shè)計任務(wù)： （1） 設(shè)計說明：包括水質(zhì)特征、性質(zhì)，設(shè)計流量，進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)，工藝流程比較與選擇，各構(gòu)筑物運行參數(shù)及尺寸設(shè)計以及各處理構(gòu)筑物的平面布置。 （2） 計算說明：包括各處理構(gòu)筑物的設(shè)計計算。 （3） 圖紙：工藝流程圖，平面布置圖及單體構(gòu)筑物的工藝構(gòu)圖。 2.1.2 基礎(chǔ)資料 設(shè)計水量：Q=150m3∕d，時變化系數(shù)為1.3，進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)如下表： 表2-1 所處理的垃圾滲濾液進(jìn)出水水質(zhì)（單位：mg/L） 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) COD BOD NH3-N SS PH 進(jìn)水水質(zhì) 10000 2000 1500 1800 5-9 排放標(biāo)準(zhǔn) ≦300 ≦150 ≦25 ≦200 6-9 處理水質(zhì)執(zhí)行《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）二級排放標(biāo)準(zhǔn)。 2.2 滲濾液處理工藝流程說明 經(jīng)分析滲濾液的水質(zhì)特點，同時從出水水質(zhì)角度考慮，擬采用以下工藝進(jìn)行處理： 滲濾液 細(xì)格柵 調(diào)節(jié)池 混凝沉淀池 沼氣利用 柵渣、無機(jī)砂質(zhì)及剩余污泥回收填埋 污泥消化池 加藥間 污泥濃縮池 活性炭吸附 UASB 沼氣利用 貯泥池 臭氧氧化 SBR 脫水干燥 鼓風(fēng)機(jī)房 尾氣處理 排入水體 圖2-1 垃圾滲濾液處理工藝流程圖 由于該水質(zhì)具有一定的可生化性，所以考慮用UASB+SBR作為主要的生化處理工藝，臭氧氧化工藝作為深度處理。臭氧氧化可將廢水中呈溶解狀態(tài)的有機(jī)物和無機(jī)物徹底消除，而不會產(chǎn)生污染物被濃縮的化學(xué)污泥。采用混凝沉淀工藝作為生化處理的預(yù)處理，有效去除有機(jī)物膠體及懸浮顆粒，降低后續(xù)生化處理段的有機(jī)負(fù)荷，保證其正常運行。 原水經(jīng)格柵閘閥井進(jìn)入調(diào)節(jié)池，穩(wěn)定后出水開始混凝沉淀，去除COD、懸浮顆粒及重金屬，上清液溢流后經(jīng)提升泵進(jìn)入UASB，去除部分COD同時氨化，之后進(jìn)入SBR進(jìn)一步去除有機(jī)污染物同時脫氮，再進(jìn)入臭氧氧化池進(jìn)行深度處理后，通過活性炭吸附，出水可達(dá)標(biāo)排放。 2.3 處理構(gòu)筑物的設(shè)計計算 2.3.1 格柵的設(shè)計計算 2.3.1.1 格柵的作用和位置 格柵安裝在污水渠道，泵房等的進(jìn)口處或污水處理廠的端部。用以截留較大懸浮物或漂浮物，以便減輕后續(xù)處理的處理負(fù)荷，并使之正常運行。 2.3.1.2 格柵的設(shè)計參數(shù)及要求[1] （1） 柵條間隙：粗格柵（50~100mm），中格柵（10~40mm），細(xì)格柵（1.5~10mm）； （2） 格柵的柵前流速一般為0.4m/s ~ 0.9m/s； （3） 格柵過柵流速不宜小于0.6m/s，不宜大于1.0m/s； （4） 柵前渠道寬度和渠道中的水深應(yīng)與入廠污水管規(guī)格相適應(yīng)； （5） 柵渣量與地區(qū)特點，格柵的間隙大小，污水水量等因素有關(guān)，在無當(dāng)運行資料時，可采用：（1）格柵間隙16~25mm 0.10~0.05m3柵渣/103污水；（2）格柵間隙30~50mm 0.03~0.01m3柵渣/103污水； （6） 機(jī)械格柵不宜少于2臺，如為1臺時，應(yīng)設(shè)人工清除格柵備用； （7） 格柵傾角一般采用45o~75o，人工清渣：45o~60o，機(jī)械清渣：60o~90o； （8） 通過格柵的水頭損失一般采用0.08~0.15m； （9） 柵間必須設(shè)置工作臺，臺面應(yīng)高出柵渣前最高設(shè)計水位0.5，工作臺上應(yīng)有安全沖洗設(shè)備； （10） 設(shè)置格柵裝置的構(gòu)筑物，必須考慮有良好的通風(fēng)設(shè)施； （11） 格柵間內(nèi)應(yīng)安裝調(diào)運設(shè)備，以便運行格柵及其他設(shè)備的檢修和柵渣的日常清除。? 2.3.1.3 設(shè)計計算 1 柵條間隙數(shù)n： n= (1—1) 式中：Qmax—最大設(shè)計流量，m3/s； b—柵條間隙，m； h—柵前水深，m，取0.5m； —污水流經(jīng)格柵的速度，一般取0.6~1.0m/s，取= 0.7m/s； —格柵安裝傾角，( °)，取60o； —經(jīng)驗修正系數(shù)。 注：1) Qmax= Q設(shè) = 150m3/d = 1.74L/s = 1.74×10-3m3/s， 當(dāng)< 5L/s時，污水總變化系數(shù)Kz = 2.3； 2) 由于滲濾液中并無較粗大的漂浮物，所以選取間隙為10mm的細(xì)格柵； 3) 格柵間隙數(shù)過小，所以放寬至20個。 2 柵槽總寬度B： B = S(n-1)+b×n = 0.01×(20-1)+0.01×20 ≈ 0.4m (1—2) 式中：B—柵槽寬度，m； S—柵條寬度，m，取0.01m； b—柵條凈間隙，m，取0.01m； n—格柵間隙數(shù)，個。 3 進(jìn)水渠道漸寬部分的長度： (1—3) 式中：B—柵槽總寬度，m； B1—進(jìn)水渠道寬度，m，取0.2m； —進(jìn)水渠道漸寬部位的展開角度，( °)，取20°。 4 格柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度： (1—4) 5 通過格柵的水頭損失： 1) 計算水頭損失： (1—5) 式中：—計算水頭損失，m； —阻力系數(shù) (1—6) 柵條斷面選取銳邊矩形，經(jīng)查表[2]，形狀系數(shù)； g—重力加速度，m/s2，取9.8m/s2。 2) 過柵水頭損失： (1—7) 式中：—過柵水頭損失，m； k—系數(shù)，一般采用k = 3。 6 柵后槽的總高度H： H = h+h1+h2 = 0.5+0.3+0.16 ≈ 1.0m (1—8) 式中：h—柵前水深，m； h1—格柵前渠道超高，m，取0.3m； h2—過柵水頭損失，m。 7 格柵總長度L： (1—9) 8 每日柵渣量W： 采用人工清渣 (1—10) 式中：W—每日柵渣量，m3/d； W1—單位體積污水柵渣量，m3/(103m3污水)，一般取0.1~0.01，細(xì)格柵取大值，粗格柵取小值，取0.1； Kz—污水流量總變化系數(shù)，Kz=2.3。 9 格柵機(jī)安裝2臺，1用1備 圖2-2 格柵水力計算簡圖 2.3.2 調(diào)節(jié)池的設(shè)計計算 2.3.2.1 設(shè)計說明 調(diào)節(jié)池的作用是調(diào)節(jié)進(jìn)、出水量，保證后續(xù)工藝的進(jìn)行，并從廢水中分離密度較大的無機(jī)顆粒，去除廢水中的懸浮物及砂粒，保護(hù)水泵和管道免受磨損，縮小污泥處理構(gòu)筑物容積，提高污泥有機(jī)組分的含率，提高污泥作為肥料的價值。 由于垃圾場產(chǎn)生的廢水量受降雨量的影響較大,為保證處理系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)相對穩(wěn)定，必須有較大的調(diào)節(jié)池來調(diào)節(jié)水量，常規(guī)的污水處理調(diào)節(jié)池一般調(diào)節(jié)均化4h的水量，而垃圾滲濾液的調(diào)節(jié)池常把春、夏季產(chǎn)生的未處理滲濾液保存起來，以彌補(bǔ)秋、冬季滲濾液處理廠正常運行時滲濾液量的不足，所以其停留時間均大于24h[3]。同時隨著滲濾液量的變化，其有機(jī)物濃度也有較大的變化，特別是在冬季滲濾液量少，濃度特別高，因此需對原水進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，以免對處理設(shè)施沖擊過大。另外，調(diào)節(jié)池可以起到兼氧反應(yīng)的作用，因生活垃圾滲濾液進(jìn)入污水處理廠之前已經(jīng)過較長時間的厭氧發(fā)酵過程，滲濾液直接進(jìn)行厭氧作用已不顯著，通過自然復(fù)氧作用，使調(diào)節(jié)池中的滲濾液處于一個兼氧環(huán)境，滲濾液中本身存在的大量兼氧菌生長活躍，這樣一方面可去除部分有機(jī)物，另外可極大地提高廢水的可生化性，使后續(xù)生化處理難度降低。 2.3.2.2 設(shè)計計算 1 設(shè)置2座調(diào)節(jié)池，水力停留時間取T = 24h。 2 調(diào)節(jié)池容積： V’= (2—1) 3 設(shè)計中采用的調(diào)節(jié)池容積V 一般考慮增加調(diào)節(jié)池理論容積的10％~20％，取20％，則： V=1.2V’=1.2*150=180m3 (2—2) ∴ 單池容積V單 = V/2=90m3 (2—3) 4 池形設(shè)計： 1) 兩池采用并聯(lián)式矩形池，設(shè)定有效水深h2 = 5m，則單個調(diào)節(jié)池表面積A： A==90/5=18.0m3 (2—4) 2) 單池平面尺寸取L×B = 4.5*4= 18m2； 3) 超高取0.3m。 5 貯渣斗所需容積V1′： V1′ (2—5) 式中：Qmax—最大設(shè)計流量，m3/d； T—排渣時間間隔，取2d； X—城鎮(zhèn)污水的沉渣量，一般采用0.03L/m3(污水)； Kz—污水流量總變化系數(shù)，Kz=2.3。 6 渣斗尺寸計算： 圖2-3 調(diào)節(jié)池方形渣斗尺寸計算簡圖 1) 如圖所示，設(shè)定渣斗底寬b1 = 0.2m，斗壁與水平面的傾角= 60o，貯渣斗高度= 0.3m 則貯渣斗上口寬 (2—6) 2) 貯渣斗容積V1： (2—7) ∴ V1>1/2 V1′=0.002m 3 可以容納調(diào)節(jié)池產(chǎn)生的沙礫 式中：S1，S2—分別為貯渣斗下口和上口的面積，m2。 3) 貯渣室高度h3： (2—8) 式中，—貯渣斗高度，= 0.3m； i—池底坡向渣斗的坡度，取6％； B—單個調(diào)節(jié)池寬度，m； b2—貯渣斗上口寬，m。 7 調(diào)節(jié)池總高度H： H = h1+h2+h3 = 0.3+5+0.46 = 5.76m (2—9) 式中：h1—超高，取0.3m； h2—有效水深，h2 = 5m。 8 補(bǔ)充說明： 調(diào)節(jié)池安裝桁車式刮泥機(jī)，定時將污泥刮入污泥槽，并有污泥泵將污泥運送到貯泥池。 圖2-4 設(shè)有桁車刮泥機(jī)的調(diào)節(jié)池 ①進(jìn)水槽；②擋流板；③刮泥桁車；④刮渣板；⑤刮泥板； ⑥浮渣槽；⑦出水槽；⑧出水管；⑨泥斗；⑩排泥管 2.3.3 混凝沉淀池的設(shè)計計算 混凝沉淀既可作為預(yù)處理技術(shù)，減輕后續(xù)處理設(shè)施的負(fù)荷，又可作為深度處理技術(shù)，成為整個處理過程的保障技術(shù)，主要用來去除水中小型的懸浮物和膠體。對于垃圾滲濾液，能夠去除其中的懸浮物、不溶性COD、脫色以及重金屬的去除，對氨氮也有一定去除效果。 2.3.3.1 混凝池的設(shè)計計算 一．藥劑選擇及其投加量 混凝劑目前應(yīng)用最廣的是鋁鹽和鐵鹽。 硫酸鋁混凝效果較好，使用方便，對處理后的水質(zhì)沒有任何不良影響。但水溫低時，硫酸鋁水解困難，形成的絮凝體較松散，效果不及鐵鹽，同時，pH有效范圍窄，投加量大。 三氯化鐵是褐色結(jié)晶體，極易溶解，形成的絮凝體較緊密，易沉淀，但三氯化鐵腐蝕性強(qiáng)，易吸水潮解，不易保管，同時，殘留在水中的亞鐵離子會使處理后的水帶色。 兩者比較之后，從基建費用角度考慮，選取硫酸鋁作為混凝劑，PAM作為助凝劑。 實驗研究表明[6]，當(dāng)pH = 6時，硫酸鋁投加量在0.8g/L左右，處理效果最好。 二．機(jī)械攪拌反應(yīng)池設(shè)計參數(shù)及要點[5] (1) 池數(shù)一般不少于2座，反應(yīng)時間為20~30min； (2) 每座池一般設(shè)3~4擋攪拌器，各攪拌器之間用隔墻分開以防水流短路，垂直攪拌軸設(shè)于池中間； (3) 攪拌葉輪上槳板中心處的線速度自第一擋0.5~0.6m/s逐漸減小至0.2~0.3m/s； (4) 垂直軸式攪拌器的上槳板頂端應(yīng)設(shè)于池子水面下0.3m處，下槳板底端設(shè)于距池底0.3~0.5m處，槳板外緣與池側(cè)壁間距不大于0.25m； (5) 槳板寬度與長度之比b/l = 1/10~1/15，一般采用b = 0.1~0.3m。每臺攪拌器上槳板總面積宜為水流截面的10％~20％，不宜超過25％，以免池水隨槳板同步旋轉(zhuǎn)，減弱絮凝效果。水流截面積是指與槳板轉(zhuǎn)動方向垂直的截面積； (6) 所有攪拌軸及葉輪等機(jī)械設(shè)備應(yīng)采取防腐措施，軸承與軸架宜設(shè)于池外，以免進(jìn)入泥沙，致使軸承嚴(yán)重磨損和軸桿折斷； (7) 速度梯度G和反應(yīng)時間t的乘積Gt可間接表示整個反應(yīng)時間內(nèi)顆粒碰撞的總次數(shù)，可用來控制反應(yīng)效果。當(dāng)原水濃度低，平均G值較小或處理要求較高時，可適當(dāng)延長反應(yīng)時間，以提高Gt值，改善反應(yīng)效果。一般平均G值約在20~70s-1之間為宜，Gt值應(yīng)控制在104~105之間。 三．設(shè)計計算 1 反應(yīng)池容積V： V= (3—1) 式中：V—反應(yīng)池總?cè)莘e，m3； Q—設(shè)計處理水量，m3/h； t—反應(yīng)時間，取25min。 2 反應(yīng)池串聯(lián)格數(shù)及尺寸： 反應(yīng)池采用3格串聯(lián)的方形池，設(shè)置3臺攪拌機(jī)，池子的有效水深取h = 2.7m，則 單池面積A1= (3—2) ∴ 池邊長a ≈ 0.57m 反應(yīng)池超過取h1 = 0.3m，則池總高度H = h+h1 = 3.0m。反應(yīng)池分隔墻上的過水孔道上下交錯布置，見圖2—5。 圖2-5 垂直軸式機(jī)械攪拌反應(yīng)池 ①進(jìn)水管；②旋轉(zhuǎn)軸；③槳板；④葉輪；⑤擋板；⑥過水孔道；⑦隔墻 3 攪拌設(shè)備設(shè)計 1) 葉輪直徑及漿板尺寸： a 攪拌池當(dāng)量直徑D： D= (3—3) b 攪拌器葉輪直徑d： d= (3—4) 式中：i—比例系數(shù)，一般為，這里取。 c 為了加強(qiáng)混合效果，在內(nèi)壁設(shè)四塊固定擋板，每塊擋板寬度b1取（1/10~1/12）D ≈ 0.05~0.064m，其上、下緣距靜止液面和池底皆為D/4 ≈ 0.16m。 d 每根旋轉(zhuǎn)軸上安裝4塊槳板，槳板長度取= 1m，寬度取b = 0.1m。 2) 槳板中心點旋轉(zhuǎn)半徑R： R= (3—5) 式中：d—攪拌器葉輪直徑，m； b—槳板寬度，m。 圖2-6 攪拌反應(yīng)池水力計算簡圖 3) 轉(zhuǎn)速： 每臺攪拌機(jī)槳板中心點旋轉(zhuǎn)線速度?。? 第一格 第二格 第三格 則每臺攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為： 第一格 (3—6) 第二格 (3—7) 第三格 (3—8) 4) 槳板旋轉(zhuǎn)功率計算： a 槳板外緣旋轉(zhuǎn)線速度： (3—9) 式中：r —槳板外緣旋轉(zhuǎn)半徑，r = 0.35m； —每臺攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速，rad/min。 則計算得到： 第一格 第二格 第三格 b 每臺攪拌機(jī)上槳板總面積A： A = 4b= 4×0.1×1 = 0.4m2 (3—10) 式中：b—槳板寬度，b = 0.1m； —槳板長度，= 1m。 槳板總面積與反應(yīng)池過水截面積之比為： （小于25％，符合要求） (3—11) c 槳板寬徑比系數(shù)Ki（三臺攪拌器完全相同）： (3—12) 式中：b—槳板寬度，b = 0.1m； r —槳板外緣旋轉(zhuǎn)半徑，r = 0.35m。 d 攪拌器功率： (3—13) 式中：Ki—槳板寬徑比系數(shù)； A—每臺攪拌機(jī)上槳板總面積，m2； —槳板外緣旋轉(zhuǎn)線速度，m/s。 則每臺攪拌器功率： 第一格 第一格 第一格 4 配用電動機(jī)功率Ni： (3—14) 式中：—攪拌器功率，W； —電動機(jī)總機(jī)械效率，取0.75； —電動機(jī)傳動效率，取0.7。 則計算得到： 第一格 第二格 第三格 2.3.3.2 沉淀池的設(shè)計計算 一．沉淀池一般規(guī)定[1] 1 設(shè)計流量應(yīng)按分期建設(shè)考慮 a) 當(dāng)污水為自流進(jìn)入時，應(yīng)按每期的最大設(shè)計流量計算； b) 當(dāng)污水為提升進(jìn)入時，應(yīng)按每期工作水泵的最大組合流量計算； c) 在合流制處理系統(tǒng)中，應(yīng)按降雨時的設(shè)計流量計算，沉淀時間不宜小于30min。 2 沉淀池的個數(shù)或分格數(shù)不應(yīng)少于2個，并宜按并聯(lián)系列設(shè)計。 3 當(dāng)無實測資料時，城市污水沉淀池的設(shè)計數(shù)據(jù)，可參照表2—2選用。 表2-2 城市污水沉淀池設(shè)計數(shù)據(jù) 沉淀池類型 沉淀時間（h） 表面負(fù)荷（日平均流量） ［m3/(m2·h)］ 污泥含水率（％） 固體負(fù)荷 ［kg/(m2·h)］ 堰口負(fù)荷 ［L/(s·m)］ 初次沉淀池 1.0~2.5 1.2~2.0 95~97 ≤2.9 二次沉淀池 活性污泥法后 2.0~5.0 0.6~1.0 99.2~99.6 ≤150 ≤1.7 生物膜法后 1.5~4.0 1.0~1.5 96~98 ≤150 ≤1.7 4 池子的超高至少采用0.3m。 5 q=h/t，一般沉淀時間不小于1.0h；有效水深多采用2~4m。下表列出了有效水深、沉淀時間與表面負(fù)荷的關(guān)系。 表2-3 有效水深、沉淀時間與表面負(fù)荷的關(guān)系 表面負(fù)荷ｑ ［m3/(m2·h)］ 沉淀時間ｔ(h) h2=2.0m h2=2.5m h2=3.0m h2=3.5m h2=4.0m 2.0 1.5 1.2 1.0 0.6 1.0 1.3 1.7 2.0 3.3 1.3 1.7 2.1 2.5 4.2 1.5 2.0 2.5 3.0 5.0 1.8 2.3 2.9 3.5 2.0 2.7 3.3 4.0 6 沉淀池的緩沖層高度，一般采用0.3~0.5m。 7 污泥斗的斜壁與水平面的傾角，方斗不宜小于60o，園斗不宜小于55o。 8 初塵池的污泥區(qū)容積，一般不大于2d的污泥量計算，采用機(jī)械排泥時，可按4h污泥量計算；二沉池的污泥區(qū)容積按不小于2h貯泥量考慮，泥斗中污泥濃度按混合液濃度及底流濃度的平均濃度計算。 9 排泥管直徑不應(yīng)小于200mm。 10 沉淀池的污泥一般采用靜水壓力排除，初沉池的靜水頭不應(yīng)小于1.5m；二沉池的靜水頭，生物膜法后不應(yīng)小于1.2m，曝氣池后不應(yīng)小于0.9m。 二．豎流式沉淀池設(shè)計數(shù)據(jù)[1] 1 為了使水流在沉淀池內(nèi)分布均勻，池子直徑（或正方形的一邊）與有效水深之比值不大于3。池子直徑不宜大于8m，一般采用4~7m；最大有達(dá)10m。 2 中心管內(nèi)流速不大于30mm/s。 3 中心管下口應(yīng)設(shè)有喇叭口和反射板： a) 反射板板底距泥面至少0.3m。 b) 喇叭口直徑及高度為中心管直徑的1.35倍。 c) 反射板的直徑為喇叭口直徑的1.30倍，反射板表面與水平面的傾角為17o。 d) 中心管下端至反射板表面之間的縫隙高在0.25~0.5m范圍內(nèi)時，縫隙中污水流速，在初沉池中不大于20mm/s，在二沉池中不大于15mm/s。 4 當(dāng)池子直徑（或正方形的一邊）小于7m時，澄清污水沿周邊流出；當(dāng)直徑D≥7m時，應(yīng)增設(shè)輻射式集水支渠。 5 排泥管下端距池底不大于0.2m，管上端超出水面不小于0.4m。 6 浮渣擋板距集水槽0.25~0.5m，高出水面0.1~0.15m，淹沒深度0.3~0.4m。 三．設(shè)計計算 本設(shè)計采用豎流式沉淀池。 1 中心管截面積： 采用2座豎流式沉淀池，則每池最大設(shè)計流量： qmax=-4m3/s (3—18) ∴ f== (3—19) 式中：—單池污水設(shè)計流量，m3/s； —采用的沉淀池個數(shù)，取=2座； —中心管截面積，m2； —中心管內(nèi)流速，取。 2 中心管直徑d0： d0== 取 (3—20) ∴ 喇叭口直徑 (3—21) 反射板直徑 (3—22) 3 中心管喇叭口與反射板之間的縫隙高度h3： h3 取 (3—23) 式中：—污水由中心管喇叭口與反射板之間的縫隙流出速度，取0.02m/s； d1—喇叭口直徑，m。 4 沉淀部分有效斷面積A： A (3—24) 式中：Kz—污水流量總變化系數(shù)，Kz=2.3； —污水在沉淀池中流速，m/s； 設(shè)表面負(fù)荷，則。 5 沉淀池直徑D： 取D = 3.5m (3—25) 6 沉淀部分有效水深： 取 (3—26) 式中：t—污水停留時間，取2.5h； 校核： 滿足設(shè)計要求 7 校核集水槽出水堰負(fù)荷： 單面出水時，集水槽每米出水堰負(fù)荷為： 滿足設(shè)計要求 (3—27) 8 單池所需污泥室容積V： (3—28) ∴ 2個池子每天總排泥量 (3—29) 式中：—進(jìn)水懸浮物濃度，mg/L； —出水懸浮物濃度，mg/L； T—兩次清除污泥相隔時間，取2d； —污水流量總變化系數(shù)，Kz=2.3； —污泥密度，其值約為1t； —污水含水率，取96％； n—沉淀池個數(shù)，座。 9 圓截錐部分容積V1： 設(shè)定圓截錐體下底直徑為0.3m，錐體傾角為55o，則圓截錐體高： (3—30) ∴ (3—31) 式中：R—沉淀池半徑，m； r —圓截錐體下底半徑，m； —圓截錐體高度，m； V1—圓截錐部分容積，m3； V—單池所需污泥室容積，m3。 10 沉淀池總高度H： (3—32) 式中：H—沉淀池總高度，m； —超高，取0.5m； —沉淀部分有效水深，m； —中心管喇叭口與反射板之間的縫隙高度，m； —緩沖層高度，取0.3m； —下部圓截錐體高，m。 圖2-7 豎流式沉淀池水力計算簡圖 ①進(jìn)水槽；②中心管；③反射板；④集水槽；⑤排泥管 2.3.4 UASB的設(shè)計計算 2.3.4.1 設(shè)計說明 厭氧生物處理作為利用厭氧性微生物的代謝特性，在毋需提供外源能量的條件下，以被還原有機(jī)物作為受氫體，同時產(chǎn)生有能源價值的甲烷氣體。厭氧生物處理過程能耗低；有機(jī)容積負(fù)荷高，一般為5－10kgCOD/(m3·d)，最高的可達(dá)30-50kgCOD/(m3·d)；剩余污泥量少；厭氧菌對營養(yǎng)需求低、耐毒性強(qiáng)、可降解的有機(jī)物分子量高；耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；產(chǎn)出的沼氣是一種清潔能源。 上流式厭氧污泥床（UASB）反應(yīng)器主體部分從功能上分為反應(yīng)區(qū)和分離區(qū)，反應(yīng)區(qū)又包括厭氧污泥床和懸浮污泥層，含有大量沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥。廢水盡可能均勻地從反應(yīng)器底部進(jìn)入，向上通過厭氧污泥床，與顆粒污泥充分接觸，發(fā)生厭氧反應(yīng)，在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生沼氣（主要是和）。廢水的向上流動和產(chǎn)生的大量沼氣的上升對反應(yīng)器內(nèi)的顆粒污泥起到了良好的自然攪拌作用，引進(jìn)污泥的內(nèi)部循環(huán)，使一部分污泥向上運動，在污泥床上方形成相對稀薄的污泥懸浮層。在含有顆粒污泥的廢水進(jìn)入分離區(qū)后，附著在顆粒污泥上的氣泡和自由氣泡撞擊到分離區(qū)中三相分離器氣體反射板的底部，與污泥和廢水發(fā)生分離，被收集在反應(yīng)器頂部三相分離器的集氣室內(nèi)；釋放氣泡后的顆粒污泥由于重力作用沉淀到污泥層的表面，返回反應(yīng)區(qū)；液體則經(jīng)出水堰流出反應(yīng)器。到填埋中后期產(chǎn)生的滲濾液需適當(dāng)投加碳源以補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)。 圖2-8 UASB反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖 2.3.4.2 設(shè)計原則[4] 1．三相分離器的設(shè)計原則 1) 間隙和出水面的截面積比影響到進(jìn)入沉淀區(qū)和保持在污泥相中的絮體的沉淀速度； 2) 分離器相對于出水液面的位置確定反應(yīng)區(qū)（下部）和沉淀區(qū)（上部）的比例，在多數(shù)UASB反應(yīng)器中內(nèi)部沉淀區(qū)是總體積的15％~20％； 3) 三相分離器的傾角要使固體滑回到反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)，實際工程中一般為45o~60o之間，這個角度也確定了三相分離器的高度，從而確定了所需的材料； 4) 分離器下氣液界面的面積確定了沼氣的釋放速率，適當(dāng)?shù)尼尫怕蚀蠹s是1~3，速率低有形成浮渣層的趨勢，非常高導(dǎo)致形成氣沫層面，兩者都導(dǎo)致堵塞釋放管。 2．布水系統(tǒng)要求 1) 進(jìn)水裝置的設(shè)計使分配到各點的流量相同，確保單位面積的進(jìn)水量基本相同，防止發(fā)生短路等現(xiàn)象； 2) 很容易觀察進(jìn)水管的堵塞，當(dāng)堵塞發(fā)現(xiàn)后，必須很容易被清除；