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固废渗滤液设计说明书毕业论文目录一设计任务和内容41.1污水处理设计目的41.2污水处理设计基础要求41.3设计任务：4二概述42.1工程概况42.2基础资料52.2.1城市概况52.2.2自然条件5三渗滤液特点及基本情况分析73.1渗滤液来源特点73.2渗滤液水质特点73.3渗滤液水量特点83.4该填埋场渗滤液水质及水量8四设计理论、原则及依据104.1设计依据104.2设计范围104.3设计原则10五执行排放标准11六工艺流程选择及说明116.1渗滤液处理技术概述116.2渗滤液处理重点及难点126.2.1渗滤液高浓度氨氮126.2.2渗滤液可生化性差126.2.3重点及难点126.3工艺方案路线126.4 预处理工艺比较136.4.1高级氧化法136.4.2厌氧生物处理146.5生物处理工艺比较146.5.1氧化沟146.5.2 A2/O工艺156.5.3 接触氧化工艺156.5.4 SBR工艺156.6深度处理工艺比较166.6.1人工湿地系统176.6.2 膜处理技术176.6.3超滤176.6.4活性炭吸附法与离子交换176.6.5高级氧化法186.7工艺比较结果与拟定19七主要构筑物的设计计算207.1 格栅的设计计算207.1.1 格栅的作用和位置207.1.2 格栅的设计参数及要求207.1.3 设计计算217.2调节池的设计计算237.2.1设计说明237.2.2设计计算247.3 混凝沉淀池的设计计算247.3.1混凝池的设计计算247.3.2 沉淀池的设计计算257.4 UASB的设计计算297.4.1设计说明297.4.2设计原则307.4.3设计计算317.5 改良SBR的设计计算317.5.1设计说明317.5.2设计计算327.6 臭氧氧化设备的设计计算367.6.1 设计说明367.6.2设计计算367.7 活性炭吸附装置的设计计算387.7.1设计说明387.7.2设计计算38一 设计任务和内容1.1污水处理设计目的污水处理设计能够培养学生综合运用所学的水处理专业知识及相关知识的能力和工程实践能力，使学生受到基础的工程制图训练，在资料收集及调查研究，工程设计，图纸绘制，设计说明书的撰写等方面的能力得到一定程度的提高。1.2污水处理设计基础要求1) 在设计过程中，要发挥独立思考工作的能力。2) 本设计的重点是污水处理构筑物的设计计算和总体布置。3) 处理构筑物选型按其基础特征加以说明。4) 设计计算说明书，要求内容完整（包括计算草图），简明扼要，文字通顺，设计图纸按标准绘制，内容完整，主次分明。1.3设计任务：1) 设计说明：包括水质特征、性质，设计流量，进出水水质指标，工艺流程比较与选择，各构筑物运行参数及尺寸设计以及各处理构筑物的平面布置。2) 计算说明：包括各处理构筑物的设计计算。3) 图纸：工艺流程图，平面布置图及单体构筑物的工艺构图。二 概述2.1工程概况项目名称：D县城市生活垃圾卫生填埋场工程项目性质：新建设计单位：华东师范大学生态与环境学院总用地：126亩总库容：约101.4万立方米总投资：处理规模：平均257吨/日服务年限：12年项目服务范围：D县居民所产生的生活垃圾2.2基础资料2.2.1城市概况1) 地理位置D县，位于河南省中南部，南邻舞钢市，北接襄城县，东连源汇区，西靠叶县。处于东经11321151134453，北纬33750333022。截至2014年，总面积为777平方公里。2) 社会环境概况截至2014年，D县辖8镇6乡，总面积777平方公里，耕地面积75万亩，总人口60万人。其中农业人口52万人。辖城舞泉镇、吴城镇、辛安镇等8个镇和文峰乡、保和乡等6个乡，共计398个行政村。D县县城位于县域中心，城市人口10万人。3) 经济概况2012年，全县生产总值113.1亿元，比上年（下同）增长13%；固定资产投资101.8亿元，增长23.7%；社会消费品零售总额52.9亿元，增长15.5%；城镇居民人均可支配收入14810元，增长15%；农民人均纯收入5522元，增长17%；地方财政总收入5.6亿元，增长26%，其中公共财政预算收入4.2亿元，增长26.7%。4) 交通运输D县东距107国道40公里，京广铁路漯河站45公里，京珠高速公路49公里；北接宁洛（南京-洛阳）高速公路6公里、郑州国际航空港150公里；西连日南（日照-南阳）高速公路25公里。沪渝铁路穿境而过。全县公路通车里程达1018公里，实现了乡乡通二级公路，村村通油路，交通网络纵横交错，四通八达。2.2.2自然条件1) 地形地貌D县地处淮河流域，沙、澧河横贯全境，海拔 62至 102米，南高北低、西高于东，自西向东缓斜。地势分岗地、平原、洼地。岗地约占全县总面积的235，横亘于舞泉和保和、文峰、辛安、吴城等乡镇，一般海拔90米左右，保和乡马岗村西北最高，海拔102米：平原约占全县总面积的426，分布于孟寨、马村、姜店、章化、侯集、太尉等乡；洼地约占全县总面积的339，分布于北舞渡、莲花、九街及姜店、马村等乡镇的部分地区。九街乡大杨村一带最低，海拔62米。2) 地质构成境内地质构造不甚复杂，主要为近东西走向的压性和压扭性断裂，局部为向斜轴屋脊状断裂和断鼻状断裂。基岩地形南北部为凸起，中部为凹陷。基岩层多属太古界、震旦亚界、寒武系和二迭系。3) 地震与地震裂度全国地震区域划分，D县属六级地震烈度区，从历史地震发生情况看（据D县志所载的有关地震记录），无强大地震，多数为无感地震，且发震的频率小。4) 水文与水资源地表径流与河流D县属淮河流域沙颍河水系，南岗北洼中间多河汊。沙河、澧河横贯全境，有干江河、骂子河、灰河、泥河、唐河等10多条河流。据记载，1957年至1985年，境内每年平均降水量8598毫米，共降水637亿平方米，地表径流深208毫米，总径流量168亿立方米。地下水境内地下水分丰水区、一般水区和贫水区。浅层水丰水区和一般水区在地下2至5米，贫水区在地下4至7米，且水量小，少数地方人畜吃水困难。深层水每小时单井出水50吨以上的深层水，丰水区在30至50米之间：一般水区在50至80米之间；贫水区在 100 至 140 米之间。过境水D县过境水有沙河、澧河、三里河3条常年性河流，径流量：沙河年均19亿立方米，澧河年均55亿立方米，三里河年均5700万立方米，总计年均 25亿多立方米。5) 气候条件气温平均气温在14，极端最低气温-16.5，极端最高气温41.0。降水年平均降水量692.3毫米，最大降雨量162.4毫米，最低降雨量为411.7毫米。6-8月份降雨量占全年的44.3%。蒸发量年平均蒸发量为1495.9毫米风向风速年主导风向为东北风，夏季主导风向为南风。三 渗滤液特点及基本情况分析3.1渗滤液来源特点垃圾渗滤液是指从垃圾填埋场中渗出的黑棕红色水溶液，当垃圾含水率为47%时，每吨垃圾可产生0.0722t渗滤液。垃圾渗滤液主要有以下来源：1) 降水入渗：降水包括降雨和降雪，是渗滤液的主要来源。2) 外部地表水的渗入：包括地表径流和地表灌溉。3) 地下水的渗入：与渗滤液数量和性质与地下水同垃圾接触量、时间及流动方向等有关；当填埋场渗滤液水位低于场外地下水水位，并没有设置防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内。4) 垃圾本身含有的水分：包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中吸附的水分5) 覆盖材料中的水分：与覆盖材料的类型、来源以及季节有关。6) 垃圾在降解过程中产生的水分：与垃圾组成、pH值、温度和菌种等有关，垃圾中的有机组分在填埋场内分解时会产生水分。3.2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。其中主要时氨、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。3.3渗滤液水量特点1) 水量变化大：垃圾填埋场产生的渗滤液量的大小受降雨量、蒸发量、地表径流量、地下水入渗量、垃圾自身特性及填埋场是一个敞开的作业系统，因此渗滤液的产量受气候、季节的影响非常大。2) 水量难以预测：渗滤液的产生量受到多种因素的影响，要准确预测渗滤液的产生量受到多种因素的影响，要准确预测渗滤液的产生量是非常困难的。3.4该填埋场渗滤液水质及水量1) 渗滤液产生量的计算渗滤液产量的计算比较复杂，目前国内外已提出多种方法，主要有水量平衡法、经验公式法和经验统计法3种。水量平衡法综合考虑产生渗滤液的各种影响因素，依水量平衡和损益原理而建立，该法准确但需要较多的基础数据，而我国现阶段相关资料不完整的情况限制了该法的应用；经验统计法是以相邻相似地区的实测渗滤液产生量为依据，推算出本地区的渗滤液产生量，该法不确定因素太多，计算的结果较粗糙，不能作为渗滤液计算的主要手段，通常仅用来作为参考，不用作主要计算方法；经验公式的相关参数易于确定，计算结果准确，在工程中应用较广。渗滤液产生量的经验模型：Q=CIA1000式中，Q为渗滤液水量，m3/a;I为降雨强度，mm；C为浸出系数；A为填埋面积，m2。由于填埋场中施工区域和填埋完成后封场区域的地表状况不同，浸出系数会有很大差异，因此，常用以下经验模型进行计算：Q=I(C1A1+C2A2)1000式中，C1为填埋场施工区域的浸出系数；C2为封场区域的浸出系数；A1为填埋场作业区域面积；A2为填埋场覆盖区域面积。相关系数的选取和确定：I值的选取：根据公式的要求，I值为最大年或月降水量的日换算值，在工程实践中因为要考虑污水处理规模的经济适用性，所以建议以多年平均降水量为依据计算渗滤液量，然后考虑一定的系数确定渗滤液日产生量，在有足够大污水调节池的情况下，这样估算的数据用于确定污水处理规模会更加经济合理。在本设计中，根据所提供资料，可以将I值确定为692.3毫米(年平均降水量为692.3毫米)。C值的选取：C值为填埋场降水量转为渗滤液的比率，与填埋场覆土性质、覆土坡度、填埋垃圾种类、填埋阶段、降水和蒸发量等因素有关，运行中的填埋场C值一般为0.2-0.8，封场的填埋场则为0.3-0.4居多。根据具体情况，C值又分为填埋场作业区渗出系数C1和填埋场覆盖区渗出系数C2，C1的数值与A1的确定、填埋区降水蒸发的关系以及填埋作业面的控制有密切关系，取值范围通常为0.4-0.8，C2的数值与覆盖材料及坡度有密切关系，取值范围通常为0.2-0.4。结合设计资料，可以把C1和C2的值分别选为0.6和0.3。A1和A2的确定：D县城市生活垃圾卫生填埋场工程总征地为126亩，即为84000平方米，处理规模为平均257吨/日，服务年限为12年，总库容约101.4万立方米。根据相关资料参考及对实际情况的充分考虑，可设计为4个100m*100m的覆盖区域，且设计10个50*50m的作业区域。因此A1=50*50*10=25000m2；A2=4*100*100=40000m2。从而，根据以上经验模型和相关参数可以得到：Q=I(C1A1+C2A2)1000=692.3*(0.6*25000+0.3*40000)1000=18692.1m3/a则取Q=18692.1m3/a=51.2m3/d。2) 调节池最小调节池容积由下式确定：VQ*5则V=Q*5=51.2*5=256m3调节池的有效水深H取3m，超高取0.5m，则调节池的表面积A：A=VH=2563.5=73.2m2，取74m2,又调节池的表面积A=LB。调节池的宽度B为8m，则调节池的长度L为：L=AB=748=9.25m，取9.5m。所以，调节池的尺寸：L*B*H=9.5m*8m*3.5m四 设计理论、原则及依据4.1设计依据(1)城市生活垃圾卫生填埋技术规范（CJJ17-2004）(2)城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准（建标2001101号）(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(5)生活垃圾填埋污染控制标准（GB 16889）(6)聚乙烯()土工膜防渗工程技术规范(SL/T231-98)(7)建筑给水排水设计规范(8)地表水环境质量标准4.2设计范围本设计的设计范围为D县城市生活垃圾填埋场的渗滤液的相关内容，主要如下：渗滤液产生量的计算、渗滤液处理工艺、处理构筑物的设计等。4.3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，降低噪声，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。五 执行排放标准根据2008年7月1日正式实施的中华人民共和国生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)的水污染物排放浓度限值如下表1。控制污染物pHCOD(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)SS(mg/L)排放浓度限值6-9100302530表1六 工艺流程选择及说明6.1渗滤液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。垃圾渗滤液的组成成分随时间而发生变化，对于填埋时间少于5年的垃圾渗滤液，其中的有机物浓度高，低分子脂肪酸多，BOD5/COD值在0.50.6，采用生化处理方法是有效的；而随着垃圾填埋年数的增加，有机物浓度降低，但腐殖质类物质增加，BOD5/COD值下降，可生化性降低，生化处理难以达到较好的效果。在实际中，因填埋时间存在先后的差别，使得不同年限的垃圾渗滤液并存。因此，为了满足渗滤液处理效果在垃圾填埋场的使用期间和封场后一直能够满足环境的要求，可考虑采用生化和物化组合的处理工艺。6.2渗滤液处理重点及难点6.2.1渗滤液高浓度氨氮高浓度的氨氮是渗滤液的水质特征之一，随着填埋时间的延长，垃圾中的有机氮转化为无机氮，渗滤液的氨氮浓度有升高的趋势。与城市污水相比，垃圾渗滤液的氨氮浓度高出数十至数百倍。一方面，由于高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用；另一方面，由于高浓度的氨氮造成渗滤液中的C/N比失调，生物脱氮难以进行，导致最终出水难以达标排放。6.2.2渗滤液可生化性差渗滤液可生化性差主要体现在两个方面：一方面，随着填埋场填埋时间的延长，渗滤液的生化性降低，在填埋后期，可生化性很差，BOD5/ CODCr值小于0.1，此时的渗滤液俗称老化渗滤液；另一方面，在填埋初期，虽然渗滤液的可生化性较好，但是光靠生物处理也很难将之处理至二级甚至一级标准以下，一般来讲，渗滤液的 COD中将近有500600mg/L无法用生物处理的方式处理。6.2.3重点及难点根据渗滤液处理存在的问题，目前我国垃圾渗滤液处理工艺的关键主要集中在以下两个方面：高浓度氨氮处理技术和渗滤液深度处理技术。6.3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。提高可生化性工艺：通常采用的技术方法主要有高级氧化技术、水解酸化技术和厌氧发酵技术等，主要目的是去除水中难生物降解的有机物和无机化合物，提高处理工艺的抗冲击负荷能力。生物处理工艺：是污水二级处理的主流工艺，其污染物去除能力取决于污水处理工艺性能、污染物的成分及营养性污染物的比例等因素。通常采用氧化沟、A2/O和SBR等工艺进行处理。初步处理工艺设计流程见下图1：图1 主体处理工艺的备选方案6.4 预处理工艺比较6.4.1高级氧化法高级氧化处理工艺中重要的一点就是生成氢氧自由基， 氢氧自由基的强氧化作用可使处理过的污水中残留的难降解有机化合物被氧化分解为无机物。常用方法有臭氧氧化法、电解氧化法以及Fenton试剂氧化法等。高级氧化法具有以下特点：1)产生大量羟基自由基(HO)，氧化能力仅次于氟；2)HO直接与废水中的污染物反应将其降解为CO2、水和无害物，不产生二次污染；3)能直接达到完全去除有机物，降低TOC和COD的目的；4) 其本身是物理化学过程，反应速度快，易于控制；5)可单独处理，也可与其他处理相结合，如作为生化处理的预处理，可降低处理成本。6.4.2厌氧生物处理上流式厌氧污泥床(UASB)和水解酸化都属于厌氧生物处理。厌氧生物处理的特点：1) 应用范围广，不需供氧，能耗低，运行费用低且产生甲烷可回收；2) 少量有机物用于合成，故微生物增殖慢，污泥量少；3) 但反应时间较长，所需处理构筑物容积较大。UASB的最大特点是其反应器底部污泥层的浓度高、活性高，使反应器有机负荷得到提高，水力停留时间短，故构筑物容积小。水解酸化是利用厌氧反应中的水解和产酸菌作用将反应控制在水解酸化第二阶段，而不进入甲烷发酵第三阶段。由于第一、第二阶段反应速度快，故与完全厌氧相比，水力停留时间短，处理构筑物体积减小，处理效率提高。6.5生物处理工艺比较常用生物处理技术方法较多，如氧化沟工艺、A2/O工艺、接触氧化工艺、SBR工艺等。6.5.1氧化沟氧化沟工艺是五十年代由荷兰工程师发明的，因其池型呈封闭循环流沟渠而得名，其沟内循环水量往往是进水量的几十倍甚至上百倍，所以氧化沟兼有推流型和完全混合型曝气池的特点，具有较强的抗冲击负荷的能力。一般情况下，氧化沟工艺不设初沉池，工艺简单，便于操作。6.5.2 A2/O工艺A2/O工艺是在20世纪80年代初开创的工艺，其主要特点是将反硝化反应器放置在系统之首，故又称为前置反硝化生物脱氮除磷系统，这是目前应用比较广泛的一种污水脱氮处理工艺。6.5.3 接触氧化工艺生物接触氧化法又称淹没式生物滤池，是在生物滤池基础上，通过接触曝气方式演变成的一种污水生物处理技术。运行时填料全部浸没在污水中，利用机械装置向水体充氧，系统中的微生物绝大部分形成生物膜附着在固体填料上，少量以颗粒污泥的形式悬浮于水中。因此，接触氧化工艺既具有生物滤池的特点又具有活性污泥法的特点。6.5.4 SBR工艺SBR工艺是较早开展于污水处理实验研究技术方法之一，直到近10多年来，由于自动控制、机械制造等技术的突破，SBR工艺才真正意义上应用于生产实践。目前，应用较多的SBR工艺和设备包括CASS、ICEAS、CAST、MSBR、DAT-IAT等。SBR工艺是将脱氮除磷的各种反应，通过时间顺序上的控制，在同一反应器中完成，不需要回流污泥，从而节省了能耗。不同工艺优缺点不同，详如下表2：工艺名称优点缺点氧化沟BOD负荷低，处理效果好，出水水质稳定；可不设初沉池，可不单设二沉池；耐受水力冲击负荷；污泥产率低且稳定；采用机械曝气，氧利用率高，设备的维护方便。占地大，能耗大，运行费用高；污泥易于膨胀；转刷充氧搅拌易产生大量泡沫；流速不均，致使污泥沉积，减少有效池容。A2/O工艺工艺简单，占地少；同时脱氮除磷；反硝化过程为硝化提供碱度；反硝化过程同时去除有机物；污泥沉降性能好。回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响；脱氮受内回流比影响；聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有机物。接触氧化工艺微生物浓度高，生物膜适应性强；生态系统稳定，产泥量低，不发生污泥膨胀，无需污泥回流；氧利用率高；耐受水力冲击负荷，处理效果好；水力停留时间短，容积小，占地少；填料易堵塞；布水、曝气不均，局部易产生死角；生物膜脱落，水质受影响；生物膜多寡不易控制；填料费用高；SBR工艺工艺简单，占地小，费用低；沉淀效果好，不易发生污泥膨胀；可同时脱氮除磷，效果显著；耐受水力冲击负荷；反应推动力大，效率高；操作灵活性好，便于自动控制。同时脱氮除磷时操作复杂；滗水设施的可靠性对出水水质影响大；设计过程复杂；维护要求高，运行对自动控制依赖性强；池体容积较大。表2 各种生物处理工艺性能特点6.6深度处理工艺比较对于老化渗滤液，由于生物处理基本无效，因此，必须采用以物化为主的深度处理技术处理。6.6.1人工湿地系统人工湿地系统对于处理老化渗滤液具有较好的效果，因此也可作为渗滤液深度处理的方法，对于有地方建造湿地的填埋场应予以推广。另外，对于封场后的垃圾填埋场的渗滤液也可采用人工湿地的处理方式。这是由于封场后的填埋场一般需在其表面覆盖粘土和营养土，并种上绿化植物，以防止雨水的侵入和填埋气体的扩散。6.6.2 膜处理技术西方发达国家关注并大规模开展渗滤液处理是在20世纪50年代，基本上是在无奈和失败中探索，直到80年代随着膜处理技术应用于渗滤液处理，才走出了以反渗透技术为主，高效生物反应器结合反渗透的技术路线。从国外近十几年来渗滤液处理技术发展来看，简单生化法处理渗滤液的技术已被逐渐淘汰，取而代之的是以反渗透为主的膜处理工艺和高效生化处理结合膜法的先进技术。6.6.3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0.005-0.01m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。6.6.4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。6.6.5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。不同处理工艺优缺点不同，具体如表3:工艺超滤活性炭吸附法与离子交换高级氧化法处理原理生物膜法吸附、离子交换高级氧化和生化同步出水水质水质较好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。COD、SS难保证达标难点问题浓缩液难处理；需要加压浓缩液较多；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率由于超滤对盐分截留较小，净水回收率较高且比较稳定DTRO对盐分的截留，回收率相对方案一有所降低，而且下降较快回收率高投资情况较高较低较低工艺运行比较耗能较低，有较多的工程及运行经验，运行管理简单耗能较高，运行管理简单工程及运行经验不足，运行管理较复杂设备维护设备维护简单，故障率较小需要定期更换老化的活性炭设备维护较复杂表3深度处理工艺方案比较6.7工艺比较结果与拟定通过上述多种工艺比较与选择，以及对水质特点分析，最终拟定一种最适方案，即UASB+SBR进行后续设计与计算。由于该水质具有一定的可生化性，所以考虑用UASB+SBR作为主要的生化处理工艺，臭氧氧化工艺作为深度处理。臭氧氧化可将废水中呈溶解状态的有机物和无机物彻底消除，而不会产生污染物被浓缩的化学污泥。采用混凝沉淀工艺作为生化处理的预处理，有效去除有机物胶体及悬浮颗粒，降低后续生化处理段的有机负荷，保证其正常运行。原水经格栅闸阀井进入调节池，稳定后出水开始混凝沉淀，去除COD、悬浮颗粒及重金属，上清液溢流后经提升泵进入UASB，去除部分COD同时氨化，之后进入SBR进一步去除有机污染物同时脱氮，再进入臭氧氧化池进行深度处理后，通过活性炭吸附，出水可达标排放。处理流程如图2:：渗滤液细格栅调节池混凝沉淀池沼气利用栅渣、无机砂质及剩余污泥回收填埋污泥消化池加药间污泥浓缩池活性炭吸附UASB沼气利用贮泥池臭氧氧化SBR脱水干燥鼓风机房尾气处理排入水体图2 垃圾渗滤液处理工艺流程图七 主要构筑物的设计计算7.1 格栅的设计计算7.1.1 格栅的作用和位置格栅安装在污水渠道，泵房等的进口处或污水处理厂的端部。用以截留较大悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理的处理负荷，并使之正常运行。7.1.2 格栅的设计参数及要求（1） 栅条间隙：粗格栅（50100mm），中格栅（1040mm），细格栅（1.510mm）；（2） 格栅的栅前流速一般为0.4m/s 0.9m/s；（3） 格栅过栅流速不宜小于0.6m/s，不宜大于1.0m/s；（4） 栅前渠道宽度和渠道中的水深应与入厂污水管规格相适应；（5） 栅渣量与地区特点，格栅的间隙大小，污水水量等因素有关，在无当运行资料时，可采用：（1）格栅间隙1625mm 0.100.05m3栅渣/103污水；（2）格栅间隙3050mm 0.030.01m3栅渣/103污水；（6） 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；（7） 格栅倾角一般采用4575，人工清渣：4560，机械清渣：6090；（8） 通过格栅的水头损失一般采用0.080.15m；（9） 栅间必须设置工作台，台面应高出栅渣前最高设计水位0.5，工作台上应有安全冲洗设备；（10） 设置格栅装置的构筑物，必须考虑有良好的通风设施；（11） 格栅间内应安装调运设备，以便运行格栅及其他设备的检修和栅渣的日常清除。7.1.3 设计计算a) 栅条间隙数n：n= Qmax /(bh)=5.9310-40.93/0.010.50.7=0.151(个)式中：Qmax最大设计流量，m3/s；b栅条间隙，m； h栅前水深，m，取0.5m；污水流经格栅的速度，一般取0.61.0m/s，取= 0.7m/s；格栅安装倾角，( )，取60；经验修正系数。注：（1) Qmax= Q设 = 51.2m3/d = 0.593L/s = 5.9310-4m3/s，当5L/s时，污水总变化系数Kz = 2.3；（2) 由于渗滤液中并无较粗大的漂浮物，所以选取间隙为10mm的细格栅；（3) 格栅间隙数过小，所以放宽至20个。b) 栅槽总宽度B：B = S(n-1)+bn = 0.01(20-1)+0.0120 0.4m式中：B栅槽宽度，m；S栅条宽度，m，取0.01m；b栅条净间隙，m，取0.01m；n格栅间隙数，个。c) 进水渠道渐宽部分的长度：式中：B栅槽总宽度，m；B1进水渠道宽度，m，取0.2m；进水渠道渐宽部位的展开角度，( )，取20。d) 格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：e) 通过格栅的水头损失：（1) 计算水头损失：式中：计算水头损失，m；阻力系数栅条断面选取锐边矩形，经查表2，形状系数；g重力加速度，m/s2，取9.8m/s2。（2) 过栅水头损失：式中：过栅水头损失，m；k系数，一般采用k = 3。f) 栅后槽的总高度H：H = h+h1+h2 = 0.5+0.3+0.16 1.0m式中：h栅前水深，m； h1格栅前渠道超高，m，取0.3m； h2过栅水头损失，m。g) 格栅总长度L：h) 每日栅渣量W：W=W1Qmax/ 1000Kz=0.151.2/(10002.3)=0.002 m3/d0.2 m3/d 采用人工清渣式中：W每日栅渣量，m3/d； W1单位体积污水栅渣量，m3/(103m3污水)，一般取0.10.01，细格栅取大值，粗格栅取小值，取0.1； Kz污水流量总变化系数，Kz=2.3。i) 格栅机安装2台，1用1备图3 格栅水力计算简图7.2调节池的设计计算7.2.1设计说明调节池的作用是调节进、出水量，保证后续工艺的进行，并从废水中分离密度较大的无机颗粒，去除废水中的悬浮物及砂粒，保护水泵和管道免受磨损，缩小污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值。由于垃圾场产生的废水量受降雨量的影响较大,为保证处理系统进水水质相对稳定，必须有较大的调节池来调节水量，常规的污水处理调节池一般调节均化4h的水量，而垃圾渗滤液的调节池常把春、夏季产生的未处理渗滤液保存起来，以弥补秋、冬季渗滤液处理厂正常运行时渗滤液量的不足，所以其停留时间均大于24h。同时随着渗滤液量的变化，其有机物浓度也有较大的变化，特别是在冬季渗滤液量少，浓度特别高，因此需对原水进行适当调节，以免对处理设施冲击过大。另外，调节池可以起到兼氧反应的作用，因生活垃圾渗滤液进入污水处理厂之前已经过较长时间的厌氧发酵过程，渗滤液直接进行厌氧作用已不显著，通过自然复氧作用，使调节池中的渗滤液处于一个兼氧环境，渗滤液中本身存在的大量兼氧菌生长活跃，这样一方面可去除部分有机物，另外可极大地提高废水的可生化性，使后续生化处理难度降低。7.2.2设计计算a) 设置1座调节池，水力停留时间取T = 24h。b) 调节池容积：V= T Qmax/24=51.2m3c) 设计中采用的调节池容积V一般考虑增加调节池理论容积的1020，取20，则：V=1.251.2=61.4 m3d) 池形设计：（1)设定有效水深h2 =3m，则调节池表面积A：A= V/ h2=61.2/3=20.4 m2 （2) 池平面尺寸取LB = 5.14=20.4m2；（3) 超高取0.3m。e) 调节池总高度H：H = h1+h2 = 0.3+3 = 3.3m式中：h1超高，取0.3m； h2有效水深，h2 = 3m。7.3 混凝沉淀池的设计计算混凝沉淀既可作为预处理技术，减轻后续处理设施的负荷，又可作为深度处理技术，成为整个处理过程的保障技术，主要用来去除水中小型的悬浮物和胶体。对于垃圾渗滤液，能够去除其中的悬浮物、不溶性COD、脱色以及重金属的去除，对氨氮也有一定去除效果。7.3.1混凝池的设计计算a) 药剂选择及其投加量混凝剂目前应用最广的是铝盐和铁盐。硫酸铝混凝效果较好，使用方便，对处理后的水质没有任何不良影响。但水温低时，硫酸铝水解困难，形成的絮凝体较松散，效果不及铁盐，同时，pH有效范围窄，投加量大。三氯化铁是褐色结晶体，极易溶解，形成的絮凝体较紧密，易沉淀，但三氯化铁腐蚀性强，易吸水潮解，不易保管，同时，残留在水中的亚铁离子会使处理后的水带色。两者比较之后，从基建费用角度考虑，选取硫酸铝作为混凝剂，PAM作为助凝剂。实验研究表明，当pH=6时，硫酸铝投加量在0.8g/L左右，处理效果最好。7.3.2 沉淀池的设计计算一沉淀池一般规定1 设计流量应按分期建设考虑a) 当污水为自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；b) 当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算；c) 在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算，沉淀时间不宜小于30min。2 沉淀池的个数或分格数不应少于2个，并宜按并联系列设计。3 当无实测资料时，城市污水沉淀池的设计数据，可参照表4选用。沉淀池类型沉淀时间（h）表面负荷（日平均流量）m/(mh)污泥含水率（）固体负荷kg/(mh)堰口负荷L/(sm)初次沉淀池1.02.51.22.095972.9二次沉淀池活性污泥法后2.05.00.61.099.299.61501.7生物膜法后1.54.01.01.596981501.7表4 城市污水沉淀池设计数据4 池子的超高至少采用0.3m。5 q=h/t，一般沉淀时间不小于1.0h；有效水深多采用24m。下表列出了有效水深、沉淀时间与表面负荷的关系。表面负荷m/(mh)沉淀时间(h)h2=2.0mh2=2.5mh2=3.0mh2=3.5mh2=4.0m2.01.51.21.00.61.01.31.72.03.31.31.72.12.54.21.52.02.53.05.01.82.32.93.52.02.73.34.0表5 有效水深、沉淀时间与表面负荷的关系6 沉淀池的缓冲层高度，一般采用0.30.5m。7 污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗不宜小于60，园斗不宜小于55。8 初尘池的污泥区容积，一般不大于2d的污泥量计算，采用机械排泥时，可按4h污泥量计算；二沉池的污泥区容积按不小于2h贮泥量考虑，泥斗中污泥浓度按混合液浓度及底流浓度的平均浓度计算。9 排泥管直径不应小于200mm。10 沉淀池的污泥一般采用静水压力排除，初沉池的静水头不应小于1.5m；二沉池的静水头，生物膜法后不应小于1.2m，曝气池后不应小于0.9m。二竖流式沉淀池设计数据1 为了使水流在沉淀池内分布均匀，池子直径（或正方形的一边）与有效水深之比值不大于3。池子直径不宜大于8m，一般采用47m；最大有达10m。2 中心管内流速不大于30mm/s。3 中心管下口应设有喇叭口和反射板：a) 反射板板底距泥面至少0.3m。b) 喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35倍。c) 反射板的直径为喇叭口直径的1.30倍，反射板表面与水平面的倾角为17。d) 中心管下端至反射板表面之间的缝隙高在0.250.5m范围内时，缝隙中污水流速，在初沉池中不大于20mm/s，在二沉池中不大于15mm/s。4 当池子直径（或正方形的一边）小于7m时，澄清污水沿周边流出；当直径D7m时，应增设辐射式集水支渠。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 浮渣挡板距集水槽0.250.5m，高出水面0.10.15m，淹没深度0.30.4m。三设计计算 本设计采用竖流式沉淀池。1 中心管截面积：采用1座竖流式沉淀池，则每池最大设计流量：=5.9310-4 m3/s=/=5.9310-4/0.02=0.03 m2式中：单池污水设计流量，m3/s；采用的沉淀池个数，取=2座；中心管截面积，m2；中心管内流速，取=0.02m/s。2 中心管直径d0：d0=4f=40.03=0.195m 取d0=0.2m 喇叭口直径 d1=1.35d0=0.27m反射板直径 d2=1.3d1=0.35m 3 中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3：h3=d1=5.9310-40.020.27=0.035m 取h3=0.04m式中：污水由中心管喇叭口与反射板之间的缝隙流出速度，取0.02m/s； d1喇叭口直径，m。4 沉淀部分有效断面积A：A=Kz=5.9310-42.31.410-4=1.84m2式中：Kz污水流量总变化系数，Kz=2.3；污水在沉淀池中流速，m/s；设表面负荷，则。5 沉淀池直径D：D=4(A+f)=4(1.84+0.03)=1.54m取D = 2.0m 6 沉淀部分有效水深：取式中：t污水停留时间，取2.5h；校核： D/h2=2/1.3=1.533 ,满足设计要求。7 校核集水槽出水堰负荷：单面出水时，集水槽每米出水堰负荷为：D=0.5932=0.09L/(sm)2.9L/(sm),满足设计要求。9 圆截锥部分容积V1：设定圆截锥体下底直径为0.3m，锥体倾角为55，则圆截锥体高：h5=R-rtan55=22-0.32tan55=1.2m式中：R沉淀池半径，m； r 圆截锥体下底半径，m；圆截锥体高度，m；10 沉淀池总高度H：H=h1+h2+h3+h4+h5=0.5+1.3+0.04+0.3+1.23.4m式中：H沉淀池总高度，m；超高，取0.5m；沉淀部分有效水深，m；中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度，m；缓冲层高度，取0.3m；下部圆截锥体高，m。7.4 UASB的设计计算7.4.1设计说明厌氧生物处理作为利用厌氧性微生物的代谢特性，在毋需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的甲烷气体。厌氧生物处理过程能耗低；有机容积负荷高，一般为510kgCOD/(m3d)，最高的可达30-50kgCOD/(m3d)；剩余污泥量少；厌氧菌对营养需求低、耐毒性强、可降解的有机物分子量高；耐冲击负荷能力强；产出的沼气是一种清洁能源。上流式厌氧污泥床（UASB）反应器主体部分从功能上分为反应区和分离区，反应区又包括厌氧污泥床和悬浮污泥层，含有大量沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥。废水尽可能均匀地从反应器底部进入，向上通过厌氧污泥床，与颗粒污泥充分接触，发生厌氧反应，在厌氧状态下产生沼气（主要是和）。废水