【《基于UASB-MBR工艺的垃圾渗滤液处理系统工艺计算设计案例》7400字】

1基于UASB-MBR工艺的垃圾渗滤液处理系统工艺计算设计案例摘要本文的工艺设计主要是对于垃圾渗滤液处理系统设计,处理系统规模设计可以直接确定其值为200t/d,垃圾固体渗滤液处理是对于日常生活中的垃圾在首次进行生物焚烧炉前的室内和室外堆酵处理时会迅速产生很多的垃圾渗滤液。渗滤液中由于所含污染物的杂质种类繁多,浓度相对较高,氨氮和水中碳酸氢氧化物等的含量也相对较高,根据其他种类污水的处理性质性能特征,对比其他处理工艺,最后建议选择一种采用以UASB-MBR工艺方法作为技术主体的污水处理工艺方法。经过污水净化后的地区污水处理水质已经基本达到了城市生活工业垃圾污水填埋地区的污水处理质量安全控制管理指标(GB16889-2008)。关键词:垃圾渗滤液处理;UASB;MBR;COD去除目录前言 51绪论 61.1项目概况 61.2该设计进出水水质及水量 62渗滤液处理的方案选择 73渗滤液处理工艺流程设计及原理说明 83.1工艺流程说明 83.2工艺原理 84渗滤液处理构筑物的工艺设计计算 84.1流量的设计 84.2格栅设计计算 84.3提升泵 114.4调节池 114.5沉淀池 144.6UASB设计计算 164.7MBR设计计算 244.8纳滤系统计算 244.9污泥浓缩池设计说明 29`4.10污泥脱水设计 325污水处理厂总体布置 335.1污水处理厂平面布置 335.2污水处理厂高程布置 35主要参考文献： 37前言目前，我国城市化建设步伐加快，城市人口急剧增加，城市生活垃圾产生量日益增多，污染环境现象也日趋严重。根据目前我国对于生活垃圾处理"无害化、减量化、资源化"的基本发展原则,近几年,大批的大型生活专用垃圾卫生综合填埋场应运而生。作为一种天然含有较高浓度的有机物质废水,垃圾废物渗滤液的综合利用技术近几年来已经得到了广大社会科学家和技术人员的一种高度密切关注重视和高度关注,并对其利用进行了许多的科学试验和应用研究,取得了不少的相关科学上和技术上的研究成果,并且还已经拥有一批名为垃圾废水渗滤液综合利用废水处理厂的工厂已经或者正在准备投入生产建设。垃圾渗滤液工业作为特殊类型的废水,其所处理出来的投入、运营成本都要比一般的城市污水及工业废水,这主要是由于垃圾渗滤液成分复杂、氨氮浓度很高、有机物浓度高,导致处理工序和装置数量大,处理周期比较长。垃圾进行填埋渗滤后所可能产生的垃圾填埋渗滤液的流体水质极为恶劣,对于这些水体来说可以对其造成严重的环境污染,由于渗滤液会污染水体,美国、英国等地区和国家都针对垃圾填埋工艺提出了一系列技术上的要求。认识到渗滤液对人体健康的危害程度、给予实施相应的治理对策、措施,防止其可能造成的第二次污染对于有效保护环境来说非常重要。我国早在1989年前就发布了《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》(GJJ17-1988),但是针对生活垃圾填埋中的各种渗滤液综合处理并没有提出具体的标准，而且由于生活垃圾的渗滤液中水质发生变化的影响范围很广,各种环境污染物的浓度很高,所以对于生活垃圾中的渗滤液如何进行综合处理一直以来都认为是一个具有全球性的困惑和技术难题。尽管各国目前正在开展此类相关问题研究论证工作的持续时间都比较长,但到目前还没有一套完全可以比较切实有效的解决办法提出来对其进行相关处理。因而我们就需要更加努力,科学地积极着手研究解决这个具有世界性的环境难题,为如何保护和治理改善自己的地球人类健康和动态生存环境从而做出自己认为最大的努力。1绪论1.1项目概况1.2该设计进出水水质及水量表1-1进水水质情况表1-2出水水质要求2渗滤液处理的方案选择表2-14种典型工艺路线优缺点对比分析工艺路线优点缺点UASB+外置式MBR+NF/RO工艺路线组合1.该系统采用多种生化方法快速去除生物氨氮和整体动态氨氮，效率高，经济实惠。2.膜法污水分离技术大大提高了生物污泥在排水系统中的排放浓度，占地面积小。3.出口污泥质量稳定可靠1.mbr分离技术与其他新型废水生物处理分离技术相比，能耗更高。2.该系统采用多种外超滤、纳滤、ro膜等废水分离处理系统。膜系统每次可产生15%～25%的膜浓缩液，需单独处理AT-BC生物转盘+曝气池+芬顿氧化+生物滤池工艺路线组合2.基于生物硝化膜的深度热处理硝化工艺主要用于同步硝化和快速反硝化，对碳源温度要求低，抗冲击腐蚀能力强。3.先进的无氧化浓缩工艺能彻底有效地解决水环境污染问题，形成无氧化浓缩液1.必须连续投放添加使用一定量的芬顿营养液2.连续使用时需要根据不同水质的气候变化情况来进行调整芬顿氧化处理反应的环境条件:ph、双氧水和盐酸fe2+摩尔比、fe2+生物浓度等3.如果需要在水中连续投放添加一些芬顿化学处理药剂,会直接使得水中产生更多的芬顿化学药剂污泥4.占地面积较大氨吹脱+A/O/O生化池+内置式MBR+NF工艺路线组合1.

采用氨吹脱的方式去除氨氮，减少对高浓度氨氮对生化的影响2.

内置MBR工艺，能耗相对较低3.

出水水质稳定、可靠1.需投加营养液2.

需要根据水质变化调整芬顿氧化反应条件：pH、双氧水与Fe2+摩尔比、Fe2+浓度等3.

需要投加化学药剂，产生较多化学污泥4.占地面积较大两级DTRO/STRO工艺路线组合1.

无需生化工艺，设备占地少2.

系统易于启动3.

出水水质可靠4.

适合于可生化性差的老龄填埋场1.

系统投资和运营成本较高2.

系统产生25%的浓缩液，需另外处理3.

膜通量易衰减根据该渗滤液特点,若选择单一处理方法远远达不到水质要求。和其他传统的生物处理利用技术废水相比,物化处理更不受水质水量变动影响物化处理不受水质水量变动的影响，出水水质比较稳定,特别主要是对BOD5/COD比值偏低(0.07~0.20)很难进行综合生物物化处理的地下垃圾废水渗滤液,具备了较好的物化处理和再利用废水效果。但由于采用物化的方法长期处理垃圾费用较高,并且不一定能够做到适合长期进行大量含水量的这类垃圾处理渗滤液脱水处理,所以这类垃圾的处理渗滤液主要还是采用了一种生物物化法。然而,该渗滤液微生物营养元素比例失调，渗滤液中TP含量较低，氨氮含量较高，影响微生物的活性,对生物处理中的微生物有一定的抑制作用。最关键是COD含量较高,去除率要求较高,综上,选择"UASB+MBR+NF"法。3渗滤液处理工艺流程设计及原理说明3.1工艺流程说明图3.1工艺流程图3.2工艺原理渗滤液经污水调节池初次沉淀池的污水处理后再次进入UASB池,UASB池将溶于污水废气中的高分子厌氧有机物从该池渗滤液中迅速降解后转变成低分子厌氧有机物,并彻底完全去除了该池污水中绝大多数的各种高分子厌氧有机物。MBR技术工艺应用可以很好地有效满足工业污泥处理去除和尽量减少工业氨氮的利用需求,MBR技术工艺应用能够有效使得生化反应池始终保持维护着较高的工业污泥去除质量和氨氮浓度,提升了生化池工业污水处理的利用效率。NF处理污水系统进一步有效清除了城市污水处理中的各种有机物、ss和有机氨氮等。4渗滤液处理构筑物的工艺设计计算4.1流量的设计渗滤液流量设计：Q=200m3∕d=0.0023m3∕污水流量总变化系数：Kz=2.3渗滤液最大流量：Qmax=2.3×0.0023=0.00529m3∕S4.2细格栅计算栅条间隙数n=Qmaxsinabhv=5.3×10−3×sin60°式中：Qmax—最大设计流量，b—栅条间隙，m；h—栅前水深，m，取0.5m；v—污水流经格栅的速度，一般取0.6~1.0m/s，取v=0.6m/s；a—格栅安装倾角，(°)，取60º；√sina—经验修正系数。注：1)Qmax=0.00529m^3/s，当Q<5L/s时，污水总变化系数K=2.3；2)因为渗滤液中并且无较粗小的漂浮体,所以建议选择一个间隙小于5mm的细格栅;3)由于格栅的间隙个数太小,因此可以放宽到20个。4.2.2格栅槽总宽度B=S(n-1)+b×n=0.01×(20-1)+0.01×20=0.4m4.2.3进水渠道渐宽部分的长度l1进水渠道渐宽部分的长度l1l1=B−B12tan4.2.4格栅槽和出水口渠道相互连接的渐狭小段长度l2=0.5l14.2.5通过格栅的水头损失：(1)计算水头损失hh0=βv22gsina式中：h0β—根据阻力检查系数,栅条的形状横向和截面可以选择锐边的直角矩形,经过阻力检查表,形状阻力系数2.42g—重力加速度，m/s^2，取9.8m/s^2。(2)过栅水头损失hh2=kh0h2k—系数，一般采用k=34.2.6栅后槽的总高度H：H=h+h1+h式中：h—栅前水深，m；h2h24.2.7格栅总长度L：L=l1+l2+0.5+1.0+h+h1tana=0.27+0.1354.2.8每日栅渣量WW=QmaxW1×8640KZ1000=0.00529×0.1×864002.3×1000图4.1格栅设计图4.3提升泵4.3.1设计计算Qmax=460m3∕d=19.2m3（1）格栅水损取0.23m,最低水位和提升水位的高度差为

H1=2.983-（-2.93）=5.9m

细格栅出水水面为-2.93，调节池到泵进水上游标高为2.983m水泵扬程H=H1+2.0+1.0=8式中：2.0m：吸水口过到初沉池的水头损失；1.0m：自由水头预估数值，令其为1m；（2）选泵表4-1水泵型号4.4调节池4.4.1设计说明4.4.2设计计算设计2座调节池，水力停留时间T取24h。调节池容积v，=Qmax24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10％~20％，取20％，则V=1.2v，=1.2×460=552m3V单=池形设计采用并联式矩形池，有效水深取h2A=V单h2=2765=单池平面尺寸取L×B=11×5=55m2超高取0.3m贮渣斗所需容积´v1´=QmaxTX1000Kz=式中：渣斗尺寸计算图4.2调节池的正方形渣斗大小的计算简图设定渣斗底宽b1=0.2m斗壁与水平面的倾角a=60°贮渣斗高度h则贮渣斗上口宽b2=2h3、（1）贮渣斗容积vv1=13h3、v1>1式中：S1，S2—贮渣斗下口和上口的面积，m（2）贮渣室高度hh3=h3、+i调节池总高度H：H=h1+h2+式中：h1h2—有效水深，h2=5m。补充说明：调节池安装桁车式刮泥机，设置定时把污泥刮入污泥槽，并设置污泥泵将污泥运送到贮泥池。图4.3设有桁车刮泥机的调节池①进水槽:②挡流板;③刮泥析车:④刮渣板:⑤刮泥板4．5竖流式沉淀池4.5.1中心管截面积f：设计2座竖流式沉淀池，则单池最大设计流量：qmax=Qmaxn=5.29×10−32=2.645×式中qmax−单池污水设计流量n—采用的沉淀池个数，取n=2座；f—中心管截面积，m2；v0—中心管内流速，取04.5.2中心管直径d0d0=4fπ=4×0.132π=0.409m取d喇叭口直径d反射板直径d2=1.3d1中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度hh3=qmaxv1式中v1——d14.5.3沉淀部分有效断面积A：A=qmaxKzKz—污水流量总变化系数，Kz=2.3；v—污水在沉淀池中流速，m/s；设表面负荷q=0.5m3/(m2h)则v=q=1.4×4.5.4沉淀池直径D：D=4(A+f)π=3.25m取D=沉淀部分有效水深h2h2=vt=1.4×10−4式中：t—污水停留时间，取2.5h；校核D/h2≈1.9<34.5.6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：qmaxπD=2.645π×2.5=0.34L/(sm)满足设计要求4.5.7单池所需污泥室容积V：V=q2个池子每天总排泥量Q1=VTn=84.5.8圆截锥部分容积V1设定圆截锥体下底直径为0.2m，锥体倾角为55º，则圆截锥体高hh5=(R−r)tan55°=(3.52-v1=h5π3（R2+Rr+r式中：R—沉淀池半径，m；r—圆截锥体下底半径，mhv1—圆截锥部分容积，mV—单池所需污泥室容积，m34.5.9沉淀池总高度H：H=h1+h2+h3+h4+h5=0.5+1.3+0.08H—沉淀池总高度，m；h1—超高，取h2—沉淀部分有效水深，h3—中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度，h4—缓冲层高度，取h5—下部圆截锥体高，图4.4竖流式沉淀池水力计算简图①进水槽;②中心管;③反射板;④集水槽;⑤排泥管4.6UASB设计计算4.6.1设计原则．三相分离器的设计原则4.6.2设计计算设计参数设置四座UASB反应器UASB反应器结构尺寸计算=1\*GB3①反应器容积计算(包括沉淀区和反应区)UASB有效容积为：V=2\∗GB3三相分离器构造设计AB=AD−BD=1.2−0.96=0.27m=3\*GB3③气液分离设计由斯托克斯公式可得气体上升速度为：式中—气泡直径，cm;−−液体密度，g/cm−−沼气密度，g/cm−−碰撞系数，取0.95；−−废水的动力粘滞系数，−−液体的运动粘滞系数，cm一般废水的大于净水的，故取=v则vbva，故满足要求。=4\∗GB3图4.5三相分离器设计计算草图三相分离区总高度h=为集气罩以上的覆盖水深，取0.5m,UASB总高度H=10m，悬浮区4.16m,沉淀区高度3.74m,污泥区高1.5m，超高h1=5\*GB3⑤管道设计设进水管流速为0.4m/s,则进水管管径为：D1设出水管流速为0.4m/s,则，出水管管径为：D布水系统设计计算图4.6UASB布水系统示意图、内圈6个孔口设计服务面积：折合为服务圆的直径为：用此直径做一虚圆，在该虚圆内等分虚圆面积设一实圆环，其上布6个孔口，则圆的直径计算如下：;则d1=每间隔60、中圈12个孔口设计服务面积：折合为服务面积圆直径为：4×(中间圆环的直径如下π(每间隔30、外圈18个孔口设计服务面积：折合为服务面积圆直径为：4×(则外圆环的直径π×(每间隔20总进水管的管径为DN80mm，而水量为100t/d布水支管共设6根，每根管长为3.3m，均匀布开，布水支管内的水流速为0.4m/s,则每根布水支管的的直径为：排泥系统设计计算据VSS污泥含水率为p=98%，当含水率大于95%，取单池污泥产量W污泥龄θc=3\*GB3③排泥系统设计出水系统设计计算出水槽附近水深取槽口附近水深为0.2m，出水槽坡度为0.01；出水槽尺寸：出水设每个三角堰的流量：；三角堰个数：设计取76个；4.7MBR设计计算本设计的膜选用日本久保田（Kubota）公司生产的液中膜，膜技术参数表如下：(1)膜支架张数计算(按每天24小时运行计算)n=Q=230÷0.4÷24/24÷0.8=719张故膜组件选用ES200（n0=200）=0.5×230(400-30)×10-3＋0.12×64.7×12×0.8=37+74.5=111.5kg.O2/d式中：a——系数，一般为0.42～1.0；Lr——BODb——污泥自身氧化需氧率，一般为0.11～0.18kgOSV——MBR池容积，mX——MBR池内MLSS浓度取12000mg/L；f——混合液MLVSS/MLSS，一般为0.7～0.8；c.所需空气量:G=OD/（0.277e）=111.5/（0.277×0.03）=13417m3/d=9.3m3/min(5)池内曝气系统设计一般要求：曝气管与膜组件下部距离一般为200～300mm，不能低于180mm；排气压计算按供风量计算取q=3m3/(h﹒个)则(个)，取198个，每支198/22=9个,平均纵横分布于MBR池底。c.曝气器淹没水头设计MBR膜组件有效水深3m,则水深压力3mH所以总排气压为0.52+0.156+26.05+7.81+29.4=63.9kPa曝气鼓风机的选择：(6)出水系统设计表4-1GDF型自吸泵数量：2台，一用一备；（7）膜清洗系统设计图4.8MBR膜清洗系统示意图MBR膜清洗所需药物如下表所示。表4-2膜清洗药剂表MBR清洗用泵选择：扬子江泵业有限公司生产的FPZ型耐酸耐碱射流泵。表4-3FPZ型耐酸耐碱射流泵(8)MBR池排泥设计理论上每日的污泥量(按SS去除率计算)：W=Q×(C0-C1)/10002(1-P0)=230×(400-70)/(10002×(1-0.98))=3.8m3/d式中：Q设计流量，m3/dC0进水悬浮物浓度，mg/LC1出水悬浮物浓度，mg/LP0污泥含水率，%，取为98%每日的总污泥量计算得W总=7.6m34.8纳滤系统计算采用管式纳滤膜设计流量Qmax=200×2.3=460t/d膜规格：8mmPVDF，膜面积：54m2设计通量70LMH串联支数：5支单组处理量450t/组/天需要组数：1组设备占地：3米×10米表4-4管式纳滤膜选型参数表膜管直径8mm膜型号膜长度mm膜面积m2组件直径inch组件接口出水接口104G-18-XLV40005410103.04.9污泥浓缩池设计说明图4.9不带中心管间歇式重力浓缩池示意图(1)本次设计的污泥来源：a.初沉池产生的剩余污泥；b.UASB产生的剩余污泥。（4）浓缩池直径D=(4*170/3.14)1/2=14.6m（5）浓缩池高度计算a.浓缩池工作部分高度h=16×127.624×170=0.5mb.浓缩池有效水深H=0.5+0.3+0.3=1.1mR——污泥斗上部半径，R=7.3m；r——污泥斗下部半径，r=2.5m。(7)浓缩池总体积V=204+1.1×3.14(14.6/2)2=388m3浓缩后污泥量V24.10污泥脱水设计4.10.1设计说明4.10.2压滤机过滤面积A：A=1000（1−P）QL=1000(1−97%)×258243表4-5板框压滤机主要技术参数5污水处理厂总体布置5.1污水处理厂高程布置沿程水头损失按下式计算：h式中：R——水力半径，m,圆管流：R=0.25D；v——管内流速，m/s；C——谢才系数局部水头损失：h式中：ξ——局部阻力系数由于各构筑物的水头损失比较多，计算起来比较繁琐，在计算过程中没计算的就用经验数值。（见表5-1）表5-1构筑物水头损失表表5-2管渠水力损失表名称Q（L/s)D（mm)I‰V(m/s)h/D充满度L（m）HfHmh出水口——管式纳滤膜5.32500.00620.60.25200.0480.0190.067管式纳滤膜—MBR5.32500.00620.60.25100.0240.0190.043MBR—UASB32000.0030.40.3100.0150.0090.024UASB——沉淀池1.341000.0030.50.25100.0370.0130.05沉淀池——调节池32000.0030.40.3100.0150.0090.024调节池——格栅32000.0030.40.3150.0230.0090.032格栅——进水口5.32500.00620.60.25200.0480.0190.067厂区地面标高为0.5m，根据河流资料显示最高洪水位-0.40m各构筑物水面标高见表5-3表5-3构筑物标高序号名称上游标高下游标高水面标高1出水面-0.42出水口——管式纳滤膜-0.333-0.43管式纳滤膜1.30.14管式纳滤膜——MBR1.3431.35MBR1.5931.3431.4686MBR——UASB1.6171.5937UASB1.9771.6171.7978UASB——沉淀池2.0271.9779沉淀池2.5272.0272.26410沉淀池——调节池2.5512.52711调节池2.7512.5512.65112调节池——泵2.7832.75113泵2.9832.78314泵——细格栅3.0262.98315细格栅3.2563.0263.14116细格栅——进水口3.3233.256主要参考文献[1]刘建伟康心悦岳鹏陈雪威田洪钰.城市生活垃圾综合处理厂渗滤液全量化处理工程设计[J].中国给水排水,2020,36(10):70-75.[2]王冰,何秋成.预处理+MBR+NF工艺处理填埋场垃圾渗滤液的研究[J].云南地理环境研究,2020,32(01):48-52.[3]和银鹰,金建鹏,丁建军,杨云波.垃圾渗滤液污染处理工艺效果研究[J].资源节约与环保,2020(06):79.[4]肖羽堂,吴晓慧,王冠平,石伟,孙临泉,陈艳芳.垃圾渗滤液高级氧化及其组合工艺深度处理研究进展[J].水处理技术,2020,46(02):8-12.[5]张铁军,臧晓峰.垃圾渗滤液处理技术研究进展[J].天津化工,2018,32(06):1-4.[6]黄磊,张峥,万美玲,韦烽,陈业祖,邓冬梅."A/O/MBR+RO"工艺处理垃圾渗滤液的中试研究[J].广西科技大学学报,2019,30(04):42-47+53.[7]谢锦灯,李晨冉.垃圾渗滤液MBR+NF浓缩液全量处理技术应用研究[J].能源与环境,2020(04):74-76.[8].李钢.生活垃圾电厂渗滤液处理工艺研究[J].环境与发展,2020,32(05):89-90.[9]王毅辰.探讨垃圾渗滤液处理工程中的MBR（A/O）-NF-RO工艺[J].农家参谋,2020(11):157.[10]丁丽强.垃圾渗滤液水质特性与处理技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