垃圾渗滤液废水站设计研究

垃圾渗滤液废水站设计垃圾渗滤液废水站设计 摘摘 要要 渗滤液是一种作为渗流通过废物的雨水和水分而形成于堆填区高强度污染废水。 在垃圾渗滤液，有机物质的形成是从废物转移到液体容纳体中，造成危害的接收水体。 垃圾渗滤液具有 NH3-N 高、COD 浓度高等特点，传统的处理工艺往往存在较大的 压力，出水水质难以得到保证。 MBR 工艺很好地解决了这方面的问题，在先进的生物处理工艺中，膜生物反应器 （MBR）是最重要的过程，模块和膜一般含有高混合液悬浮固体活性污泥（污泥）生 物反应器组成一个比 10，000mg / L 更大的系统时，膜生物反应器作为物化后处理中的 应用可以达到预期的高水质标准。MBR 工艺对污染物去除率高，对污水变化适应性也 很强，系统启动速度快，另外，该工艺节约占地，操作、维护简单。逐步成为国内外 垃圾渗滤液处理的主流工艺之一。 关键词关键词：膜生物反应器；垃圾渗滤液；纳滤 Abstract Leachate is a high strength waste water formed as a result of percolation of rain-water and moisture through waste in landfi llsDuring the formation of leachate， organic and in organic compounds are transferred from waste to the liquid medium and pose a hazard to the receiving water bodies Treatment technique of garbage seeping filtrates is characterized in high NH3-N and COD concentration.Traditional treatment technique tends to have some treatment pressure and can not guarantee the effluent water quality. MBR technique solves this problem ideally and has the advantages of high rate of removal of pollutants， Among advanced biological treatment processes，membrane bio- reactor (MBR) is the most important process ，which consists of a membrane module and a bioreactor containing generally activated sludge with high mixed liquor suspended solids (MLSS) of greater than10，000mg/lThe application of membrane bioreactor as a main treatment after physicochemical application seems to be promising due to the expected high effl uent quality MBR technique high adaptability to sewage change and quick system start up.Besides，the integrative equipment，which gradually becomes the mainstream. technique of garbage seeping filtrates treatment home and abroad，is simple，compact，easy to operate and maintain and has small size. Key words：membrane bioreactor；treatment technique of garbage seeping filtrates；NF 目录目录 引引 言言 1 第第 1 章章绪论绪论 .2 1.1 选题研究的意义 2 1.2 垃圾渗滤液处理在国内外的研究现状.2 1.2.1 城市垃圾渗滤液的现状 .2 1.2.2 城市垃圾渗滤液发展趋势 .3 1.3 本论文主要研究内容 4 第第 2 章章 垃圾渗滤液处理的工艺流程选择垃圾渗滤液处理的工艺流程选择 .5 2.1 垃圾渗滤液的概述.5 2.2 工艺的选择.5 2.2.1 光催化氧化法.5 2.2.2 回灌法.5 2.2.3 吹脱、混凝沉淀SBR 组合工艺 .6 2.2.4 A2/O 法生物二级脱氮工艺 6 2.2.5 MBR 膜处理法 .7 第第 3 章章 设计计算设计计算 .8 3.1 调节池的设置 8 3.2 硝化与反硝化池池体设计.9 3.3 超滤膜反应器的设计计算 .10 3.4 清液罐的设计计算10 3.5 纳滤膜的设计计算 .11 3.6 污泥池的设计计算11 3.7 主要设备选型 .12 3.8 设计污染物去除率和处理效果 .13 第第 4 章章 高程布置高程布置 15 第第 5 章章 平面布置平面布置 17 第第 6 章章 工程概算工程概算 19 6.1 土建费用概算表 .19 6.2 设备费用概算 .20 6.3 工程总费用概算 .20 6.4 运行费用 .21 致致 谢谢 .22 参考文献参考文献 .23 附录附录 1：题录：题录24 附录附录 2：外文原文：外文原文28 附录附录 3：外文翻译：外文翻译33 表格清单表格清单 表 3-1 NF 纳滤设备 12 表 3-2 增压泵相关参数 .14 表 3-3 渗滤液处理厂各处理单元水质分析 .14 表 5-1 主要构筑物列表 .18 表 6-1 构筑物清单 .20 表 6-2 设备清单 .21 表 6-3 本次设计的运行费用 .22 插图清单插图清单 图 21 光催化氧化法 .5 图 22 回灌法 .6 图 23 工艺图 .7 图 2-1MBR 膜处理系统工艺流程 .7 图 2-4 MBR 膜生物反应器 8 图 31 调节池 .9 图 3-2 清液罐示意图 .12 图 3-3 搅拌机示意图 .13 引引 言言 城市垃圾处理一直是各国需要解决的一个很重要的问题，随着城市发展的逐步加 快，城市垃圾日产量也逐步增加，近年来随着经济迅速发展，人们生活水平的不断提 高。城市人口也在不断增长，因此城市产生垃圾的量也不断增加，垃圾填埋量增多了， 于是处理中产生的渗滤液也就增多了。于是城市垃圾填埋场以及环保局也就必须面临 一个随之而产生的问题垃圾填埋过程中产生的高浓度渗滤液污染环境的治理问题。 垃圾渗滤液的传统处理工艺有诸如生物处理法、物化法、土地法以及几种方法的 综合，根据分析和对比，本设计采用 MBR 膜生物反应系统处理垃圾渗滤液。 第第 1 章章绪论绪论 垃圾填埋场的渗滤液处理一直是一个比较难的选题，其水质根据填埋时间一直在 发生变化，且有较大差别，而总体水量又不是很高。 本文就垃圾填埋场的渗滤液处理存在的难以达标排放的难题，选用不同工艺进行 对比，选择一个比较好的工艺进行设计。 1.1 选题研究的意义 近年来随着经济迅速发展，人们生活水平的不断提高。城市人口也在不断增长， 因此城市产生垃圾的量也不断增加，因此垃圾填埋场产生的渗滤液也就与日俱增。于 是城市垃圾填埋场以及环保局也就必须面临一个随之而产生的问题垃圾填埋过程 中产生的高浓度渗滤液污染环境的治理问题1。 随着城市化进程的加快，我国城市处理生活垃圾量急剧增加。渗滤液的环境治理 问题越来越严重，已经对我国的环境造成了一定的危害，我国近几年对垃圾渗滤液的 研究发展也在逐渐增加。如果不能妥善处理此类问题，必将对我们生存的环境造成严 重的无法弥补的伤害，因此对垃圾填埋场渗滤液污染环境的问题的治理也就显得意义 重大。为实现达标排放，探索和研究技术可行、处理费用较低的垃圾渗滤液处理技术 具有深远的现实意义。 在垃圾处理的过程中，由于压实和微生物的分解作用，垃圾所含的污染物随水分 溶出，并与降雨和径流等一起形成水质成分复杂、有机污染物和氨氮含量高、毒性大、 色度高且恶臭的垃圾渗滤液。若直接排入环境，会造成严重的二次污染。目前很多国 家已经开始重视垃圾填埋中产生的渗滤液污染环境的治理问题，而且已经进行了相关 研究，研究出了不少解决其问题的工艺方法3。 1.2 垃圾渗滤液处理在国内外的研究现状 1.2.1 城市垃圾渗滤液的现状 垃圾渗滤液的特点 垃圾填埋场因气候条件、垃圾成份等差异，水质相差很大，所以处理垃圾渗滤液 选择的工艺也不尽一致，但均考虑到渗沥液的一些共同特点：NH3-N 高；COD 浓度高， 高浊度，恶臭2 城市垃圾渗滤液的影响 从垃圾渗滤液水质分析来看，渗滤液中的许多物质都有害，一旦进入水体、土壤 等介质体，将会产生严重的污染，必须对其进行严格控制。渗滤液对环境的污染主要 通过两条途径： 一是直接污染，渗滤液流经裂隙、孔隙进入周围的土壤和地表水、地下水，并通 过填埋场土壤地下水人类或填埋场土壤河流人类以及填埋场水体人 类等物质循环路径污染生态环境； 二是间接污染，渗滤液进入填埋场附近的农田、耕地，其中大量的重金属元素、 COD、BOD 等有机物，再加上细菌、病毒等渗透进耕地，通过作物、蔬菜，以及通过 食草牲畜对有害物质的富集，返回人体。并且渗滤液通过各种途径进入土壤造成土壤 结构的破坏和变性(砂化和碱化)，影响农作物的生长，降低农作物产量。 当富集在水体或人体中的有害物质超过一定限制，将对生态环境和人体健康、生 命带来极大危害。重金属(如：Hg、Cd、Cr、Pb 和 As)将危害人体神经系统、心脏、肾 脏、胃肠道，引发“骨痛病” 、胃炎症、多发性神经炎、皮肤及指甲病变等；NO2-可引 发癌症， NO3-虽对人体无直接危害，但可转化为 NO2-间接对人体产生危害；而碳水化 合物、蛋白质、油脂等有机物为各种细菌、病菌、病毒和寄生虫的繁殖创造了条件， 使水质进一步恶化，严重危害人体健康。 1.2.2 城市垃圾渗滤液发展趋势 （1）传统垃圾渗滤液的处理工艺 传统的垃圾渗滤液的主要处理工艺有生物处理法、物化法、土地法以及几种方法 的综合。根据城市区域划分的依据又分为以下几种： 场外与城市污水合并处理 合并处理包括渗滤液直接进入污水处理厂和经预处理后进入城市污水处理厂，两 类处理方案都是利用城市污水对渗滤液的缓冲、稀释和营养均衡作用，通过污水处理 厂实现两者的同时处理。其中预处理方案考虑了渗滤液直接排放对城市污水处理厂运 行的冲击问题。 直接回灌方式进行处理 渗滤液回灌是用适当的方法，将在填埋场底部收集到的滤渗液从其覆盖表面或覆 盖层下部重新灌入填埋场。通过填埋场覆盖层的土壤净化作用、垃圾填埋层的降解作 用和最终覆盖后垃圾填埋场地表植物的吸收作用对其进行净化处理。采用回灌方式进 行处理不但节省占地，而且可将填埋场作为一个大的生物滤池，渗滤液经多次回流处 理后其流量及有机物含量会越来越少。同时渗滤液的回流又可加速垃圾中有机物的分 解稳定，起到缩短填埋场稳定过程的作用。但是渗滤液回灌不但产生恶臭，易受冰冻 影响，容易污染地表水，而且长期回灌使渗滤液中某些无法生物降解的污染物浓度极 高，最终仍需定期单独处理后排放。 收集后单独处理 单独处理主要包括物化处理、生化处理以及物化与生化相结合的处理方法。目前 单独处理系统的工艺一般为：预处理+厌氧+好氧+深度处理。单独处理系统存在以下问 题： (1)系统适应水质变化，特别是适应填埋场整个填埋期的能力差。(2)流程过长， 管理复杂，运行费用高，且出水 COD 一般在 5001 200 mg/L，不易达标。(3)与合并处 理方案相比，单独设置小规模处理系统在运转费用上缺乏优越性5。 （2）垃圾渗滤液主要处理方法 物理法 物化处理的目的主要是去除渗滤液中的有毒有害重金属离子及氨氮，为渗滤液的 达标排放和生物处理系统有效运行创造良好的条件，例如 废水的光催化氧化处理: 利用紫外光灯辐射的紫外线，在催化剂的作用下，加快光化学反应，因为该方法 易于操作，在污水处理中得到广泛的应用。其机理是当光敏化半导体(催化剂)吸收的光 能高于其禁带宽度的能量时会激发产生自由电子和空穴，空穴与水、电子与溶解氧反 应，分别产生OH 和 O2-，由于OH 和 O2-都具有强氧化性，因而促进了有机物的降 解7。 蒸发法: 蒸发的目的是使污染物在固相浓缩，并同时在冷凝后获得一个可以排放的液相流。 。Luca Di Palma 等采用蒸发和反渗透处理工业垃圾渗滤液，可以去除绝大部分污染物。 蒸发在 40和 6kPa 压力下进行，馏出物中含有质量分数 1%的有机物和 20%的氨.金属 含量可以忽略。而后进行反渗透处理，有机物去除率达 90%，在 pH=6.4 时，氨去除率 达 97%。 生物与物理法相结合的处理方案 厌氧一气浮一好氧工艺 例 大田山垃圾卫生填埋场渗滤液处理采用的是此工艺。根据广州市环境卫生研究 所对类似垃圾填埋场渗滤液检测资料及模拟试验，结合本场实际情况定出渗滤液污水 处理设计参数。进水水质 CODcr 为 8000 m/L、BOD5为 5000m/L、SS 为 700m/L、pH 值为 7.5；出水水质 CODcr 为 100 m/L、BOD5为 60mg/L、SS 为 500m/L、pH 值为 6.5 一 7.57。 上述工艺说明如下： 为便于管理和节省能耗，经比较后选用厌氧和好氧联合处理工艺，厌氧段为上向 流式厌氧污泥床反应器，好氧段为生物接触氧化法，加化学混凝沉淀和生物氧化塘， 净化处理达标后排放。剩余污泥经浓缩后送回填埋场处理。 考虑到渗滤液水质变幅较大的特点，在厌氧段后加人气浮工艺，提高处理能力以 应付进水水质偏高的情况。 1.3 本论文主要研究内容 本论文主要针对给定的某来城市垃圾填埋场的垃圾渗滤液的水质水量，进行方案 设计，力求寻找一种高效、经济的水处理工艺，并进行全套的设计计算和概预算，绘 图等。 第第 2 章章 垃圾渗滤液处理的工艺流程选择垃圾渗滤液处理的工艺流程选择 2.1 垃圾渗滤液的概述 在城市垃圾填埋场堆积场，因垃圾中含有一些液体，再加上垃圾在自然分解过程 中会有水分的产生，这些液体混合在一起便形成了高浓度恶臭的垃圾渗滤液。 垃圾渗滤液随着垃圾填埋时间的增长，其水质一直在发生变化，而且不同地区差 异也比较大，但由于垃圾还是固体居多，再者分解产生的水量不是很大，故垃圾渗滤 液总体的水量不是很高。 这样由上述垃圾渗滤液的总体水质特点，这样就能比较清楚的选择适当的工艺去 处理。 2.2 工艺的选择 2.2.1 光催化氧化法 出水 图 21 光催化氧化法 光催化氧化的缺点或不足点：光催化氧化法虽然能利用氧化性促进污水中有机物 的降解，但是因为垃圾渗滤液是高浓度、有机物负荷很高的污水，所以该方法不能十 分有效的处理垃圾渗滤液使其达标排放8。 2.2.2 回灌法 图 22 回灌法 渗滤液回灌的实质是把填埋场作为一个以垃圾为填料的巨大生物滤床，将渗滤液 絮凝剂 助凝剂 废水 沉淀过滤 调 pH 光催化氧化反应器 收集后再返回到填埋场中，通过自然蒸发减少滤液量，并经过垃圾层填土层生物、物 理、化学等作用达到处理渗滤液的目的4。 回灌法处理垃圾渗滤液的不足点：因为回灌法处理渗滤液只是通过自然蒸发的物 理方法处理，并不能使渗滤液处理达标排放。 2.2.3 吹脱、混凝沉淀SBR 组合工艺 典型工艺流程为渗滤液pH 调节氨吹脱SBR 反应器吸附混凝出水。 氨吹脱具有运行稳定，脱氮效率高（采用专用的化工填料时，吹脱效率可达 90% 以上）的特点。混凝预处理可有效降低难降解有机物的含量，并提高渗滤液的可生化 性，垃圾渗滤液经生化处理后再接混凝处理便可保证出水 COD 达到二级排放标准。 缺点： 1、反应器容积利用率低（由于 SBR 反应器水位不恒定，反应器有效容积需要按 照最高水位来设计，大多数时间，反应器内水位均达不到此值，所以反应器容积利用 率低） 。 2、水头损失大。 3、不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力。而且不连续出 水，使得 SBR 工艺串联其他连续处理工艺时较为困难。 4、峰值需氧量高，整个系统氧的利用率低。 5、设备利用率低。 6、不适合用于大型污水处理厂（采用 SBR 工艺的污水处理厂规模一般在 20 000t 以下，规模大于 100 000t 的污水处理厂几乎没有采用 SBR 工艺的）11。 2.2.4 A2/O 法生物二级脱氮工艺 A2/O 法生物二级脱氮工艺由厌氧、缺氧以及好氧三个部分组成。该工艺在处理过 程中，可以同时去除 COD、BOD 等多项指标，并且对氮、磷也有很高的去除率。 工艺图如下： 图 23 工艺图 工艺缺点： 1、曝气池容积大，基建费用高； 2、活性污泥较易产生膨胀现象； 3、运行费用高、管理难度大； 4、中水回用需要另加深度处理设备和设施9。 2.2.5 MBR 膜处理法 通过对国内外各种针对城市垃圾渗滤液进行处理的工艺的了解，以及针对我国城 市垃圾填埋场产生垃圾渗滤液的特点和垃圾渗滤液处理的发展现状。我们选择 MBR 膜 处理法。原因如下： 污染物去除效率高，出水水质好。通常膜生物反应器的 COD、BOD 和 SS 的去 除率可分别达到 95、98、99，膜生物反应器的出水可作为中水直接回用。 对负荷变化适应性强，耐冲击负荷。 污泥排放量小。污泥排放量很小，甚至不产泥。 淹没式 MBR 膜生物反应器动力消耗小，运行成本低。 工艺流程短，系统设备简单紧凑，占地省。 易实现自动化控制，维护简单，节省人力。膜生物反应器水处理系统只需每周 12 次，每次 23 h 的维护就已足够。 系统启动速度快，水质可以很快达到要求。 综上述工艺的比较，综合考虑城市垃圾渗滤液以及本次设计论文中给定的条件设 计，选择 MBR 膜处理系统来处理垃圾渗滤液。 本设计的工艺流程图如下 浓缩液 剩余污泥 图 2-1MBR 膜处理系统工艺流程 图 2-4 MBR 膜生物反应器 渗 滤 液 调 节 池 膜生物反应器清液罐 罐 纳滤 外排或回用 回罐、外运污水厂 污泥处理系统 污泥回流 反硝化、硝化池超滤 第第 3 章章 设计计算设计计算 3.1 调节池的设置 所有进入污水处理系统的污水，其水量和水质随时都可能发生变化，这对污水处 理构筑物的正常运转非常不利。水量和水质的波动越大，处理效果就越不稳定，甚至 会使污水处理工艺过程遭受严重破坏。为减少水量和水质变动对污水处理工艺过程的 影响，在污水处理系统之前宜设置调节池，以资均和水质、存盈补缺，使后续处理构 筑物在运行期间内能得到均衡的进水量和稳定的水质，并达到理想的处理效果。 主要起均衡水量作用的调节池称为均量池，主要起均和水质作用的调节池称为均 质池，既可均量又可均质的调节池称为均化池。 调节池在污水处理工艺流程中的最佳位置，应依据每个处理系统的具体情况而定。 某些情况下，调节池可设于一级处理之后、生物处理之前，这样可减少调节池中的浮 渣和污泥。如把调节池设于初沉池之前，设计中则应考虑足够的混合设备，以防止固 体沉淀和厌氧状态的出现。 在线调节流程的全部流量均通过调节池，对污水的成分和流量可进行大幅度调节。 离线调节流程只有超过日平均流量的那一部分流量才可以进入调节池，对污水组分和 流量的变化仅起轻微的缓冲作用。6 因本设计 MBR 膜处理系统处理的垃圾渗滤液水量变化波动大，故选择均量池调节。 常用的均量池是变水位的贮水池，进水为重力流，出水以水泵提升。池中最高水 位应不高于进水管的设计水位。水深为 1.52.5m，最低水位固定不变，见图 3-1 图 31 调节池 均量调节池容积的计算 由于水量较小，设计集水池一座。 1.已知条件 设计水量为 200m3/d。 2.设计均量池容积 设计中采用的均量池容积，一般宜考虑增加理论调节容积的 10%20%，故本设 计中均量调节池的容积应为 2001.2=240（m3） 。 3.均量调节池的主要尺寸 （1）池表面积 A 均量池的容积 V=240 m3，取水深 h=2.5m（经查资料池上 0.5m 池下 2m） ，则池表 面积 A=V/h=2402.5=96（m2） （2）池长 l 采用地下式，长方形池。依据黄金比例池长 l：池宽 b=16：9，则 l=18m，b=10m12。 3.2 硝化与反硝化池池体设计 生物脱氮是处理垃圾渗滤液系统中至关重要的部分，它可以有效的降低氨氮量， 并给后续处理降低负荷。 生物脱氮是最易被接受的脱氮方式，它和有机物的生化处理结合在一起，一方面 去除了有机污染，同时又可降低氨氮，处理效果稳定，综合成本低。 生物脱氮分为两个反应阶段：第一阶段为硝化阶段，化学自养型亚硝酸菌和硝酸 菌在好氧条件下将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐，消耗碱度并获取能量；第二阶段为反 硝化阶段，兼性或厌氧性异养菌在厌氧或缺氧条件下利用硝酸盐和亚硝酸盐作为能量 代谢过程中的电子接受体，消耗碳源，产生碱度并将硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气。 在硝化阶段，对于一般填埋场的垃圾渗滤液，前期碳源比较充足，完全可以利用 生化系统对氨氮进行硝化。到了后期，进水水质恶化，氨氮浓度大大提高，碳氮比严 重失调，原水碱度及碳源不足以维持硝化与反硝化运行的必要条件，因此，必须要考 虑采用外加碳源的方式7。 生物脱氮主要发生在缺氧池中，在搅拌机的作用下，回流混合液和气浮设备出水充分 混合，在反硝化菌的作用下，发生以下反硝化反应： 6NO3-+5CH3OH（有机物）5CO27H2O+6OH-+3N2 降低渗滤液中的总氮指标，硝化、反硝化工艺是最经济有效的工艺。 1)反硝化池的设计计算 日流量 Qd：Qd=200 m3/d 设计温度 T：25C 设计污泥溶度 MLSS：15 kg/m3 最大硝化污泥负荷 qNi：0.18kg NO3-N/kgMLSS/d NH3-N 日处理量 XNH3-N： XNH3-N=200 m3/d2.5 kg/m3=500 kg NH3-N/d 设计反硝化率 RDi：RDi=90%(设定) 反硝化池所需有效容积 VDi168 m3 设计反硝化池数量：1 座 反硝化池尺寸（直径高）：10.39.0m 有效水深：2.0m 材质：钢筋砼13 2)硝化池的设计计算 好氧污泥泥龄 Aae：Aae=451.1(15-T)=17.35 天 设计生化 C O D 去除率 RCOD：RCOD=90% C O D 日处理量 X C O D： XCOD=200 m3/d11.4 kg/m390.0%=2052kgCOD/d 硝化池有效容积 VNi， VNi=s+=643 m3 设计取 1 座，其中 s，a，Kd 为经验公式参数： a=18.67 m3/d b=196.99 m3/d Kd=0.00861.1(T-15)=0.022 s=1256 硝化池尺寸（直径高）：14.49.0m 有效水深：2.0m 硝化池数量：1 座 硝化池结构：钢筋砼14 3.3 超滤膜反应器的设计计算 超滤膜组件为内压中空纤维超滤膜组件，采用的是聚砜(PS)超滤膜，截留分子量为 6 00010 000。组件的外形尺寸为 6.58cm，膜过滤表面积为 117.2 m2。超滤膜的作 用是去除水中细小的悬浮颗粒胶体、细菌和部分有机物。超滤膜前采用绕线保安过滤 器，其主要作用是除去进水中较大的悬浮固体颗粒和胶体。4 超滤膜的设计计算： 膜过滤形式：交错流 出水流量：Qh200 m3/d33.3 m3/h 设计过滤通量 JUF：JUF71 L/hm2 膜需要总面积 SUF： SUFQh/JUF117m2 单位膜管面积 Sa，UF：Sa，UF26.1m2 需要膜管数 nUF：n U FSUF/Sa UF17.9918 UF-道数 LUF：LUF4 每道膜管 nL，UF：nL，UF4-5 总膜管数 nUF，t：nUF，t18 膜总过滤面积 SUF，t：SUF，tnUF，tSa UF117.2 m2 15 3.4 清液罐的设计计算 存放经过膜生物反应器处理后的清水，但如需达标排放，则须在后续经过一道纳 滤膜处理。 本次设计中设计清水罐的设计参数为： 1.生产能力：200 罐左右分钟。 2.适用罐体：罐径 50153 毫米，罐高 50270 毫米，铁罐、塑料罐、纸罐、玻璃 罐。 3.动力电源：380V50HZ3 4.控制电源：220V50HZ2 5.外形尺寸：6000mm1300mm1500（长宽高） 图 3-2 清液罐示意图 3.5 纳滤膜的设计计算 为达到较低的出水浓度，在超滤之后加上纳滤 NF，纳滤额作用是截留那些不可生 活啊的大分子有机物 COD，纳滤的清液可以达到很低的 COD 浓度水平，纳滤浓缩液 将采用混凝沉淀进一步处理，污泥外运或回填埋场处理。 纳滤膜反应器内设总膜管 18 根，高 10m，总纳滤面积 450m2，纳滤最大压力为 35105Pa。净化水回收率为 85%，出水回用或排放16。 表 3-1 NF 纳滤设备 NF 进水泵一台清洗泵一台 NF 膜管18 根清洗槽一台 NF 循环泵3 台NF 浓缩液混凝沉淀一套 3.6 污泥池的设计计算 设污泥干化池和污泥浓缩池两座. 剩余污泥产泥系数 y：Y=0.10 kgMLSS/kgCOD 日平均剩余污泥量 Qes：Qes（XCOD+Xss70%65%）y212 kg/d 脱水污泥密度=（干污泥日产量(t/d)/20%）/脱水污泥体积 经验数据得污泥密度 1.24t/m3。 剩余污泥产量：0.17m3/d 按两天的容积计算，好氧污泥储池有效容积：0.4 m3 污泥含水量定为 3%，则污泥池容积为 14m3 好氧污泥池尺寸（长宽高）：5m2.5 m1m 本设计中污泥池的上清液自流入调节池中。经消化后的污泥体积能够约为原来的 50以下，所以仅需间隔一段时间进行机械掏挖。17 3.7 主要设备选型 1.提升泵 8 台，一用一备（用于提升污水从调节池到反硝化池，以及硝化池到超 滤膜反应器，提升污水从超滤到清液罐，清液罐再到纳滤） 流量：5 m3/h 扬程：10m 功率：110W 出入口径：入口 32 出口 20 材质：泵浦本体：SUS304 轴封：SIC+SIC 叶轮：SUS 轴心：SUS 厂牌型号：32LW20-12-1.1 2.搅拌机（用于硝化罐处理污水） SIBLD-09 立式加药搅拌机是采用摆线齿轮合行星传动原理，是当今国内最先进的 传动工具，具有钮距大、传动效率高、功率大、寿命长、价格低、永不加油，是环保 加药装置最好的配套产品。 型号：S1-09 功率（kw）： 0.37、0.55 桶容积（L）：1000 轴转速（rpm）：40-136 轴直径（cm）： 18 轴长（cm）：60-100 叶轮（cm）：20 图 3-3 搅拌机示意图 3. 三叶罗茨鼓风机 HSR80 型，2 台（1 用 1 备） （用于硝化罐通入空气） 风量：Q=3.65 m3/min 功率：P=5.5KW 转速：n=1560r/min 升压：P=49Kpa 4.过滤反洗提升泵 CDLF32-30，杭州南方泵各 2 台，一用一备（用于 MBR 膜反应 器） 流量：20-25m3/h 扬程：30m 功率：4.0kw 出入口径：75mm 材质：泵浦本体：SUS304 轴封：SIC+SIC 叶轮：SUS 轴心：SUS 厂牌型号：CDLF32-30 5、增压泵各 2 台，一备一用（用于超滤膜反应器） 表 3-2 增压泵相关参数 品牌精钢泵阀型号CHDF4-50 扬程38（m） 流量4 转速2900功率1100（w） 材质不锈钢性能耐腐蚀 原理离心泵泵轴位置卧式 驱动方式电动叶轮数目多级 叶轮结构封闭式叶轮 叶轮吸入 方式 单吸式 6. 污泥泵(潜水泵)（用于将 MBR 膜处理系统中的沉降污泥抽到污泥干化床） 型号：QDX3-28-0.75 功率：750W 流量：3000m3/h 扬程：28m 口径：25mm 7、电控系统 1 套 PLC 控制系统。 3.8 设计污染物去除率和处理效果 本设计中各个工艺的计算都是根据相关的论文或资料中的方法进行设计计算的， 如下可见 表 3-3 渗滤液处理厂各处理单元水质分析 项目 工序 PH 值COD/(mg/L)BOD/(mg/L)SS /(mg/L)色度 进水6250001500700800 出水6947001395539 调节池 去除 率 5%8%5%8%20%25% 出水37201172405 反硝化 罐 去除 20%25%15%18%25%30% 率 出水2306820264 硝化罐 去除 率 35%40%20%37%30%38% 出水69032872272 超滤膜 去除 率 65%72%58%64%70%75%66% 出水42267.240 纳滤膜 去除 率 94%92%90%85% 排放达标 69 100307040 根据上述表格，我们可以看出，通过本设计的垃圾渗滤液完全可以达到我国污 水排放综合标准 （GB8978-96）中的三级排放标准。 从渗滤液处理厂排放口水质分析可以看出，虽然进水水质波动较大，但是 MBR 处 理系统的出水水质非常稳定，表现出了良好的抗冲击负荷能力，特别是对 COD、SS、 浊度等指标的处理效果，较常规二级生物处理工艺的稳定，不会因发生污泥膨胀等问 题而导致出水水质恶化，符合中水回用对水质安全性和稳定性的要求。 第第 4 章章 高程布置高程布置 污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接 管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处 理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。 污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水 头损失（初步设计或扩初设计时，精度要求可较低） 。水头损失包括： (1)水流流过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内 (2)水流流过连接前后两构筑物的管道(包括配水设备)的水头损失，包括沿程与局 部水头损失。 (3)水流流过量水设备的水头损失。 本设计中考虑水头损失的计算包括沿程水头损失和局部水头损失，在设计过程中， 假定水流为均匀流。水力坡度 i=0.0033（查设计手册可得） 。管内流速为 0.6m/s。 沿程水头损失计算公式如下： Hf=iL 局部水头损失： 局部水头损失主要包括不同管径的连接处的水头损失，闸门损失以及弯管水头损 失，其计算公式为： hm=v2/2g 式中： 局部阻力系数（可从给排水手册上查的） V管段的流速：（连接管中的流速一般取 0.61.0m/s） 进出口的阻力系数分别为 1=0.25； 2=1.0(流入水池)； 3=0.7（标准铸铁 90弯头） 。 下面对各管渠设计参数进行确定： 1、调节池为地下式，高程为 H1=-2m 2、调节池到反硝化池 沿程损失为：h1=90.0033=0.0297m 局部损失（进出口）：h2=(42+21+63)V2/2g=0.284m 总损失为：H2=0.3147m 3、反硝化罐到硝化罐 沿程损失为：h1=90.0033=0.0297m 局部损失为：h2=（32+31+43）V2/2g =0.2138m 总损失为：H3=0.2435m 4、硝化罐到超滤膜 沿程损失为：h1=5.90.0033=0.01947m 局部损失为：h2=（2+31+43）V2/2g=0.1486m 总损失为：H4=0.168m 5、超滤膜到清洗罐 沿程损失为：h1=150.0033=0.0495m 局部损失为：h2=（2+1+23）V2/2g=0.865m 总损失为：H5=0.136m 6、清洗罐到纳滤膜 沿程损失为：h1=100.0033=0.033m 局部损失为：h2=（2+1+23）V2/2g=0.865m 总损失为：H5=0.898 m 第第 5 章章 平面布置平面布置 平面布置是指在一个给定的设施范围内，对多个经济活动单元进行位置安排。所 谓经济活动单元，是指需要占据空间的任何实体，也包括人。例如：机器、工作台、 通道、桌子、储藏室、工具架等等。所谓给定的设施范围，可以是一个工厂，一个车 间，一座百货大楼，一个写字楼，或一个餐馆等。 环境工程污水处理的平面布置就是指污水处理厂的厂区布置，如处理构筑物的布 置污水处理厂的主体是各种处理构筑物。作平面布置时，要根据各构筑物（及其附属 辅助建筑物，如泵房、鼓风机房等）的功能要求和流程的水力要求，结合厂址地形、 地质条件，确定它们在平面图上的位置。在这一工作中，应使：联系各构筑物的管、 渠简单而便捷，避免迁回曲折，运行时工人的巡回路线简短和方便；在作高程布置时 土方量能基本平衡；并使构筑物避开劣质土壤。布置应尽量紧凑，缩短管线，以节约 用地，但也必须有一定间距，这一间距主要考虑管、渠敷设的要求，施工时地基的相 互影响，以及远期发展的可能性。构筑物之间如需布置管道时，其间距一般可取 5- 8m，某些有特殊要求的构筑物（如消化池、消化气罐等）的间距则按有关规定确定18。 厂内管线的布置污水处理厂中有各种管线，最主要的是联系各处理构筑物的污水、 污泥管、渠。管、渠的布置应使各处理构筑物或各处理单元能独立运行，当某一处理 构筑物或某处理单元因故停止运行时，也不致影响其他构筑物的正常运行，若构筑物 分期施工，则管、渠在布置上也应满足分期施工的要求；必须敷设接连人厂污水管和 出流尾渠的超越管，在不得已情况下可通过此超越管将污水直接排人水体，但有毒废 水不得任意排放。厂内尚有给水管、输电线、空气管、消化气管和蒸气管等。所有管 线的安排，既要有一定的施工位置，又要紧凑，并应尽可能平行布置和不穿越空地， 以节约用地。这些管线都要易于检查和维修。 污水处理厂内应有完善的雨水管道系统，以免积水而影响处理厂的运行19。 辅助建筑物的布置辅助建筑物包括泵房、鼓风机房、办公室、集中控制室、化验 室、变电所、机修、仓库、食堂等。它们是污水处理厂设计不可缺少的组成部分。其 建筑面积大小应按具体情况与条件而定。有可能时，可设立试验车间，以不断研究与 改进污水处理方法。辅助建筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。如鼓风机房应 设于曝气池附近以节省管道与动力；变电所宜设于耗电量大的构筑物附近等。化验室 应远离机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件。办公室、化验室等均应与处理 构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物的夏季主风向的上风向处。操作工人的值 班室应尽量布置在使工人能够便于观察各处理构筑物运行情况的位置。 此外，处理厂内的道路应合理布置以方便运输；并应大力植树绿化以改善卫生条 件。 应当指出：在工艺设计计算时，就应考虑它和平面布置的关系，而在进行平面布 置时，也可根据情况调整构筑物的数目，修改工艺设计。 总平面布置图可根据污水厂的规模采用 120011000 比例尺的地形图绘制， 常用的比例尺为 l：500。 表 5-1 主要构筑物列表 序号名称尺寸（m3）数量备注 1 调节池 952.5 1 座半地下式 2污泥干化池 5.02.51.0 1 座地上式 3污泥浓缩池 5.02.51.0 1 座地上式 4配电室 3.0m2.5m3.0m 1 座 5鼓风机房 3.0m2.0m3.0m 1 座 （1）充分利用原有设施和场地，尽量节省占地，降低造价。 （2）与区域整体绿化结合，和周围环境协调一致、整体美观。 （3）满足规范对各处理建筑物平面布置要求。 第第 6 章章 工程概算工程概算 一、本工程依据省市政工程费用定额的标准，及省市政工程费用定额 的补充规定中给水工程费率。套用全国市政工程预算定额省市政工程单位估价 表中的定额基价，并对基价进行调整。土方工程计取地区材料基价系数，按省 市政工程费用定额中土石方工程费率计算。 二、编制依据 1安徽省市政工程预算定额(2003 版) 2安徽省安装工程预算定额(2003 版) 3安徽省建设工程施工取费定额(2003 版) 4 建设工程造价价格信息 2007 年第 8 期 5 类似工程技术经济指标 三、设备及材料价格依据 国产设备按有关生产厂商的现行出厂价加计运杂费 材料价格按建材信息 2010 年 6 月份指导价格计算 四、本工程概算中其他工程费用按下列费用计列，今后可根据实际情况 相应调整。 设计费：建设部计价格200210 号； 工艺调试费：按设备费 1%计； 税金：按项目总投资的 3.42%计列。 6.1 土建费用概算表 土建费用说明：因如今市场价位波动，结合实际，估定钢混土建为 12001500 元 /m2，砖混估定为 800 元/ m2。 表 6-1 构筑物清单 序号构筑物名称尺寸数量 投资（万 元） 备注 1调节池 18102.5 1 座7.2 砖混，半 地下式 2污泥干化池 5.0 m2.5 m1.0 m 1 座1 砖混,地上 式 3污泥浓缩池 5.0 m2.5 m1.0 m 1 座1 砖混,地上 式 4配电室 3.0m2.5m3.0 m 1 座0.6砖混 5鼓风机房 3.0m2.0m3.0 m 1 座0.48砖混 土建费小计10.28 万元 6.2 设备费用概算 表 6-2 设备清单 名称型号个数 单价金额 （万元） 备注 反硝化罐 10.39 1 座1.6钢结构 硝化罐 14.49 1 座1.65钢结构 超滤膜反应器 6.58 1 座1.85 清液罐 6.01.31.5 1 座0.6钢结构 纳滤膜反应器 1210 1 座2.2 提升泵32LW20-12-1.140.07 搅拌机 QJB1.5/8- 400/3-740 10.04 污泥泵QDX3-28-0.7510.084 过滤反洗提升泵 CDLF32-30， 杭州南方泵 10.052 增压泵CHDF4-5010.048 三叶罗茨鼓风机HSR8010.6 设备费用小计9 万元 6.3 工程总费用概算 直接费用：土建费用 A=10.28 万元 设备费用 B=9 万元 A+B=19.28 万元 间接费用：运输和安装费用 B5%=0.45 万元 方案设计费用（A+B）3%=0.5784 万元 调试费用（A+B）3%=0.5784 万元 验收费用（A+B）2%=0.3856 万元 其他建设费用（不可预见费用）：（A+B）15%=2.892 万元 总投资：24.1664 万元 6.4 运行费用 表 6-3 本次设计的运行费用 项目 费用（元 /m3天） 备注 电费2.5每度电按 0.6 元计，根据使用泵的功率计算 人工费0.025 按工人工资算，本设计需三个工人，月 工资 1500 元 吨水直接 处理成本 0.64 维护费0.23 超滤膜更换费用为每年 9 万元，纳滤膜 更换费用为每年 8.8 万元 设备折旧0.12按照使用 10 年期限折旧 间接处理 成本 0.35以上两项合计 总处理成 本 3.865 致致 谢谢 本论文是在导师徐建平的悉心指导下完成的，整个论文从选题到完成都离不开徐 建平的悉心指导和关怀，也凝聚着导师大量的心血。从给我们授课到做我的论文导师， 导师宽广清晰的治学思路、严谨求实的工作作风、淡泊宁静的生活态度让我受益匪浅。 他教会了我治学的思路、工作的方法、为人处世的态度以及克服压力、困难的自信和 勇气。在此，谨向恩师表达我最诚挚的感谢，感谢安徽工程大学环境 072 全体同学， 在 4 年来一边工作一边学习的过程中给予我的帮助，和让我拥有的美好时光。 在此要感谢四年来所有关心和帮助过我的任课老师，是他们给予了我丰富的知识、 开拓的视野以及诸多宝贵的经验，在这里向他们表达诚挚的谢意。 在论文研究过程中也得到了同学们的大力帮助。在与同学们共同渡过的四年的求 学时光中，我们建立了深厚的友谊，在此也由衷地感谢他们给予我热情的帮助。也感 谢我的家人和学校的老师们四年来对我工作和学习的支持与鼓励。 最后，我再一次对所有老师和同学表示由衷的感谢! 祝愿他们能在未来的学习、 工作和生活中不断进步，拥有美好的明天！ 作者：陈婷姣 2011 年 6 月 15 日 参考文献参考文献 1 江智清.MBR-纳滤工艺在垃圾渗滤液处理中的应用J.海峡科学，2009，(6)，111- 112. 2 王凡，王钢.MBR 工艺在垃圾渗滤液处理中的应用，企业技术开发J.2008，(3)， P20-24. 3 李秀兰，刘东燕，罗云菊.山地城市垃圾填埋场渗滤液环境问题的探讨J.地下空间 与工程学报, 2006，(10)，855-858. 4 殷涛.垃圾渗滤液常用处理方法J.广东建材，2010，(11)，18. 5 李德强，李骏飞.MBR 工艺在垃圾渗滤液处理过程中的应用J.水工业市场， 2009，(7)，15-17. 6 尹年，刘海涛.垃圾渗滤液处理现状及展望J.供水技术，2008，(4)，25-27. 7 马志毅，王效承.废水处理工艺设计计算J.水利电力出版社，1994，(10)，9-10. 8 谢明.MBR 法处理化肥废水工程应用实例J.应用技术，2010，(6)，86-87. 9 黄娟.王惠中，张利民等， MBR-NF 工艺在垃圾渗滤液处理中的应用J.江苏环保 科技项目，2008，(10)，61-63. 10 钱杨.垃圾渗滤液处理技术进展J.环境科学导刊，2008，(3)，55-58 . 11 高慧，王敏.垃圾渗滤液处理技术现状及展望J.环境科学与技术，2010，(6)， 199-200. 12 叶胜辉.氧化法预处理垃圾渗滤液技术研究及应用J.废水处理，2005，(4)，P128- 129. 13 蒋彬，吴浩汀，徐亚明.浅谈城市垃圾填埋场渗滤液的处理技术J.江苏环境科技， 2002，(15)，3234. 14 陈少华，刘俊新.垃圾渗滤液中有机物分子量的分布及在 MBR 系统中的变化J. 环境化学，2005，(3)，24-25. 15 李清雪，肖伟. 纳滤组合工艺深度处理微量污染物J.膜科学与技术，2010，(10)， 104-105. 16 金涛，张延毅.城市垃圾资源化的生态经济效益研究J.生态经济，1995，(2)， 145-146. 17 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