垃圾滲濾液處理系統(tǒng)設(shè)計

緒論1.1地理環(huán)境與氣象資料項目建設(shè)地點為河源市東源縣仙塘生活垃圾衛(wèi)生填埋場。仙塘鎮(zhèn)是河源市東源縣城所在地，位于河源市東北部9公里處，東經(jīng)114°42′，北緯23°44′，東鄰義合鎮(zhèn)，西南靠源城區(qū)東埔鎮(zhèn)，北與燈塔鎮(zhèn)下圍接壤?？偯娣e173平方公里，屬半丘陵地區(qū)，地勢東北高，西南低。河源地形以山地、丘陵為主，其中山地占53%，丘陵占36%，谷地和平原占11%。全市山勢分別向東江、新豐江傾斜，羅浮山脈呈現(xiàn)東北—西南方向斜貫本境，九連山脈由和平、連平向西南延伸至廣州白云山。紫金東南部山地屬蓮花山支脈。連平縣的黃牛石，海拔1340米，是全市最高峰。河源山地、丘陵大部分海拔較低，坡度在30°以下，宜植面積90%以上。河源市屬亞熱帶季風(fēng)氣候。四季分明，氣候溫和，日照充足，雨量充沛，無霜期長。全年無霜期355～360天，年均氣溫2l.7℃，1月均溫11.9℃，7月均溫28.1℃，年均降雨量1665毫米。1.2項目背景1.2.1項目單位基本概況東源縣仙塘生活垃圾衛(wèi)生填埋場位于仙塘鎮(zhèn)紅光村大肚坳。在垃圾填埋場日常的運行中將產(chǎn)生一定量的垃圾滲濾液，此污水若不經(jīng)處理就直接排放，將對周圍環(huán)境造成了較大的污染。該鎮(zhèn)領(lǐng)導(dǎo)對此非常重視，為保護(hù)下游水體水質(zhì)，也避免垃圾滲瀝液等污水對當(dāng)?shù)鼐用裆钣盟赡茉斐傻挠绊?，該?zhèn)領(lǐng)導(dǎo)本著對環(huán)境保護(hù)高度負(fù)責(zé)的精神，在政府部門和環(huán)保部門的大力協(xié)助和支持下，根據(jù)本項目環(huán)評的要求，決定對該垃圾滲濾液進(jìn)行有效治理，經(jīng)過治理后的水直接達(dá)標(biāo)排放。1.2.2垃圾滲濾液來源及危害滲濾液是指降水、廢棄物自身含水及廢物分解產(chǎn)生的水分和液體等在填埋場中產(chǎn)生重力流動并在固體廢棄物中沖淋浸泡所產(chǎn)生的液體的總和。城市垃圾填埋場滲濾液的主要來源如下：1.自然降水。直接降水包括降雨和降雪，它是滲濾液產(chǎn)生的主要來源。降水沖刷填埋場，使?jié)B濾液水質(zhì)嚴(yán)重惡化。影響滲濾液產(chǎn)生數(shù)量的降雨特性有降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨頻率、降雨持續(xù)時間等。2.廢物中的水分。隨固體廢物進(jìn)入填埋場中的水分，包括固體廢物本身攜帶的水分以及從大氣和雨水中的吸附（當(dāng)儲水池密封不好時）量。入場廢物攜帶的水分是滲濾液的主要來源之一。3.地表徑流。地表徑流是指來自場地表面上坡方向的徑流水，對滲濾液的產(chǎn)生量也有較大的影響。4.有機(jī)物分解生成水。垃圾中的有機(jī)組分在填埋場內(nèi)經(jīng)厭氧分解會產(chǎn)生水分，其產(chǎn)生量與垃圾的組成、PH值、溫度和菌種有關(guān)5.地下水。如果填埋場地的底部在地下水位以下，地下水就可能滲入填埋場內(nèi)，滲濾液的數(shù)量和性質(zhì)與地下水同垃圾的接觸情況、接觸時間及流動方向有關(guān)。但一般在設(shè)計施工中采取防滲措施，可以避免或減少地下水的滲入量。垃圾滲濾液的氨氮含量和CODCr濃度高,使地面水體缺氧，水質(zhì)惡化；氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的誘因，還可能嚴(yán)重影響飲用水水源；一般而言，CODCr，BOD5，BOD5/CODCr會隨填埋場的“年齡”增長而降低，堿度含量則升高。此外，隨著堆放年限的增加，新鮮垃圾逐漸變?yōu)殛惛?，滲濾液中有機(jī)物含量有所下降，但氨氮含量增加，且可生化性降低，因此處理難度非常大。垃圾滲濾液中有機(jī)污染物多，高達(dá)77種，其中促癌物、輔致癌物5種，被列入我國環(huán)境優(yōu)先控制污染物“黑名單”。垃圾滲濾液中含有10多種金屬離子，這些金屬離子會對生物處理過程產(chǎn)生嚴(yán)重地抑制作用。設(shè)計內(nèi)容2.1設(shè)計內(nèi)容本次設(shè)計中填埋場滲濾液屬于填埋場早期滲濾液，有機(jī)物濃度高，可生化性好，氨氮濃度很高，具有惡臭，因此在設(shè)計過程中要嚴(yán)謹(jǐn)考慮有機(jī)物和氨氮的去除，使出水同時達(dá)到無害無味。項目設(shè)計的滲濾液處理量為500t/d（每天按24小時計算）。設(shè)滲濾液的密度約為1000kg/m3，即滲濾液處理量為500m3/d，此為平均流量，設(shè)工作時間為24小時制，因為降雨量的變化等使得滲濾液可能存在流量不均勻的情況，故取廢水排放不均勻系數(shù)K=1.5，則設(shè)計進(jìn)水量（最大流量）應(yīng)為200m3/d×1.5=300m3/d，即該城鎮(zhèn)的滲濾液設(shè)計處理規(guī)模為300m3/d。2.2設(shè)計目標(biāo)項目COD（mg/L）BOD5（mg/L）NH3-H(mg/L)SS(mg/L)進(jìn)出水質(zhì)8000400010001000出水水質(zhì)100302530去除率%98.7599.2597.5972.2設(shè)計原則（1）篩選工藝先進(jìn)、能耗少、成本低、運行費用低、運行可靠、管理方便、適合于垃圾填埋場實際情況的處理工藝。（2）污水處理的建設(shè)擬采用模塊布局，以減少排水網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的巨大工程和大量的投資。避免因集中處理而造成不必要資金和資源的浪費。（3）針對廢水水質(zhì)特點采用先進(jìn)、合理、成熟、可靠的處理工藝和設(shè)備，最大可能地發(fā)揮投資效益，采用高效穩(wěn)定的水處理設(shè)施和構(gòu)筑物，盡可能地降低工程造價；（4）項目從設(shè)計、施工到管理均采用國家或地方有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況、氣候條件、地理條件、水文情況和各特征做好環(huán)境保護(hù)措施，使項目周圍環(huán)境衛(wèi)生、地表水、地下水和噪聲污染減少到最低程度。（5）以區(qū)域分布、排水管網(wǎng)，污染物排放情況為依據(jù)，來確定污水處理的規(guī)模和處理方法。2.3設(shè)計依據(jù)(1)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996(2)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002(3)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838-2002(4)《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ343-2010(5)《城市污水處理廠污水污泥排放標(biāo)準(zhǔn)》CJ3025-1993(6)《城市污水再生利用-城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T18920-2002(7)《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GB50015-2003（2009年版）工藝的選擇與論證根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)，氨氮和懸浮物濃度都較高。由于進(jìn)水水量較小，滲濾液中的懸浮物和部分有機(jī)物可設(shè)置人工格柵對其進(jìn)行截留，可減小顆粒物對后續(xù)處理構(gòu)筑物和水泵的堵塞。由于滲濾液水質(zhì)、水量、酸堿度和溫度有一定變化，因此設(shè)置一均質(zhì)調(diào)節(jié)池，是滲濾液水質(zhì)水量等分布均衡。同時，可在調(diào)節(jié)池中加堿提高pH值以確保后續(xù)處理的順利進(jìn)行。根據(jù)滲濾液特性及進(jìn)水水質(zhì)可知，本次設(shè)計進(jìn)水氨氮含量很高，因此考慮采用物理法先對滲濾液中氨氮進(jìn)行處理，所以選擇現(xiàn)在國內(nèi)應(yīng)用較為普遍的吹脫法。吹脫法是將廢水的pH值范圍調(diào)至11左右后，使廢水中的離子態(tài)銨轉(zhuǎn)化為分子態(tài)氨，將廢水通入吹脫設(shè)備中，通過氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫到大氣中，同時對氨氣實行吸收，達(dá)到資源回收和凈化的目的，同時由于向廢水中鼓入了一定量的空氣，對COD也有一定量的去除，從而減小后續(xù)生物處理單元的負(fù)荷。在進(jìn)行氨氮吹脫后，還應(yīng)設(shè)置一調(diào)節(jié)池，向其中通入CO2以減低從吹脫塔中出來的滲濾液的pH值，確保后續(xù)處理的順利進(jìn)行。經(jīng)過一級預(yù)處理后，滲濾液中的有機(jī)物、氨氮和SS濃度都有所降低，但是遠(yuǎn)不足以達(dá)到出水排放標(biāo)準(zhǔn)。因此要選擇成熟高效的二級生物處理工藝對滲濾液進(jìn)行進(jìn)一步處理。由于本次處理的滲濾液濃度很高對于BOD5:COD>0.5的早期滲濾液，含有大量易于生物降解的脂肪酸，理含有高濃度有機(jī)物的早期滲濾液時，提供大量的氧氣是非常必要的，當(dāng)滲濾液有機(jī)負(fù)荷隨時間變化時，系統(tǒng)可通過改變氧氣供應(yīng)來調(diào)整。好氧系統(tǒng)更為有效。但由于本次處理的滲濾液濃度很高，因此必須在好氧處理工藝前首先進(jìn)行厭氧處理，有效地降低BOD5、COD的含量，達(dá)到好氧生物處理的進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)。因此選擇厭氧與好氧工藝結(jié)合處理。厭氧生物處理工藝中，ABR處理滲濾液應(yīng)用較廣，極適用于處理高濃度廢水且工藝較成熟，污泥流失損失較小，而且不需設(shè)混合攪拌裝置，不存在污泥堵塞問題。啟動時間短，運行穩(wěn)定，與SBR工藝的結(jié)合運用十分成熟，且處理效率較高，適合此次滲濾的厭氧處理。好氧生物處理中SBR工藝是現(xiàn)在較為成熟的，且本次設(shè)計的設(shè)計水量也滿足SBR的處理要求，同時SBR對有機(jī)物和氨氮都具有很高的去除率，非常適用于本次設(shè)計。SBR的操作程序是在一個反應(yīng)器中的一個處理周期內(nèi)依次完成進(jìn)水、生化反應(yīng)、泥水沉淀分離、排放上清液和閉置等5個基本過程組成，其運行工序簡單。SBR法的工藝設(shè)備是由曝氣裝置、上清液排出裝置(潷水器)，以及其他附屬設(shè)備組成的反應(yīng)器。SBR對有機(jī)物的去除機(jī)理為：在反應(yīng)器內(nèi)預(yù)先培養(yǎng)馴化一定量的活性微生物(活性污泥)，當(dāng)廢水進(jìn)入反應(yīng)器與活性污泥混合接觸并有氧存在時，微生物利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行新陳代謝，將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為CO2、H2O等無機(jī)物；同時，微生物細(xì)胞增殖，最后將微生物細(xì)胞物質(zhì)(活性污泥)與水沉淀分離，廢水得到處理。SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一體，無污泥回流系統(tǒng)。工藝流程工藝流程圖：五、設(shè)計計算5.1.格柵設(shè)計計算：1設(shè)計流量：(1)平均日流量：Q=500m3/d=5.79×10-3m3/s(2)設(shè)計最大流量：取污水總變化系數(shù)Kz=1.5Qmax=Q·Kz=5.79×10-3×1.5m3/s=8.68×10-3m3/s2.設(shè)計參數(shù)：柵條間隙b=6mm；柵前流速ν1=0.7m/s；過柵流速v=0.7m/s；柵條寬度s=0.05m；格柵傾角=60°；柵前部分長度0.5m；柵渣量W1=0.1m3柵渣/103m3污水5.2.調(diào)節(jié)池設(shè)計及計算調(diào)節(jié)池可以調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，調(diào)節(jié)水溫及pH。本次調(diào)節(jié)池設(shè)計為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用矩形池型。采用停留時間法進(jìn)行設(shè)計計算，本次設(shè)計采用停留時間t=6h.本次設(shè)計設(shè)置兩個調(diào)節(jié)池，一個用于吹脫塔前，用石灰調(diào)節(jié)pH值至11，增加游離氨的量，使吹脫效果增加，去除更多的氨氮。另一個用于吹脫塔后，用酸將pH值降低至8左右，達(dá)到后續(xù)生物處理所適宜的范圍。兩個調(diào)節(jié)池使用同一種尺寸。1.調(diào)節(jié)池容積（1）每日處理廢水總量（即設(shè)計最大水量）：Q0=500×1.5=750m3/d（2）最大時平均流量：Qh=750/24=31.25m3/h（3）停留時間：t=6h（4）調(diào)節(jié)池容積：V=Qh·t式中：V——調(diào)節(jié)池容積，m3；Qh——最大時平均流量，m3/h；t——停留時間，h。計算得：調(diào)節(jié)池容積V=31.25×6=187.5m35.3.吹脫塔設(shè)計及計算吹脫塔是利用吹脫去除水中的氨氮，在塔體中，使氣液相互接觸，使水中溶解的游離氨分子穿過氣液界面，向氣體轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫氮的目的。吹脫塔內(nèi)裝填料，水從塔頂送入，往下噴淋，空氣由塔底送入，為了防止產(chǎn)生水垢，所以本次設(shè)計中采用逆流氨吹脫塔，采用規(guī)格為25×25×2.5mm的陶瓷拉西環(huán)填料亂堆方式進(jìn)行填充。1.設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量Qmax=500m3/d=5.79×10-3m3/s設(shè)計淋水密度q=100m3/（m2·d）氣液比為2500m3/m3廢水2.設(shè)計計算：（1）吹脫塔截面積A=qQmax式中：A——吹脫塔截面積，m2；Qmax——設(shè)計流量，m3/d；q——設(shè)計淋水密度，m3/（m2·d）吹脫塔截面積A=500/100=5m2吹脫塔直徑D=4A/π=4×5/3.14=2.5m（2）空氣量設(shè)定氣液比為2500m3/m3水，則所需氣量為：500×2500=12.5×105m3/d=14.47m3/s（3）空氣流速v=14.47/3=4.82m/s（4）填料高度采用填料高度為5.0m，考慮塔高對去除率影響的安全系數(shù)為1.4，則填料總高度為5×1.4=7.0m.5.4.ABR池設(shè)計及計算：ABR池采用常溫硝化。廢水在反應(yīng)器內(nèi)沿折流板作下向流動。下向流室水平截面僅為上向流室水平截面的四分之一，所以，下向流室水流速大，不會堵塞。而上向流室過水截面積大，流速慢，不僅能使廢水與厭氧污泥充分混合，接觸反應(yīng)，又可截留住厭氧活性污泥，避免其流失，保持反應(yīng)器內(nèi)厭氧活性污泥高濃度。在下向流室隔墻下端設(shè)置了一個45°轉(zhuǎn)角，起到對上向流室均勻布水的作用，共設(shè)計了5塊擋板。1．上向流室截面積A1:計算得：上流式截面積A1=8m2取上向流室寬度B1=2m，則其長度L1=4m。反應(yīng)上向流室和下向流室的水平寬度比為4:1，即下向流室寬度B2=0.5m，長度與上向流室相同為L2=4m。2．下向流室流速V2：式中：V2——下向流室流速，m/h；Qmax——設(shè)計流量，m3/d；B2——下向流室寬度，m；L2——下向流室長度，m。計算得：下向流室流速V2=500/24×0.5×4=16.3m/h5.5.SBR池設(shè)計及計算：SBR工藝的核心是SBR反應(yīng)池，SBR法的工藝設(shè)備是由曝氣裝置、上清液排出裝置（潷水器)，以及其他附屬設(shè)備組成的反應(yīng)器。SBR法按進(jìn)水方式分為間歇進(jìn)水方式和連續(xù)進(jìn)水方式；按有機(jī)物負(fù)荷分為高負(fù)荷運行方式、低負(fù)荷運行方式及其他運行方式。本設(shè)計采用間歇進(jìn)水，高負(fù)荷運行方式，由流入、反應(yīng)、沉淀、排放、閑置五個工序組成。1.設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量Qmax=500m3/d=5.79×10-3m3/s；反應(yīng)池水深H=5m；BOD5-污泥負(fù)荷Ls=0.12kgBOD/(kgMLSS·d)；污泥濃度MLSS=4000mg/L；排水比1/m=1/4；安全高度ε=0.5m；反應(yīng)池數(shù)N=2；池寬與池長之比為1：1；需氧量系數(shù)a=1.0kgO2/kgBOD52.設(shè)計計算:（1）曝氣時間TA式中：TA——曝氣時間，h；S0——進(jìn)水平均BOD5，mg/L；Ls——SBR污泥負(fù)荷，kgBOD/(kgMLSS·d)；1/m——排水比；X——反應(yīng)器內(nèi)混合液平均MLSS濃度，mg/L計算得TA=7h（2）沉淀時間TS式中：Ts——沉淀時間，h；H——反應(yīng)器水深，m；1/m——排水比；ε——安全高度；Vmax——活性污泥界面的初始沉降速度，m/h；X——反應(yīng)器內(nèi)混合液平均MLSS濃度，mg/L計算得：Ts=1.32h（3）排水時間TD=2h（4）進(jìn)水時間式中：TF——進(jìn)水時間，h