ufnf处理200m3垃圾渗沥液工程设计

ufnf处理200m3垃圾渗沥液工程设计内容摘要：

部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。 因水流和气泡的搅动，污泥床之上有一个污泥悬浮层。 反应器上部设有三相分离器，用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。 消化气自反应器顶部导出；污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床；消化液从澄清区出水。 结构如 图。 图 构造上的特点是集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑的厌氧反应器。 反应器主要由下列几个部分组成。 （ 1） 进水配水系统 其主要功能是： ① 将进入反应器的原废水均匀地分配到反应器整个横断面，并均匀上升； ② 起到水力搅拌的作用。 这都是反应器高效运行的关键环节。 （ 2） 反应区 是 UASB的主要部位，包括颗粒污泥区和悬浮污泥区。 在反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好凝聚和沉淀性能的污泥在池底部形成颗粒污泥层。 废水从污泥床底部流入，与颗粒污泥混合接触，污泥中的微生物分解有机物，同时产生的微小沼气气泡不断放出。 微小气泡上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡。 在颗粒污泥层的上部，由于沼气的搅动，形成一个污泥浓度较小的悬浮污泥层。 （ 3） 三相分离器 由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是将气体（沼 气）、固 UF+NF 处理古丈县 200m3/d 垃圾渗沥液工程设计 第 9 页 共 44 页 体（污泥）和液体（废水）等三相进行分离。 沼气进入气室，污泥在沉淀区进行沉淀，并经回流缝回流到反应区。 经沉淀澄清后的废水作为处理水排出反应器。 三相分离器的分离效果将直接影响反应器的处理效果。 （ 4） 气室 也称集气罩，其功能是收集产生的沼气 ,并将其导出气室送往沼气柜。 （ 5） 处理水排出系统 功能是将沉淀区水面上的处理水，均匀地加以收集，并将其排出反应器。 此外，在反应器内根据需要还要设置排泥系统和浮渣清除系统。 UASB反应器的基本特征是不用吸附载体，就能形成沉降性能良好的粒状污 泥，保持反应器内高浓度的微生物，因而可以承受较高的 COD负荷， COD去除率可达 90%以上[6]。 UASB工艺有如下特点： （ 1）结构简单巧妙 整个设备是集生物反应与沉淀于一体，反应器内不设机械搅拌，不装填料，构造较为简单，运行管理方便。 （ 2）反应器内可培养出厌氧颗粒污泥 UASB反应器在处理大多数有机废水时，只要操作方法正确，一般均可在反应器内培养出厌氧颗粒污泥，其特性是有很高的去除有机物活性，密度比絮体污泥大，具有良好的沉降性能，使反应器内维持很高的生物量。 （ 3）实现了污泥泥龄（ SRT）与水 力 停留 时间（ HRT）的分离 由于在反应器内能维持很高的生物量，污泥泥龄很长，废水在反应器内的 HRT较短，使 SRT大于 HRT，因而反应器具有很高的容积负荷率和很好的运行稳定性。 （ 4） UASB反应器对各类废水具有很大的适应性 UASB反应器可在高温（ 55℃左右）和中温（ 35℃）下运行，并可在低温（ 20℃）下稳定运行。 除了含有毒有害物质的有机废水外， UASB反应器几乎可适应不同行业排除的各类有机废水。 （ 5）能耗低，产能量少 ， 反应器不需要供氧，不需要搅拌，不需要加温，在实现高效能的同时达到了低能耗，并可提供大量的生 物能沼气。 由于 SRT很长，产泥稳定且量少，从而降低了处理费用。 （ 6）不能去除废水中的氮和磷 UASB反应器与其他厌氧处理一样，不足之处是不能去除废水中的氮和磷。 在处理高、中浓度废水时，采用厌氧 好氧串联工艺，即用 UASB反应器去除废水中大部分含碳有机物作为预处理，而用好氧出路工艺处理设备去除残余的含碳有机物和氮、磷等物质，这是最佳的水处理工艺，可大大节省基建投资，降低运行成本。 UF+NF 处理古丈县 200m3/d 垃圾渗沥液工程设计 第 10 页 共 44 页 SBR 反应器 SBR是 序批式 间歇式活性污泥法（ Sequencing Batch Reactor）的简称，是一种按间歇曝 气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。 它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作， SBR技术的核心是 SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池， 无污泥回流系统。 SBR工艺具有以下优点： （ 1） 耐冲击负荷 ， 运行效果稳定，效率高，出水水质好。 （ 2） 工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。 （ 3） 处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。 （ 4） 反应池内存在 DO、 BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。 （ 5） 脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺 氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。 （ 6） 工艺流程简单、造价低。 主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。 膜技术简介 膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术。 膜分离技术由于具有常温下操作、无相态变化、高效节能、在生产过程中不产生污染等特点，因此得到广泛应用。 分离膜因其独特的结构和性能，在环境保护和水资源再生方面 发展迅速。 膜是具有选择性分离功能的材料。 它与传统过滤的不同在于， 膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。 膜 根据孔径大小可以分为：微滤膜（ MF）、超滤膜（ UF）、纳滤膜（ NF）、反渗透膜（ RO）等，膜分离 一般 采用错流过滤方式 [7]。 （ 1） 微滤（ MF） 微滤 又称微孔过滤 ， 通常 压力差约为 100kPa,孔径范围在 ～ 1 微米，故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。 可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。 （ 2） 超滤（ UF） 超滤 是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程， 压力差约为 ,膜孔径在 至 1nm 分子量之间。 以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。 UF+NF 处理古丈县 200m3/d 垃圾渗沥液工程设计 第 11 页 共 44 页 对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在 1000～ 300000，故超滤膜可滤除水中的大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体 （ 铁锈、泥沙 ） 等有害物质，并保留对人体有益的一些矿物质元素 ， 是目前普遍采用的主要净水技术之一。 （ 3） 纳滤（ NF） 纳滤 是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术， 压力 差约 ,其截留分子量在 100～ 1000 的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。 对于纳滤而言，膜的截留特性是以对标准 NaCl、 MgSO CaCl2溶液的截留率来表征，通常截留率范围在 60～ 90%， 相应截留分子量范围在 100～ 1000，故 纳滤膜能对小分子有机物等与水、无机盐进行分离，实现脱盐与浓缩的同时进行。 （ 4） 反渗透（ RO） 反渗透 是利用反渗透膜只能透过溶剂（通常是水）而截留离子物质或小分子物质的选择透过性，以膜两侧静压为推动力，而实现的对液体混合物分离的膜过程。 反渗透的截留对象 是所有的离子，仅让水透过膜 ， 出水为无离子水。 本设计选用 UF、 NF作为深度处理技术， UF组件主要去除大分子物质（蛋白质、胶体、细菌） 和 TSS， NF组件主要去除小分子有机物、无机盐、多价离子等，脱色、去臭。 膜组件 各种膜设备或称膜分离装置主要由膜组件、泵、 仪表及管路等构成。 其中膜组件是一种将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，然后在外界驱动力的作用下实现对混合物中各组分分离的器件。 原料以一定组成、一定流速进入膜组件，由于其中某一组分更容易通过膜，所以膜组件内原料的组成和流速均 随位置变化。 进入膜组件的物流通过膜组件以后分成两股，即渗透物（通过膜的那部分物流）和截留物（被膜所截留的物流）。 见 图。 图 膜组件工作示意图 膜组件设计可以有多种形式 ： 1）平板构型； 2）管式构型。 板框式和卷式膜组件均使用平板膜，而管状、毛细管和中空纤维膜组件均使用管式膜。 各种膜组件的特点及 膜上游 原料液 渗透液 截留液 膜下游 膜组件(module) UF+NF 处理古丈县 200m3/d 垃圾渗沥液工程设计 第 12 页 共 44 页 应用见下表 21和表 22。 表 21 各种膜组件的优、缺点和应用领域 膜组件 管式膜 中空纤维膜组件 卷式膜组件 平板式膜组件 优点 湍流流动，抗堵 塞性好；易于清洗； 压力损失小。 装填密度很高；单位膜面积的制造费用相对较低；耐压稳定性好。 结构简单，造价低廉；装填密度相对较高（ 1000㎡ /m3 ）；物料交换效果良好。 可更换单对膜片；不易污染；平板膜无需粘合即可使用。 缺点 装填密度小（ 100㎡ /m3)；需用弯头连接。 对堵塞敏感；在某些情况下纤维管中的压力损失较大。 渗透流体流动路径较长；难以清洗；膜必须是可焊接或可粘贴的。 需要很多密封；由于流体的流向转折而造成较大的压力损失；装填密度相对较小（ ＜ 400㎡ /m3 ）。 应用 UF、 NF和 RO RO、 UF UF、 RO、 NF MF、 UF、 RO和 NF 表 22各种膜组件的定性比较 膜组件特性 管状 板框式 卷式 毛细管 中空纤维 精装密度 投资 污染趋势 清洗 膜更换 本设计中，悬浮物浓度较高，由以上 表 2表 22两表，本设计中 UF组件选择易于清洗、抗阻塞性好、可处理含悬浮固体溶液的管式膜组件； NF选择结构简单、造价低的卷式膜组件。 管式超滤膜的 主要 工艺特点 如下： （ 1） 设备高度集成，占地面积小，抗冲击负荷能力强； （ 2） 小型 6膜组件，专用于中小规模垃圾渗滤液项目，可大大节省投资成本与运行能耗； 低 高 低 易 非常高 低 非常高 难 可 /不可 可 不可 不可 不可 UF+NF 处理古丈县 200m3/d 垃圾渗沥液工程设计 第 13 页 共 44 页 （ 3） 通量高，是普通浸没式的 6~10倍 ， 无须反冲，只需定期化学清洗（ 2~8周）； （ 4） 无浓水外排，水 回收率可达 100％ ； （ 5） 膜不易断、不易堵塞，易更换，单支膜可单独更换； （ 6） 运行可靠，使用寿命可达 7年以上 图 管式膜组件结构图 卷式纳滤膜组件 设计简单，填充密度大，内部结构为多个 “ 膜袋 ” 卷在一多孔中心管外形成，膜袋三边粘封，另一边粘封于多孔中心管上，膜袋内以多孔支撑材料形成透过物流道。 膜袋与膜袋间以网状材料形成料液流道，料液平行于中心收集管流动，进入膜袋内的透过物，旋转着流向中心收集管，并由中心收集管流出。 图 卷式膜组件结构图 UF+NF 处理古丈县 200m3/d 垃圾渗沥液工程设计 第 14 页 共 44 页 第 3 章 设计计算 本设计各项指标进、出水浓度值见 表 31： 表 31 设计进出水水质 污水各项指标 进水浓度 出水浓度 Q 200m3/d 200m3/d CODcr 20200mg/L 100mg/L BOD5 12020mg/L 20mg/L TSS 2020mg/L 70mg/L NH3N 2100mg/L 15mg/L TP 60mg/L 根据此表 按照工艺流程图 设计如下。 格栅的设计计算 格栅是一组 (或多组 )相平行的金属栅条与框架组成 ,倾斜安装在进水的渠道 ,或进水泵站集水井的进口处 ,以拦截污水中较大的悬浮物及杂质 ,以保证后续处理构筑物或设备的正常工作。 格栅的设计要求 栅前水深一般为。 过栅流速一般采用 ～。 人工清渣 类 格栅倾角一般用 30176。 ～ 60176。 、 机械格栅倾角一般为 60176。 ～ 90176。 格栅前渠道内的水流速度一般采用 ～。 格栅尺寸计算 设计参数确定：（设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的） 设计流量 Q1=179。 /h=（ 31） 栅前流速： v1=； 过栅流速： v2=； 渣条宽度： s=； 格栅间隙： e=； 格栅倾角： α=60176。 ； 单位栅渣量： w1= /103m3污水。 UF+NF 处理古丈县 200m3。