摘 要

随着社会经济的高速发展，人民的生活水平逐步提高，但同时，一系列的环境问题也随之产生，而垃圾渗滤液处理问题就是其中之一。垃圾渗滤液是一种高浓度的有机废水，其中BOD₅、COD_cr、氨氮以及悬浮固体数值都很高，如果不经处理就排出的话，会严重影响到附近的土壤或水体。因此，使用合适的工艺处理垃圾渗滤液迫在眉睫。

本次设计的内容是：150m³/d的垃圾渗滤液的处理设计，其出水水质要进行检测。达到我国的生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）中所规定的数值才行。在考虑运作成本和建造费用的同时，选择适宜的方法对水中高浓度污染物进行降解处理。经过对几种不同工艺的比选和分析，最终选择主体为膜生物反应器的工艺。垃圾渗滤液在通过细格栅后，由污水提升泵送至UBF过滤器，在其中对高浓度的BOD₅和COD_cr进行初步降解处理。然后，处理后的污水进入膜生物反应池，在鼓风机的充分曝气下，池中好氧微生物对污水中污染物进行生化降解，最后达到出水水质标准并排出。并且，在本次设计中，每个阶段都需要定时检测数据，保证处理过程的正常进行，发现问题需要马上采取措施解决。

本篇论文对垃圾填埋场的渗滤液处理站进行了初步设计和粗略的计算，对工艺流程中每个构筑物的选型和性能参数进行比选，选择出最合适的种类。并且，对构筑物的厂区布置进行了初步设计，对污水流经的管渠进行了水力计算，对处理站的建造运行的费用进行了大致估算。并且绘制了流程中构筑物的各个角度的工程图及一张手绘，共计7张图。

关键词：垃圾渗滤液；UBF过滤器 ；膜生物反应器；曝气

Abstract

With the rapid development of society and economy, people’s living standards have gradually increased, but at the same time, a series of environmental problems have also arisen. The problem of landfill leachate treatment is one of them. Landfill leachate is a kind of organic wastewater with high concentration. BOD₅, COD_cr, ammonia nitrogen and suspended solids are all of high values. If they are discharged without treatment, they will seriously affect the nearby soil environment or water environment. Therefore, it is imminent to use a suitable process to treat landfill leachate.

The content of this design is: the treatment design of landfill leachate of 150m3/d, and the quality of the effluent should meet the pollution control standard of domestic garbage landfill (GB16889-2008). While considering the operating costs and construction costs, choose the appropriate method to degrade the high-concentration pollutants in the water. After selection and analysis of several different processes, the process of selecting the main membrane bioreactor was finally selected. After the landfill leachate passes through the fine grid, it is pumped by the sewage lifter to the UBF filter where it undergoes a preliminary degradation treatment of high concentrations of BOD₅ and COD_cr. Then, the treated sewage enters the membrane bioreactor. Under the full aeration of the blower, the aerobic microorganisms in the tank biodegrade the pollutants in the sewage, and finally reach the water quality standard and discharge.In addition, in this design, each stage needs regular inspection data to ensure the normal process of the process. Finding problems requires immediate action.

In this paper, the preliminary design and rough calculation of the landfill leachate treatment station were carried out. The selection and performance parameters of each structure in the process flow were compared and the most suitable type was selected. In addition, a preliminary design of the plant layout of the structure was carried out. Hydraulic calculations were conducted on the pipe through which the sewage flowed, and the cost of the construction and operation of the processing station was roughly estimated. In addition, plans, sections, heights, and hand-drawings of structures in the process were drawn, for a total of 7 maps.

Keywords:Landfill leachate ,UBF filter ,Membrane bioreactor,Aeration

目录

第一章 绪论 2

1.1 研究背景 2

1.2 研究内容 2

第二章 方案比选 2

2.1 传统活性污泥法 2

2.2 生物膜法 2

2.3 曝气稳定塘 2

2.4 比选分析 3

2.5 流程说明 4

第三章 设计计算 5

3.1 细格栅 5

3.2 调节池 7

3.3 上流式污泥床-过滤器 7

3.3.1 基本介绍 7

3.3.2 设计参数 7

3.3.3 设计选型 8

3.4 膜生物反应池 8

3.4.1 膜组件 8

3.4.2 反应池 8

3.5 鼓风机 9

3.5.1 基本介绍 9

3.5.2 基本特点 9

3.6 曝气装置 10

3.6.1 简介 10

3.6.2 特点 10

3.6.3 选型及参数 10

第四章 厂区布置 12

4.1管径水力计算 12

4.2水头损失计算 12

4.3 厂区布置 13

第五章 费用计算 14

5.1 工程投资估算 14

5.2 运行费用估算 14

5.2.1 电力费用估算 14

5.2.2 其他费用估算 14

5.3 工程效益 14

总结 16

参考文献 17

致谢 18

第一章 绪论

1.1 研究背景

垃圾渗滤液产生的原因是，垃圾填埋场中垃圾自身所含有的水分以及自然降雨或降雪还有别的水，覆土层与垃圾里面饱满持水量被出去之后，再经过垃圾层然后再通过覆土层最后得到的一种有机废水。这种废水有机浓度很高。随着我国城市人口的增加、城市规模的扩大以及居民生活水平的提高,我们国家居民生活产生的垃圾量在以很快的速度逐年增加。21世纪初,我国的城市生活垃圾年产量已突破了1亿多吨,而且还在以惊人的速度增加,城市人民每人每天所产生的垃圾量已超过1kg,这个数值已经接近当时的发达国家的垃圾产量水平。“无害化、减量化、资源化”是中国处理垃圾的原则,大量的生活垃圾卫生填埋场因此而被改造创新。与此同时，作为一种浓度很高的有机污染废水,最近这些年处理渗滤液的工作得到了大量相关科研人员的密切关注,并对其进行了不计其数的实验与分析,并且获得了很乐观的进展,同时还有新的一些渗滤液处理厂已经或正在实施建设中。我国从上个世纪80年代开展生活污水的开发和研制工作，但是直到目前污水厂的处理效率较低，并且仍然存在问题。主要表现在生物处理效率较低和污水资源利用化较低，虽然能够降低水中有害物质和氮磷含量，并没有对污水进行再利用，实现污水资源化。这几年来，随着地方经济实力的增强，逐步认识到合理处置垃圾渗滤液的重要性，并开始采用一些符合实际的技术来处理渗滤液，这些技术或低能耗、或操作简便。

1.2 研究内容

本次选题以某垃圾填埋场150m³/d渗滤液处理工艺设计为题，通过对国内目前多种渗滤液处理的方法进行比对，探讨出垃圾填埋场最佳的渗滤液处理方法。

拟设计的垃圾填埋场符合“十三五”规划要求，该垃圾填埋场所产生的渗滤液通过处理，其中的BOD₅、COD_cr、SS以及氨氮得到大幅度降低，设计出水水质要求达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）。具体数据如下：

设计污水水质：BOD₅=2000mg/L；COD_cr=6000mg/L；SS=1200mg/L；氨氮=1000mg/L；pH：5-9。

设计出水水质：BOD₅≤30mg/L；COD_cr≤100mg/L；SS≤30mg/L；氨氮≤25mg/L；pH：6-9。

第二章 方案比选

2.1 传统活性污泥法

垃圾渗滤液可用多种方法处理，比如生物法、化学絮凝法、膜过滤等方法的单独或联合处理。其中，具有代表性的就是活性污泥法。根据国外的污水处理厂的运行结果表明，通过提高水中污泥浓度可以有效降低污泥有机负荷，因此活性污泥法则就可以有效地处理垃圾渗滤液。例如美国宾夕法尼亚州的Fall Township污水厂，其垃圾渗滤液进水的COD_cr、BOD₅及氨氮浓度都很高，而曝气池的污泥浓度也是一般污泥浓度3-6倍，该厂的数据表明，相应的提高活性污泥浓度，使F/M（即污水中有机物和微生物的比值）维持在某个特定区域内，采用活性污泥法可以有效处理垃圾渗滤液。

2.2 生物膜法

众所周知，生物膜法废水好氧生物处理的一种代表技术，其膜主要由细菌菌胶团和大量真菌菌丝组成，主要用作处理废水中溶解性和胶体状的有机污染物，并且同时对氨氮有一定的硝化能力。生物膜中，较多栖息着高次营养水平的生物，食物链较活性污泥的为长、剩余污泥量较活性污泥法要少。特别是在一些生物膜法工艺中，生物膜是由好气层和厌气层组合而成，厌气层中的厌气菌能降解好气过程合成的剩余污泥，从而使总的剩余污泥量大大减少，这对于污泥处置是很有利的。

2.3 曝气稳定塘

曝气稳定塘是经过人工调整和修改的污水处理池塘，主要通过水生生态系统之中的化学、生物和物理作用对水中的污染物进行自然降解。污水在塘内经较长时间的停留，通过水中包括水生植物在内的多种生物的综合作用，使有机污染物、营养素和其他污染物质进行转换、降解和去除，从而实现污水的无害化、资源化和再利用的目的。稳定塘的净化机理与自然水体的自净机理类似，污水进入稳定塘后被稀释，在有风的时候以及水自身的流淌性的效果之下。在塘内滞留的过程中，水中的悬浮的物质慢慢地落到底部，水中有机物通过好氧或厌氧微生物的生命活动被氧化而达到稳定的目的。与活性污泥法相比，其特点是体积大，有机负荷低，尽管降解的速度不是很快，但它的工程构造简便，在土地价格不高的城市或乡村，就处理好浓度有机废水来说，是最划算的好氧生物处理方法。

2.4 比选分析

污染物的生物化学转化技术有很多，氧化塘法、氧化沟法、A/A/O法、A/O法等，主要概括为活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、自然条件下的生物处理法。其中，SBR、A/O、A/A/O和氧化沟属于活性污泥法，生物滤池、转盘和接触氧化池属于生物膜法，UASB、厌氧消化和水解酸化属于厌氧生物处理，而稳定塘、生态氧化塘等则属于自然条件下的的生物处理法。本次设计决定采用活性污泥法，活性污泥法的几类具体方法各有其优缺点^[4]。

进过对几种方法进行对比分析，总结出几种方法的优缺点。

首先，垃圾渗滤液用活性污泥法处理，运行费用方面可能较低，处理效率较高，且不容易造成再次的污染，但出水水质很难达到预计的标准，同时，渗滤液中的NH₃-N浓度很高，导致C/N很低，缺乏P元素，无法达到微生物生长需求的BOD:N:P=100:5:1。因此，处理成分复杂的、高浓度的垃圾渗滤液时，活性污泥法并不是很适用。

其次，生物膜法具有抗水质水量冲击的优点，而它与以碎石为填料的生物滤池相比的话，具有更先进的技术工艺，因而具有更充分的供氧和更好的传递介质的条件。并且具有更先进的设备，从而使得总处理能力大，处理效果更佳且受温度影响更小。而与活性污泥法相比，第一生物膜是固定生长的，具有形成稳定生态的条件，能够栖息增殖速度慢、世代时间长的细菌和较高级的微型生物，如硝化菌，它的繁殖速度要比一般的假单胞菌慢40-50倍，故用生物膜法可获得很高的脱氮能力。在生物膜上出现的生物，在种属上要比在活性污泥中丰富得多，除细菌、原生动物外，而且还能出现在活性污泥中比较少见的真菌、藻类、后生动物以及大型的无脊椎生物等；第二层膜的含水率较低，单位体积内的生物量有时可多达活性污泥的数倍，因此处理构筑物具有较大的处理能力。其三在生物膜中，生活着很多比较高的营养水平的微生物，食物链较活性污泥的长、剩余污泥量较活性污泥少一些。尤其是在某一些生物膜法的处理过程中，其膜是由好气层与厌气层两个部分搭配而成的，厌气菌生活在烟气层中，并且可以降解好气过程后剩下的污泥，这就使得使总的剩余污泥量降低了许多，因此，这对于污泥的处理是有很大帮助的。其四生物膜法不需要污泥回流，因而不需要经常调整污泥量和污泥排除量，易于维护管理。活性污泥法普遍存在污泥膨胀问题，对处理效果影响很大，甚至使处理工艺遭到破坏。而生物膜法由于微生物固着生长，故无此问题。丝状菌的大量繁殖，可导致活性污泥膨胀，但另一方面，丝状菌又具有相当强的氧化能力。生物膜法则可充分利用丝状菌的长处而克服其缺陷。其五是它本身收到有机负荷的影响很小，水力负荷亦是如此，就算工艺遭到比较严重的毁坏，也可以以很快的速度恢复起来。由于它生长的特性是固着生长，处理构筑物的时候还可选择间歇式运行。其六当选择直接曝气于填料之下时，因为气泡的再破裂增加了氧气的供应，并且再加上厌气的那层膜不需要氧的特点因而平常的动力消耗与活性污泥法相比小了不少。

最后，就稳定塘与生物膜相比，其占地面积比较大，因而需要更多的土地，这在土地资源匮乏的地区是不适合的。并且，由于稳定塘属于一个比较自然的环境，因而受气候影响较大。除此之外，若设计和管理运行不当，会造成二次污染。

综上所述，通过对比几种不同的渗滤液处理方法，最终决定采用以生物膜为主的处理方法。先对高浓度的垃圾渗滤液进行厌氧生物处理，再进入膜生物反应池。

具体流程如下图：

图2-1 工艺流程图

2.5 流程说明

垃圾填埋场渗滤液，通过细格栅，进入调节池进行初步降解与分离，并调节水质水量，提高垃圾渗滤液的可生化作用。然后由泵进入上流式污泥床过滤器,在这之中，运载污水和生物膜的介质在中下两个部分的反应区中来回运转最终达到流化的效果。从过滤器出来后，污水进入膜生物反应池，反应池中包括膜组件、微生物、集水与出水系统及曝气系统，污水在池中进行一系列反应，达到一级出水水质标准并排入污水处理厂。其中污水回流系统是为了将反应后的污水进行循环利用。

第三章 设计计算

3.1 细格栅

细格栅是由一组(或多组)相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装渠道上，以连续清除流体中杂物的固液分离设备。

3.1.1 格栅间隔数

（3.1）

Q=150m³/d,Q_max=150×1.4=210m³/d=0.058m³/s

式中，Q_max——最大流量=Q×K，K取1.4，

α——格栅倾角取60°

e——栅条间隙取0.01m

h——栅前水深取0.3m

v——过栅流速取1.0m/s