*******本科生畢業(yè)設計PAGEPAGEI某市1000t/d生活垃圾衛(wèi)生填埋場工藝設計摘要本設計說明書是對某市生活垃圾進行綜合處理與處置工藝設計。該城市擁有總人口125萬，目前每日產生生活垃圾約1000t。垃圾成分為灰渣等無機物約占30-35%，廚余物等有機物約占58.2%，廢品約占10-15%(紙、布、塑料、玻璃、金屬等)，平均含水率60%，平均密度約400kg/m3。該城市所在地全年平均降水量1297.2mm，年均氣溫16.3℃。填埋場設計使用年限為15年。為了填埋場在使用期間能夠安全的運作，避免對周圍環(huán)境造成危害，本設計在進行過程中嚴格遵照以下二項標準：城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術標準（CJJ—88）和生活垃圾填埋污染控制標準（GB16889—1997）。本設計對垃圾預處理，填埋作業(yè)方式，氣體收集系統，滲濾液收集系統，處理系統，防滲層，終場覆蓋，環(huán)境監(jiān)測等進行了詳細設計計算。關鍵詞衛(wèi)生填埋場；生活垃圾；設計Onecity1000t/dsolidwastesanitarylandfillprocessdesignAbstractThedesignspecificationofacitycomprehensivesolidwastetreatmentanddisposalofprocessdesign.Thecityhasatotalpopulationof1250000,thecurrentsolidwastegeneratedeverydayabout1000t.Ashandotherrefusecomponentaccountsforabout30-35%inorganic,organickitchenwaste,etc.accountforabout58.2%,about10-15%waste(paper,cloth,plastic,glass,metal,etc.),theaveragemoisturecontent60%,withanaveragedensityofabout400kg/m3.Thelocationofthecity'sannualaveragerainfall1297.2mm,theaverageannualtemperatureof16.3℃.Landfilldesignlifespanof15years.Tolandfillintheuseofsafetyduringtheoperationtoavoiddamagingthesurroundingenvironment,thedesignprocessinstrictaccordancewiththefollowingtwocriteria:municipalsolidwastesanitarylandfilltechnicalstandards(CJJ-88)andtheSolidWasteLandfillpollutioncontrolstandards(GB16889-1997).

Pretreatmentofthedesignofgarbage,landfilloperations,gascollectionsystem,leachatecollectionsystem,treatmentsystem,imperviouslayer,theendcover,suchasenvironmentalmonitoringcarriedoutadetaileddesigncalculation.Keywordslandfill;liferubbish;design目錄第1章緒論 11.1引言 1第2章主要設計資料 22.1城市概況 22.2生活垃圾構成 22.3氣候狀況 22.4地質狀況 32.5交通狀況 32.6供水排水條件 42.7供電條件 4第3章設計規(guī)模的確定 53.1城市生活垃圾的成分和特點 53.2城市生活垃圾的預處理工藝 53.3填埋作業(yè)工藝 63.4總體設計 83.4．1設計規(guī)模 83.4.2確定設計規(guī)模的依據 83.4.3設計數據 93.4.4垃圾產量計算 93.4.5填埋面積 103.5填埋作業(yè)方式 10第4章填埋場氣體收集處理工程設計 124.1填埋氣體的組成、性質 124.2填埋場氣體產量估算 124.3氣體收集系統 124.3.1抽氣井的抽氣方式的選用 134.3.2垂直抽氣井和冷凝水收集井的布置 144.3.3氣體收集管布置 144.3.4冷凝水收集管 15第5章滲濾液收集系統設計 165.1滲濾液產量計算 165.2滲濾液管道設計 185.2.1管徑計算 185.2.2管孔計算 195.2.3滲濾液管設計 205.3滲濾液集水池設計 20第6章垃圾滲濾液處理系統 216．1垃圾滲濾液 216．2

垃圾滲濾液的特性 216．3垃圾滲濾液處理工藝方案 226.4滲濾液產量 236.5主要構筑物設計 236.5.1調節(jié)池 246.5.2初沉池 256.5.3氨吹脫塔 266.5.4中和池 276.5.5UASB反應器 286.5.6SBR池 346.5.9污泥濃縮池 416.5.10濃縮污泥貯池 426.5.11污泥脫水間 436．6高程設計 43第7章場防滲工程設計 457.1場底防滲層作用和分類 457.2防滲層設計 457.2.1防滲層的鋪設 477.3穿孔和豎井的防滲設計 49第8章封場設計 508.1封場要求 508.2設計原則 508.3終場覆蓋 508.4填埋場終場生態(tài)恢復 51第9章環(huán)境監(jiān)測 529.1垃圾滲濾液水質監(jiān)測 529.2地下水環(huán)境監(jiān)測 539.3地表水環(huán)境監(jiān)測 549.4大氣環(huán)境監(jiān)測 549.5蚊蠅和鼠類控制 549.6監(jiān)測點布置 559.6.1大氣監(jiān)測 559.6.2滲濾液監(jiān)測 559.6.3土壤監(jiān)測 559.6.4地下水監(jiān)測 56第10章輔助設施 5710.1輔助工程 5710.2相關設備及選型 58第11章成本核算 59致謝 60參考文獻 61*******本科生畢業(yè)設計第1章緒論1.1引言城市垃圾處理問題已經成為當今世界環(huán)保領域中的一項重大研究課題。隨著世界各地城市的迅猛發(fā)展，城市垃圾的數量在全球范圍內迅速增長，垃圾中的有害成分對大氣、水體、土壤等造成嚴重危害，影響城市生態(tài)環(huán)境，危害人民群眾身體健康，已成為世界公害，垃圾處理成了世界關注的難題。隨著我國經濟的快速發(fā)展與人民生活水平的不斷提高，城市生活垃圾量也與日俱增，我國大部分城市也已處于垃圾包圍之中，由于垃圾處理不當所導致的環(huán)境問題已成為影響城市建設與可持續(xù)發(fā)展的重要因素，受到了政府和人民的普遍關注。目前，衛(wèi)生填埋是城市垃圾處理最為經濟、適用、方便的處置方法，也是當前及未來50年內垃圾處理、處置的主要方法。垃圾的直接排放和簡易填埋后向大氣釋放大量的酸性和堿性的有機物，在土壤中溶解出其中的很多重金屬，形成有機物、重金屬、病原微生物二位一體的污染源激增的生活垃圾已成為環(huán)境污染的一大公害，同時我國的城市生活垃圾成分結構復雜，其性質受其產生地的地理位置、氣候條件、經濟發(fā)展水平居民消費水平、生活習慣及能源結構等影響而不同。因此，選擇適當的垃圾處理技術，對垃圾的“減量化，資源化，無害化”，對生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，無疑是一項富國強民的有效措施。第2章主要設計資料2.1城市概況某市位于浙江省東部，其中A區(qū)轄21個鎮(zhèn)，轄區(qū)面積1380km2，總人口約125萬（包括常住人口、外來人口和流動人口）。為滿足人民生活和經濟發(fā)展的需要，要新建一衛(wèi)生垃圾處理場，根據垃圾產量及成分分析、轄區(qū)地質水文勘探，決定在某市邱口鎮(zhèn)西南修建城市衛(wèi)生垃圾填埋場。本設計中的垃圾主要指A區(qū)居民、企事業(yè)單位產生的生活垃圾。通過對A區(qū)生活垃圾成分及特性的調查分析，并考慮到生活垃圾成分及特性隨季節(jié)性變化較大，統計列出A區(qū)生活垃圾成份及特性分別如表2和表3所示。表2生活垃圾成分現狀表廚余橡膠塑料紙類纖維竹木玻璃陶瓷金屬其它58.27.94.53.36.43.10.815.8表3生活垃圾特性分析容重（103kg/m含水率（％）低位熱值（kcal/kg）0.460＜9002.2生活垃圾構成根據該區(qū)環(huán)衛(wèi)處對全區(qū)垃圾產量的現狀調查，初步得出A區(qū)日產垃圾量為約1000t/d，垃圾產量現狀如表1所示。表1垃圾產量現狀表（2003年）單位日產量（t/d）年產量（t/d）人口（萬人）人均產生量（kg/d）石山鎮(zhèn)100365009.80.51吉祥鎮(zhèn)45164255.20.43邱口鎮(zhèn)7025550100.35渡江鎮(zhèn)2591256.50.19龍港鎮(zhèn)501825050.50龍關鎮(zhèn)70255506.50.54萬石鎮(zhèn)602190080.38紅旗鎮(zhèn)501825050.50下塘鎮(zhèn)722628080.45觀音鎮(zhèn)702555013.50.26下洼鎮(zhèn)501825080.31橫塘鎮(zhèn)1658403.20.25塘口鎮(zhèn)2280302.50.44東吳鎮(zhèn)1554752.50.30云龍鎮(zhèn)481752050.48鳳歧鎮(zhèn)2073003.20.31大渚橋鎮(zhèn)20730030.33倉街鎮(zhèn)42153304.80.44章水鎮(zhèn)351277530.58漣水鄉(xiāng)2591252.50.50中心區(qū)9534675100.48合計1000365000125.20.40注：①本表中垃圾日產量和年產量均為車噸位；②表中人均產生量為實噸位，裝載系數為0.5。計劃2008年建成生活垃圾轉運站。2.3氣候狀況該地區(qū)屬亞熱帶季風氣候，溫和濕潤，四季分明。全年無霜期一般為230天至240天，作物生長期為300天，適宜于糧、棉、油料等作物的生長。年平均氣溫16.3℃，極端最高氣溫38.5℃，極端最低氣溫-6.6℃；年平均相對濕度79％，全年各月風速變化不大，主導風向為東南偏東和西北風，夏季主導風向為東南偏東風，冬季主導風向為西北風；雨量充沛，年平均降水量為1297.2mm，年最大降水量1578.7mm，年最小降水量797.3mm，24小時最大降水量152.2mm，雨期主要集中在5-9月份，經歷年統計，全年6月和9月降雨量最大。2.4地質狀況填埋場北倚遼山，位于山前坡地，地形從東北向西南傾斜，地形開闊，占地90hm2,場址地面標高35.0-60.0m，具有建設Ⅱ類規(guī)模填場的場地。地貌屬江淮波狀平原一級地貌單元，標高20m左右，場地松散層為第四系上更新統下段(Q31)，巖性為棕黃色、黃色粉質粘土、粘土，滲透系數為3.9×10-6-1.0×10-7cm該地區(qū)地質構造中有一非活動性斷層通過場址，對工程建設無影響。含水巖組為覆蓋型塊狀巖類裂隙水(屬承壓水)，單井涌水量小于50m3/d，地下水位埋深2.0-3.0m，水位年變幅1-2m2.5交通狀況填埋場距市中心12km，有國道相接，交通便利。2.6供水排水條件目前場區(qū)附近沒有自來水水源，在場區(qū)內打機井，取用地下水，供應全場生活及生產用水。未污染的地表水由場區(qū)四周及場內道路旁設的排水溝排放。辦公生活管理區(qū)污水用車輛運至填埋場污水調節(jié)池經過統一處理后，用于場區(qū)綠化。2.7供電條件從鄰近區(qū)域將10KV高壓電引入場內變配電站（全程1.5Km左右）內設高壓配電間，配200KVA變壓器兩臺，變壓后供場區(qū)使用，同時從變配電站引出一條專用線路用于消防及緊急照明等。第3章設計規(guī)模的確定3.1城市生活垃圾的成分和特點城市生活垃圾的主要組分可分為三大類：可腐有機物(以廚余為主)、可燃有機物(塑料、廢紙、橡膠、皮革、竹木、布類等)、無機物(煤渣、磚瓦、地灰、玻璃、金屬等)。垃圾是資源，這一點已成為人們的共識。因此，單純地“處理”垃圾是不科學的，必須因地制宜，針對垃圾中組分的多樣性，以資源、能源回收為出發(fā)點進行可用物資（廢紙、金屬、玻璃等）的回收再生利用；通過如下預處理，廢品回收13.5%垃圾3.2城市生活垃圾的預處理工藝垃圾填埋粗大不規(guī)則物（磚、瓦、等））填埋粗大不規(guī)則物（磚、瓦、等））粗破碎（解包、手揀）氣流、分選氣流、分選廢紙、塑料薄膜、雜草（重質組分）（輕質組分）廢紙、塑料薄膜、雜草（重質組分）（輕質組分）磁選磁選黑色金屬氣流分選黑色金屬氣流分選輕質組分（廢紙，塑料，雜草）中重組分（玻璃、塑料、布條、廚余物）輕質組分（廢紙，塑料，雜草）中重組分（玻璃、塑料、布條、廚余物）重質組分（重金屬）重質組分（重金屬）摩擦與彈跳分選）摩擦與彈跳分選）破碎破碎織物、重塑料玻璃有機物織物、重塑料玻璃有機物填埋回收利用填埋回收利用分選預處理系統3.3填埋作業(yè)工藝根據填埋場中垃圾降解的機理，填埋場可分為三種類型：好氧填埋、準好氧填埋和厭氧填埋。(1)好氧填埋在填埋場中垃圾體內部設通風管網，用鼓風機向垃圾體內送入空氣。垃圾有充足的氧氣，使好氧分解加速，垃圾性質較快穩(wěn)定，堆體迅速沉降，反應過程中產生較高的溫度（60℃左右），類似于高溫堆肥，并且由于通風能夠減少填埋過程中由于垃圾分解所產生的水分，從而可部分甚至完全消除垃圾滲濾液。因此，填埋場底部只需做簡單的防滲處理，不需布設收集滲濾液的管網系統。好氧填埋中，垃圾分解速度快，產生的高溫能夠有效的殺滅大腸桿菌和致病菌。好氧填埋適應于干旱少雨地區(qū)的中小型城市；適應于填埋有機物含量高，含水率低的生活垃圾。該類型的填埋場，通風阻力不宜太大，故填埋體高度一般都比較低。好氧填埋場結構復雜，施工要求高，單位造價高，有一定的局限性，故其采用不是很普遍。我國包頭市有填埋場屬于該類型。從設計資料中可知，某市屬北亞熱帶濕潤區(qū)，雨水充沛，多年平均降雨量1297.2mm,單站年最大降雨量1578.7mm,最小降雨量797.3mm。故這（2）準好氧填埋場準好氧衛(wèi)生填埋技術是由福岡市、福岡大學1970年共同開發(fā)的一種垃圾處理技術，1979年被日本厚生省批準推廣使用，在日本已經被認定為標準方式。該技術不需鼓風設備，通過增大排氣、排水管徑，擴大排水和導氣空間，使排氣管與滲濾液收集管路相通，利用填埋場內垃圾分解產生的發(fā)酵熱造成內外溫差使空氣流自然通過排水管進入填埋體，在填埋地表層、集水管附近、立渠或排氣設施左右成為好氧狀態(tài)，從而擴大填埋層的好氧區(qū)域，促進有機物分解?？諝饨咏涣说奶盥駥又醒氩糠值忍幊蔀閰捬鯛顟B(tài)，在厭氧狀態(tài)領域，部分有機物被分解，還原成硫化氫，垃圾中含有的鎘、汞、鉛等重金屬離子與硫化氫反應，生成不溶于水的硫化物，存留在填埋層中。與垃圾的好氧性填埋相比，準好氧性結構的垃圾填埋場容易建設，維護費用也低，并且能夠使垃圾滲濾水中污染物質快速降解，從而使垃圾滲濾水水質穩(wěn)定化期間明顯縮短；與厭氧填埋場相比，除了垃圾分解較快，堆體穩(wěn)定，速度快，大大降低滲濾液的水質水量外，場內危險氣體如甲烷、硫化氫的產量也大大減少，填埋場的安全性及衛(wèi)生條件更好。此外，在投資和運行費用上它與厭氧填埋場沒有多大的差別。由此可見，準好氧垃圾填埋場綜合了厭氧性填埋場和好氧性填埋場的優(yōu)點，是一種很有潛力和挑戰(zhàn)性的垃圾處理技術。但是容易出現集水管道結垢而堵塞，達不到自然通風效果的問題。（3）厭氧填埋厭氧填埋是目前世界范圍內應用最為廣泛的填埋方式，厭氧填埋的指導思想是將垃圾填埋體獨立于周圍的環(huán)境，屬于封閉容器式填埋，垃圾填埋體必須經過漫長的厭氧發(fā)酵（一般填埋場設計年限為30年），才能實現最終穩(wěn)定化、無害化的目的。其優(yōu)點有填埋結構簡單，操作方便，電耗低，施工費用低，投資和運營費大為減少，管理變得簡單。同時，不受氣候條件、垃圾成分和填埋高度限制，適應性廣。該法在同時還可將填埋過程中產生的沼氣作為能源加以利用，其缺點是垃圾中有機物降解緩慢，達到垃圾穩(wěn)定化的時間較長，占地較大，二次污染問題嚴重。垃圾填埋體內無需供氧，基本上處于厭氧分解狀態(tài)。由于無需強制鼓風供氧，填埋結構簡單，操作方便，電耗低，施工費用低，投資和運營費大為減少，管理變得簡單。同時，不受氣候條件、垃圾成分和填埋高度限制，適應性廣。該法在實際應用中，不斷完善發(fā)展成改良型厭氧衛(wèi)生填埋，是目前世界應用最廣泛的類型。（4）循環(huán)式準好氧填埋技術循環(huán)式準好氧填埋最早是由日本提出的，其核心是使垃圾層中進入空氣，由此加速填埋垃圾中有機物的好氧分解。在回灌的條件下，保證了填埋層中有充足的水分，既減少了滲濾液的排放量，又降低了滲濾液的污染強度。日本福岡大學的花島正孝教授，在“準好氧填埋”理論的基礎上進行了“循環(huán)式準好氧填埋”的實驗，并且已經用于實踐中，花島教授通過實驗得到的結論是：3年間垃圾中的有機污染物約90%轉入氣相，成為二氧化碳、氮氣等氣體；而厭氧填埋，有機污染物約90%轉入滲濾液中。目前日本一般廢棄物的最終處置場普遍采用了準好氧填埋的結構，日本的工程實踐證明了準好氧填埋的方式比較適合填埋垃圾的無機物含量較高，規(guī)模屬于中、小型的垃圾填埋場。我國城市垃圾成分與發(fā)達國家相比存在很大差異，發(fā)達國家城市垃圾的特點是食品垃圾和灰渣所占比例低，而紙類、玻璃、塑料等較高，同時垃圾含水率一般為20%-30%，與土壤持水能力相當，而我國垃圾含水率一般在40%>50%，夏季更高；垃圾成分的不同導致了所產生的滲濾液的差異也很大，這種短期內不能改變的狀況決定了我國垃圾填埋技術研究既要借鑒國外經驗，更要考慮自身特點。根據該市垃圾成分等因素，采用厭氧填埋方式。3.4總體設計一個完整的衛(wèi)生填埋場設計主要包括：垃圾填埋場的基礎結構和滲濾液收集及處理系統；填埋場地表水和其他污廢水的排導（雨污分流）系統；填埋場氣體導排或收集系統；填埋場的輔助設施等。3.4．1設計規(guī)模設計規(guī)模確定應遵循的原則：（1）、垃圾衛(wèi)生填埋場的設計首先應根據所在城市的規(guī)模與特點，同時考慮到城市以后的發(fā)展速度，并結合城市環(huán)境衛(wèi)生規(guī)劃及垃圾處理規(guī)劃，估算出以后10～20年間每年需要處理的垃圾數量，合理確定規(guī)模。（2）、綜合考慮當地的自然條件，地形和地貌特征要求，服務年限以及技術，經濟合理性等因素。（3）、本填埋場的設計將圍繞填埋場主體工程、配套輔助工程以及生活福利設施構成。3.4.2確定設計規(guī)模的依據（1）、影響垃圾產生量的主要因素是人口增長和生活水平的提高，根據人口增長和生活水平的提高，可以計算出15年垃圾總產生量。（2）、垃圾填埋容量，垃圾是以質量表示的，而在填埋場計劃中，一般容積來表示。為此，將體積換算系數乘以垃圾的質量換算成容積。體積換算系數必須用壓實機壓實系數。（3）、覆蓋土量，一般衛(wèi)生垃圾填埋場通常垃圾為3.0m厚時，進行50cm的土層覆蓋，在實際中既要進行每日的覆土，最終封場時又要使用大量的覆蓋土，所以一般覆蓋土為垃圾填埋量的1/4～1/3。（4）、年垃圾處理容量即為填埋垃圾總量與覆蓋土總量之和，因此用下列公式計算：年填埋處理容量（m3/a）=填埋垃圾容量（m3/d）×365+覆蓋土的總量（m3/a）3.4.3設計數據原始資料中給出了該城市目前每日產生生活垃圾約1000t。垃圾總量以每年8%的速度遞增。垃圾成分主要為生活垃圾，垃圾中基本無有毒有害物質和重金屬，設計填埋年限為15年。設計參數：（1）垃圾年增長率根據該市垃圾增長率，設為8%（3）垃圾日產量該城市目前垃圾產量為1000t/d。（5）填埋場的設計服務年限填埋場的設計服務年限為15年。3.4.4垃圾產量計算目前垃圾年產量=365×1000=365000t其中年填埋量=365000×(1-13.5%)=315725t表1城市每年垃圾產量根據材料得：垃圾平均密度為0.9t/m3則總容積為857.19×104/0.9=9.52×106m3設覆土厚度與垃圾厚度之比為1：3則填埋處理容量為：9.52×106×4/3=12.7×106m3因此，垃圾填埋場設計規(guī)模應大于12.7×106m3。3.4.5填埋面積設垃圾填埋高度為20m，則填埋場面積為：A=810000m2考慮堤壩，防滲層所占面積A確定為8.1×105㎡,分十格區(qū)，每個區(qū)面積為A'=8.1×104㎡(337.5m×240m)。3.5填埋作業(yè)方式無蠅除害環(huán)境監(jiān)測無蠅除害環(huán)境監(jiān)測填埋場作業(yè)填埋場作業(yè)終場利用運至填埋場計量稱重覆土卸料推鋪壓實終場利用運至填埋場計量稱重覆土卸料推鋪壓實沼氣滲濾液雨水沼氣滲濾液雨水排灌導排收集分流 排灌導排收集分流回噴蒸發(fā)＋污水處理回噴蒸發(fā)＋污水處理圖3-4生活垃圾處理工藝流程圖每天把運到填埋場，經性質和計量判定后進入填埋場內。垃圾按指定的單元作業(yè)點卸下，卸車后用推土機推鋪，再用壓實機碾壓。分層壓實到需要高度后，再在上面覆蓋粘土和聚乙烯膜料，并重復上述的卸料、推鋪、壓實和覆蓋的過程。以一日一層作業(yè)單元，每日進行覆蓋。垃圾的壓實密度大于0.8t/m3。每層垃圾厚度為4.0m，每層覆土厚度為250cm。最終封場覆土厚度大于1m。填埋時先從右到至左推進，然后從前向后推進。左、中、右之間的連線呈圓弧形，使覆蓋面上排水暢通地流向兩側進入排水溝或邊溝等，以減少雨水滲入垃圾體內，前后上部的連線呈一定坡度。外坡為1：3，頂坡不小于2%。填埋場的作業(yè)方式實行分區(qū)分單元填埋，以分區(qū)分單元填埋為前提，然后再來考慮分層的填埋作業(yè)。為最大限度防止污染擴散，填埋作業(yè)過程中，正在進行填埋作業(yè)的子填埋區(qū)是裸露的，日覆蓋采用膜覆蓋，其他的區(qū)域均為中間覆蓋或臨時封區(qū)。首先進行的作業(yè)的是整平后的一區(qū)填埋庫區(qū)底部，在實際進行填埋作業(yè)的過程中，要考慮是和填埋作業(yè)庫區(qū)臨時作業(yè)道路結合起來實施。第一次到達的填埋作業(yè)高度為距離整平詢問絕對標高2m而后開始第二層填埋作業(yè)單元的設置。隨著填埋作業(yè)高度的增加，可利用的填埋作業(yè)有效面積也在增加，這時為氣體利用提供方便，已經經過臨時封場的填埋單元可以通過導氣石籠中間的垂直氣井，將導氣管和周圍的移動式集氣站連接起來，就可以對氣體進行再利用了。整個填埋區(qū)的作業(yè)順序是：先一區(qū)、二區(qū)、再三區(qū)，然后開始二期工程。填埋二期工程作業(yè)時，和填埋一區(qū)形成新的水平面積，繼續(xù)向上填埋，形成堆體后臨時封場，填埋三期作業(yè)。第4章填埋場氣體收集處理工程設計4.1填埋氣體的組成、性質填埋場氣體主要是填埋垃圾中可生物降解有機物在微生物作用下的產物。氣體中含有甲烷（CH4），二氧化碳（CO2），一氧化碳（CO），氨（NH3），硫化氫（H2S）等。其中，又以甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）為主，兩者相加往往占到填埋氣體總量的90%以上。這兩種氣體不僅是影響環(huán)境的溫室氣體，而且是易燃易爆氣體，甲烷和二氧化碳聚集過多會使人窒息。當甲烷在空氣中的濃度達到5%—15%時，會發(fā)生爆炸。填埋場產生的氣體中還有少量有毒氣體，例如硫化氫，對人畜和植物有毒害作用。填埋氣體還會影響地下水質，溶于水的二氧化碳會影響地下水的硬度和礦物質的組成。因此，填埋氣體對周圍的安全始終存在威脅，必須對填埋氣體進行有效控制。填埋氣體的熱值很高，具有很高的利用價值。將其收集、凈化和貯存后，可用于發(fā)電、提供燃氣和供熱等。4.2填埋場氣體產量估算根據化學需氧量法L0=W(1-ω)η有機物CCODDBODW—廢物質量(kg)W—垃圾的含水量(%)η有機物—垃圾中的有機物含量（%）CCOD—單位質量的廢物COD(kg/kg)CCOD=1.2kg/kgDBOD—單位COD相當的填埋場產氣量（m3/kg）DBOD=0.7m3垃圾經堆肥化處理后，含水率ω=60%根據本設計處理的是現代化城市，其垃圾有機物含量在58.2%。L0=W(1-ω)η有機物CCODDBOD=400×104×103×0.582×0.6×1.2×0.7=117.33×104.3氣體收集系統填埋場氣體的導排方式分主動導排和被動導排。被動導排是填埋氣體依靠自身的壓力沿導排井和盲溝排向填埋場外，對環(huán)境污染較大。主動導排是在填埋場內鋪設一些垂直的導氣井或水平的盲溝，用管道將這些導氣井和盲溝連接至抽氣設備，利用抽氣設備對導氣井和盲溝抽氣，將填埋場內的填埋氣體抽出來。主動導排具有以下特點：（1）氣流量和負壓可以隨產氣速率的變化進行調整，可以最大限度的將填埋氣體導排出來，因此氣體導排效果好。（2）排出的氣體可以直接利用因此通常與氣體利用系統連用，具有一定的經濟效益，由于利用機械抽氣，運行成本較大。這里采用主動導排，便于收集利用。4.3.1抽氣井的抽氣方式的選用豎向收集井簡介：有兩種：豎井向上收集方式；豎井加橫斜向收集管的導排收集方式。豎井的作用:在填埋場范圍內提供一種透氣排氣空間和通道，同時將填埋場內滲濾液引至場底部排到滲濾液調節(jié)池和污水處理站，并且還可以借此檢查場底HDPE膜泄露情況。豎井方式特點:結構相對簡單、集氣效率高、材料用量較少、一次投資省，在垃圾填埋過程容易實現密封。對在垃圾填埋過程中立井的填埋場，豎井是隨垃圾填埋過程依次加高，加高時應注意密封和井的垂直度。豎井由多孔內管、外套管、井頂密封蓋、場頂面或場內氣體輸氣管以及就地點火燃燒器組成。多孔內管由HDPE制成，直徑150~200mm，開孔直徑16~20mm，孔間距80~100mm，離場頂部約3m處開始開孔，孔錯列布置。外套管由UPVS或ABS制成，直徑80~100mm。井頂密封蓋和套管是為了防止氣井加高過程氣體的泄露。套管是移動式，當完成一分層垃圾填埋后往上提升。井底底座由耐壓不滲漏的材料制成。多孔內管與套管之間充填礫石，礫石粒徑為20~40mm。由于二氧化碳溶于水成碳酸，故填埋場內設施構件的材料應耐碳酸腐蝕。豎井向下橫斜向收集方式則是將填埋場頂面氣體輸送管改到填埋場內。一口井接一根輸氣管，輸氣管從氣井下半部接出，其接點位置應高于場內滲濾液液面，盡可能靠近場底，以便建立支撐物。對于一個有良好的滲濾液排除系統的填埋場，其積水液面是不高的。根據場底標高及坡向，多數井底在液面之上，故為氣管設置支撐物提供條件。為了保證安全可靠地輸送氣體，橫斜向的輸氣管除采用支撐物外還要采用加厚的不開孔的HDPE管，對于重型運輸機械經過的地段應加鑄鐵套管，與氣井接點處用柔性短管連接。管道坡向氣井以利排水。豎井向下橫斜向收集方式的優(yōu)點是垃圾填埋過程可以有效控制氣體的散發(fā)，提高了氣體收集率，并且與垃圾填埋作業(yè)不發(fā)生矛盾。根據實際情況利用沼氣發(fā)電所以本設計采用的是豎井向上收集方式。4.3.2垂直抽氣井和冷凝水收集井的布置根據《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術》P189由于抽氣機抽力形成真空，因此改變了豎井的作用半徑，井距增至90－100m。因此由于采用主動導排方式因此具有抽氣機，因此豎井的作用半徑改變，井距為取90m。影響半徑根據X=2Rcos30o，X=90，則R=52米根據《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術》P190冷凝水收集井每間隔為50－150m設置一個。因此該設計的冷凝水收集每間隔90m設置一個。4.3.3氣體收集管布置假定氣體在管道中的流動為完全紊流，估算氣流速度，使用連續(xù)方程（1）Q=AVQ—氣體流量（m3/s）A—管道截面面積（m2）V—氣流速度（10m/s）取10m/s氣體收集總管填埋場的總產氣量為L0=1.17×109m3Q=1.17×109m3/(15×365×3600×24)=2.47m3/s總管面積A=Q/V=2.47/10=0.247㎡管徑D=（4A/3.14）0.5=561mm，取600mm（3）支管管徑與總管相連的支管有8根，坡度2%支管截面積A1=A/8=0.031㎡管徑D1=(4A/3.14)0.5=200㎜4.3.4冷凝水收集管因考慮到收集的填埋氣體中有水分存在，冷凝后會切斷抽氣井中的真空，影響到氣體的收集效率，因此在氣體收集管線上每隔90第5章滲濾液收集系統設計5.1滲濾液產量計算垃圾滲濾液的產生量受多種因素的影響，如降雨量、蒸發(fā)量、地面流失、地下滲入、垃圾的特性、表面覆土等。關于滲濾水產生量的計算方法很多，本設計采用了經驗公式法來計算滲濾液的產生量。這里需要說明的是蒸發(fā)量受氣溫、濕度、風等因素的影響較大，但因不像降水量變化那樣劇烈，所以滲濾液量主要受降水量的影響而變動。因此我們在進行滲濾液量的計算中，暫不考慮蒸發(fā)量，主要是考慮降雨量。采用經驗公式估算滲濾液的產生量：

式中：Q——滲濾液量（m3/d）I——日降水量（mm/d）C1——填埋作業(yè)中的滲透系數，其值為0.4-0.7，標準值為0.5A1——填埋作業(yè)地塊面積(m2)查該地區(qū)氣象資料，獲知全年平均降水量為1297.2mm,故年平均日降水量為：××1.1947=4.246mmI平均1297.2=365式中：1.1947——修正系數，參照《廢棄物最終處置場的計劃和建設》桶口˙狀太朗(4)計算滲濾液量此處的滲濾液量是基于填埋計劃在填埋期間滲濾液發(fā)生最多時期的條件下推算的。3月最大降雨量1578.7C1=0.50C2=0.30s1s2s2s2s2s2s2s2s2s2Q日處理量第一年81000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.0052536.60143.94第二年81000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.0052536.60143.94第三年81000.0081000.000.000.000.000.000.000.000.000.0084058.56230.30第四年81000.0081000.000.000.000.000.000.000.000.000.0084058.56230.30第五年81000.0081000.0081000.000.000.000.000.000.000.000.00115580.52316.66第六年81000.0081000.0081000.000.000.000.000.000.000.000.00115580.52316.66第七年81000.0081000.0081000.0081000.000.000.000.000.000.000.00147102.48403.02第八年81000.0081000.0081000.0081000.000.000.000.000.000.000.00147102.48403.02第九年81000.0081000.0081000.0081000.0081000.000.000.000.000.000.00178624.44489.38第十年81000.0081000.0081000.0081000.0081000.000.000.000.000.000.00178624.44489.38第十一年81000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.000.000.000.000.00210146.40575.74第十二年81000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.000.000.000.00241668.36662.11第十三年81000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.000.000.00273190.32748.47第十四年81000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.000.00304712.28834.83第十五年81000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.0081000.00336234.24921.19月份降雨量滲濾液產生量滲濾液處理量滲濾液未處理量最大累積容積調節(jié)池容積確定調節(jié)池有效容積年最大降雨量1578.70168117.12460.593月最大降雨量394.68107821.3969607.4038213.9938213.9942035.3930000.00年最大平均降雨量131.563各月最大降雨量394.685.2滲濾液管道設計5.2.1管徑計算根據曼寧公式Q=rh1/6×rh1/2×S1/2×A=rh2/3×S1/2×A式中：Q——管道凈流量，m3/s；n——曼寧糙率系數，PVC材料n≈0.009，HDPE材料n≈0.011；A——管的內截面積，m2；S——管道坡降，取0.02；rh——水力半徑，m，rh=A/PW；Pw——濕周，m。對于滿管水流rh=Din/4式中：Din——管內直徑，m。干管直徑設每根主管收集340×240㎡的面積的滲濾液，每塊（共10塊）的最大峰值滲濾液流量：921.19/(24×3600×10)=0.0011(㎡/s)每區(qū)選用250mm,SDR=9（壁厚38.3mm管內徑Di=D0-2t=250-38.3×2=211.7mmrh=Di/4=0.2117/4=0.05085mA=(Di/2)2=3.14×(0.2117/2)2=0.0324Q=(1/0.011)×0.050852/3×0.021/2×0.0324=0.0572m3Q>0.0011m3/s,所以該管可用。支管管徑每根支管收集面積為340×240/6=13600m3。選用200mm,SDR=11(壁厚為Qmax=0.059/6=0.0085m內徑Dj=D1-2t=200-18.2×2=163.6mmrh=Dj/4=40.9mm=0.0409mA=(Dj/2)2=3.14×(0.1636/2)2=0.021mQ=(1/0.011)×0.04092/3×0.021/2×0.021=1.562m3/s>5.2.2管孔計算單孔過流能力伯努利方程：Qb=CAb（2g△h）0.5式中：Qb——單孔過流能力，m3/s；C——過流系數，取0.62；Ab——單孔孔口截面面積，m2；g——重力加速度，9.81m/s2；△h——水頭，m；上式中令Vent=（2g△h）0.5式中：Vent——孔口限定流速，m/s。則上式可寫成下式：Qb=CAbVent通常，Vent可假設為3cm/s，孔徑通常在6.4-16主管管孔采用15mm孔徑的孔口，則單孔過流量由伯努力方程可得，為3.285225×10-6m3/s。單位管長最大滲濾液流量Qin=0.0571/250=2.284×10-4m3/（m2·s），則單位管長上孔數為（2.284×10-4）/（3.285225×10-6支管管孔采用15mm（符號孔徑在15mm-20mm）孔徑的孔口，則單孔過流量由伯努利方程可得，為3.285225×10-6m3/s。單位管長最大滲濾液流量Qin=0.0571/（6×75）=1.2689×10-4m3/（m2·s），則單位管長上孔數為（1.2689×10-4）/（3.285225×10-6）=40材質采用高密度聚乙烯（HDPE），預先制孔，孔徑20mm，孔距100mm，開孔率5%。5.2.3滲濾液管設計24小時歷時暴雨時的總排水量為0.0571m3/s，填埋場面積為675m×1200m，分為10個區(qū)，每個區(qū)面積為337.5m×240m，每區(qū)采用1根干管，長240m，連接8根支管，兩邊分布，支管間距為42m。5.3滲濾液集水池設計每個集水池負責的填埋單元面積約為32500m2，采用L×B×H=6m×6m×2m，池坡1：2，集水池內填充礫石的孔隙率大約為30%～40%。潛水泵通過提升斜管安放于貼近池底的部位。泵的啟動與關閉由水位控制，液面距池底1.6m時啟動，液面下降到距池底0.4m時泵關閉。集水池中的滲濾液經潛水泵提升后輸送到滲濾液調節(jié)池。輸送管采用HDPE管，管徑500mm。第6章垃圾滲濾液處理系統6．1垃圾滲濾液垃圾滲濾液呈淡茶色或暗褐色，色度在2000-4000之間。有濃烈的腐化臭味，成分復雜，毒性強烈，有機物含量較多，被列入我國優(yōu)先污染控制物“黑名單”的就有5種以上；氯氮濃度高，BOD5和COD濃度也遠超一般的污水。垃圾滲濾液來源于三個方面：一是垃圾本身所帶的水分；二是垃圾中有機物經分解后所產生的水；三是以各種途徑進入垃圾填埋場的大氣降水和地下水。其中進入場區(qū)的大氣降水和地下水是決定滲濾液產生量的關鍵因素。垃圾在填埋場產生的滲濾液與時間的關系可分為以下幾個階段：1)調整期：在填埋初期，垃圾體中水分逐漸積累且有氧氣存在，厭氧發(fā)酵作用及微生物作用緩慢，此階段滲濾液量較少。2)過渡期：本階段濾液中的微生物由好氧性逐漸轉變?yōu)榧嫘曰騾捬跣?，開始形成滲濾液，可測到揮發(fā)性有機酸的存在。3)酸形成期：濾液中揮發(fā)性有機酸占大多數，pH值下降，COD濃度極高，BOD5/COD為0.4-0.6，可生化性好，顏色很深，屬于初期的滲濾液。4)甲烷形成期：此階段有機物經甲烷菌轉化為CH4和CO2，pH值上升，COD濃度急劇降低，BOD5/COD為0.1-0.01，可生化性較差，屬于后期滲濾液。5)成熟期：此時滲濾液中的可利用成分大減少，細菌的生物穩(wěn)定作用趨于停止，并停止產生氣體，系統由無氧轉為有氧態(tài)，自然環(huán)境得到恢復。6．2

垃圾滲濾液的特性垃圾滲濾液是一種高濃度有機廢水，其成分復雜、水質水量變化大。垃圾滲濾液的來源主要有直接降水、地表徑流、地表灌溉、地下水、垃圾自身的水分、覆蓋材料中的水分和垃圾生化反應的生成水等。影響垃圾滲濾液成分的因素主要有：垃圾成分、場地氣候條件、場地的水文地質降雨條件、填埋條件及填埋時間等。這就決定了垃圾滲濾液的水質水量的變化大，且變化規(guī)律復雜。CODcr、BOD5、氨氮的含量較高，且隨填埋時間的延長，垃圾中的有機氮轉化為無機氮，氨氮質量濃度升高。由于垃圾降解產生的CO2溶解使得垃圾滲濾液呈微酸性，這種偏酸性的環(huán)境加劇了垃圾中不溶于水的碳酸鹽、金屬及其金屬氧化物等發(fā)生溶解，因此滲濾液中含有較高濃度的金屬離子。垃圾滲濾液的難處理還表現為它的變化性。一是產生量呈季節(jié)性變化，雨季明顯大于旱季。二是污染物組成及其濃度的季節(jié)性變化。平原地區(qū)填埋場干冷季節(jié)滲濾液中的污染物組成和濃度較低。三是污染物組成及其濃度隨填埋年限的延長而變化。填埋層各部分物化和生物學特征及其活動方式都不同，“年輕”填埋場(使用5年以內)的滲濾液pH值較低，BOD、COD、VFA、金屬離子濃度和BODs／COD較高，“年老”填埋場(使用10年以上)的滲濾液pH值近中性，BODs、COD、VFA濃度和BOD／CODc較低，金屬離子濃度下降，但氨氮濃度較高。因此在選擇垃圾滲濾液處理工藝時要是適應垃圾滲濾液的變化特性，由于垃圾滲濾液的復雜變化，因此只有穩(wěn)定運行，才可以對其進行較好的處理。對于UASB處理工藝可以對不同時間的垃圾滲濾液進行處理，且有較好的處理效果。6．3垃圾滲濾液處理工藝方案從國內外滲濾液水質監(jiān)測將資料分析，滲濾液BOD5/COD=0.2~0.8。開始時填埋場的滲濾液生化性較好，但隨著時間的推移，其生化性將逐漸降低。城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液屬于含氮量高、有機物濃度高的污水，其流量和負荷在不斷變化。故此工程擬采用生物處理與物化處理相結合的方法，并輔以深度處理，使其揚長避短，互相補充，相輔相成，將處理效果發(fā)揮到最大限度。表1

生活垃圾滲濾液排放標準排放標準

COD

(mg/L)

BOD(mg/L)

NH3-N(mg/L)

SS

(mg/L)

大腸菌值（個/L)一級

100

30

15

70

10-2～10-1二級

300

150

25

200

三級

1000

600

400

2、

垃圾滲濾液的處理方式

傳統的垃圾滲瀝液的處理方法一般有物化法和生物法。（a）物化法物化法是指通過物理化學的方法去除滲濾液中的C0D、SS、色度、重金屬等。相對于生物法，物理化學法不受滲濾液水質水量的影響，抗沖擊負荷能力較強，出水水質比較穩(wěn)定，尤其在廢水可生化性較差的時候有比較好的處理效果；但是物化法處理成本較高，不適于大量垃圾滲瀝液的處理。近年來，用于滲濾液處理的物化法主要有活性炭吸附、化學沉淀法、吸附法、化學氧化法、反滲透法、電滲析等多種方法。目前物化法主要用作預處理或與其他方法聯合使用。（b）生化法當滲濾液的BOD/COD值大于0.3時，表明滲濾液的可生化性較好，可采用生化法處理，生化處理具有處理效果好、成本低等優(yōu)點，它是目前應用最廣泛的處理方法。但是垃圾滲濾液隨填埋時間的增加，BOD／COD比值變低，可生化性變差。當生物法處理垃圾滲濾液對CODcr的去除率為70％左右。但是當進水CODcr較高時，僅用生物法不能達到國家排放標準。污水污泥處理工藝流程如下：進水進水調節(jié)池沉淀池氨氮吹脫塔中和池UASB污泥濃縮池污泥脫水間SBR池排放污泥填埋沼氣調PH加磷A/O池排放6.4滲濾液產量該地區(qū)雨量充沛，年平均最大降雨量1578.7mm。根據年平均最大滲濾液量460m3/d,滲濾液處理站處理規(guī)模為460m3/d，即19.17m3/h6.5主要構筑物設計污染物去除匯總表構筑物項目CODCrBOD5SSNH3-N初沉池進水水質1250075003001000去除率（％）202560出水水質1000056251201000氨吹脫塔進水水質1000056251201000去除率（％）80出水水質100005625120200UASB進水水質100005625/200去除率（％）8085/20出水水質2000844120160SBR池進水水質2000844120160去除率（％）808570出水水質40012712048A/O池進水水質40012712048去除率（％）80806070出水水質80254814.46.5.1調節(jié)池該調節(jié)池采用的進水方式為重力流，出水用泵抽升；而其水質調節(jié)方式采用水下攪拌器混合。調節(jié)池內設加藥池，進行PH的調節(jié)，藥劑用石灰乳（Ca(OH)2）。6.5.1.1設計參數取有效水深9.5m,超高0.5m.6.5.1.2調節(jié)池容積V=30000m36.5.1.3調節(jié)池的面積A=V/H=30000/9.5=3157.9m2，取A=32006.5.1.4.調節(jié)池長和寬根據面積取調節(jié)池的長寬分別為65m和50m6.5.1.4.調節(jié)池高度H=h1+h2+h3=9.5+0.5=10m6.5.2初沉池6.5.2.1設計說明由于滲濾液中含有較高的SS，另外調節(jié)池中還中投加了Ca(OH)2，與硫酸根反應會生成CaSO4。去除水中的硫酸根。水泵前投加了殼聚糖作為混凝劑，殼聚糖可有效的降低水中的COD，且可對水中的懸浮物起混凝沉淀作用。該池設有沉淀的污泥斗，有足夠的水力停留時間，保證后續(xù)處理構筑物能連續(xù)運行。沉淀池采用豎流式沉淀池，為半地上式的鋼筋混凝土結構。6.5.2.2參數選取沉淀時間：T=1h設計水量：Ｑ=460m3/d=19.17m3/h=0.0053m3/s水力負荷:q=2m3/m2.表6.1預計處理效果單位（mg/L）項目CODCrBOD5SS進水水質125007500300去除率（％）202560出水水質1000056251206.5.2.3設計計算（1）中心管面積設m/s,采用1豎座流式沉淀池，設計流量：Q=19.17/3600=0.005325m3/sf=0.005325/0.03=0.1775m2（2）沉淀部分有效斷面積設表面負荷，v=2.0×1000/3600=0.56mm/sF=Q/V=0.005325/0.00056=9.595㎡沉淀池直徑D=3.53m（3）沉淀部分有效水深設t=2h,=vt3600=0.0005623600=4.0m（4）圓截錐部分容積設圓截錐體下體直徑為0.4m（3.53/2－0.4）tan=1.95m（5）沉淀池總高度：設超高及緩沖層各為0.3mH==0.3+4.0+0.3+1.95=6.55m（6）校核池徑水深比D/h2=3.53/4.0=0.89<3(符合要求)（7）校核集水槽每米出水堰的過水負荷q0q0=L/S<2.9L/S6.5.3氨吹脫塔去處滲濾液中的氨氮。主體包初括滲濾液進口、液相出口、空氣進口、氣相出口及填料等，塔體自上而下依次布置有液體始分布器、上層填料床層、液體收集在分布器，下層填料床層及空氣分布器。滲濾液進口與空氣分布器相連，空氣進口與空氣分布器相連。在該填料塔中，氨氣和空氣混合后，經由填料塔的下側進入填料塔中，與從填料塔頂流下的清水逆流接觸，在填料的作用下進行吸收。經吸收后的混合氣體由塔頂排除，吸收了氨氣的水由填料塔的下端流出。在室溫下，將PH值調至10，氣液比G/L=3000m3/m3吹脫效率可達80%，亨利系數E取95KP，氨吹脫塔進塔組成的操作壓力為101.325KP，液相體積傳質系數Kxα=40kmol/(m3·h)大量的工程實踐表明，要使NH3-N達到良好的去除率，吹脫所需求的最佳PH為10.5~11.0。因此由加藥房加藥把pH由6調節(jié)到11。采用氣水比：2000，太低則脫除率小于80%。pH：11空塔氣速μ：2m/sVS：每小時流量，460/24=19.17m3/h由氣體的體積流量與空塔氣速計算塔徑。D=取D=3.5m。圖6-1氨吹脫塔構造圖6.5.4中和池1、設計說明為維持USAB的正常運轉，在氨吹脫塔后設中和池一座，其大小主要取決于酸堿反應時間。2、參數選擇設計水量:Ｑ=460m3/d=19.17m3/h水力停留時間：T=0.5h水面超高?。篽1=0.5m有效水深取：h2=2m3、設計計算中和池的有效容積：V=Q·T=19.17×0.5=9.59m3中和池的高度：H=h1+h2=2+0.5=2.5m 中和池的水面面積:A=V/h2=9.59/2=4.79m2，中和池的橫斷直徑為(圓形)：D=2.47m在中和池中安裝QUZ—291式浮球液位計1臺，可自動控制提升水泵的啟動和停止，即高水位時自動啟泵，低水位時自動停泵，超高水位時雙泵啟動，同時連續(xù)跟蹤顯示水池液位。同時安裝攪拌裝置，加快酸堿反應。6.5.5UASB反應器6.5.5.1設計說明UASB反應池由進水分配系統、反應區(qū)、三相分離器、出水系統、排泥系統及沼氣收集系統組成。UASB反應池有以下優(yōu)點：沉降性能良好，不設沉淀池，無需污泥回流不填載體，構造簡單節(jié)省造價由于消化產氣作用，污泥上浮造成一定的攪拌，因而不設攪拌設備污泥濃度和有機負荷高，停留時間6.5.5.2.設計參數表6.2UASB反應器處理效果項目CODBODSS進水水質(mg/L)100006000-去除率(%)8085-出水水質(mg/L)2000900-設計流量Q=460m3/d=19.17m3/h；進水COD=10000mg/L去除率為80%；容積負荷（Nv）為：6kgCOD/(m3·d)；污泥產率為：0.07kgMLSS/kgCOD；產氣率為：0.4m3/kgCOD。6.5.5.3設計計算(1)UASB反應器結構尺寸計算1.反應器容積計算(包括沉淀區(qū)和反應區(qū))UASB有效容積為：V有效=Q(Co-Ce)/Nv式中：V有效——反應器有效容積，m3Q——設計流量，m3/dC0——進水有機物濃量,kgCOD/m3Ce——出水有機物濃量,kgCOD/m3Nv——容積負荷,kgCOD/(m3·d)V有效=613.33m36.5.5.4UASB反應器的形狀和尺寸工程設計反應器2座，橫截面為矩形反應器有效高度為7m，則橫截面積S=V單池面積Si=②單池從布水均勻性和經濟性考慮，矩形池長寬比在2：1以下較為合適設池長L=9m，則寬B=Sil=4.87,取B=單池截面積：Si=L×B=43.81m2③設計反應池總高H=8.0m，其中超高0.5m（一般應用時反應池裝液量為70%-90%）單池總容積Vi=Si×H=43.81×單池有效反應容積Vi有效=Si×h=43.81×7=315m3單個反應器實際尺寸9m×5m×8m反應器總容積V=9×5×8×2=720m3反應器數量2座反應器總容積V=9×5×8×2=720m3總有效反應容積V有效=Vi有效×n=630m3，符合有機符合要求UASB體積有效系數630/720=0.875在70%-90%之間，符合要求④水力停留時間（HRT）及水力負荷率(Vr)tHRT=VVr=19.17/43.81/2=0.22符合設計要求。6.5.5.5三相分離器構造設計1、設計說明三相分離器要具有氣、液、固三相分離的功能。三相分離器的設計主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液分離器的設計。2、沉淀區(qū)的設計三相分離器的沉淀區(qū)的設計同二次沉淀池的設計相同，主要是考慮沉淀區(qū)的面積和水深，面積根據廢水量和表面負荷率決定。本工程設計中，與短邊平行，沿長邊每池布置3個集氣罩，構成3個分離單元，則每池設置3個三相分離器。三相分離器長度B=5m，每個單元寬度b=L/3=9/3=3.0m。沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應器的水平面積，即45m2。沉淀區(qū)的表面負荷率6.5.5.6氣封與集氣罩與短邊平行，沿長邊每池布置3個分離單元。其結構見下圖所示。要求u3<u2<u1<2.0m/h,ub/ua>BC/AB，沼氣管流速5.0m/s(A)校核u1、u2、u3三相分離器沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應器的水平面積，則沉淀區(qū)的表面負荷率為：75÷2÷192=0.20m3/(m2h)該值小于1.0~2.0m3/(m2h)，滿足要求。設上下三角形集氣罩斜面水平夾角為55°，取保護高度h1=0.5m，上三角形頂水深h2=1.0m，下三角形高h3=1.6m，則有：b1=h3/tg55°=1.6/1.428=1.12m設單元三相分離器寬b為3.2m，則下集氣罩之間的寬b2為b2=3.2-2*1.12=0.96m下三角形集氣罩之間縫隙b2中的水流（不考慮氣的影響）上升流速v1的計算，可先計算出回流縫總面積a1a1=b2*l*n=0.96*9.8*6=56.45m2則v1為：v1=Q/2a1=75/(2*56.45)=0.66m/h式中l(wèi)——反應器的寬度，即三相分離器的長度（m）n——反應器的三相分離器單元數。上三角形集氣罩回流縫的水流上升流速v2的計算。設b3=0.46m，則回流縫的總面積a2為：a2=0.46*9.8*2*6=54m2則v2為：v2=75÷2÷54=0.69m/ha2為控制斷面，可以滿足v1＜v2＜2.0m/h的條件，具有較好的固液分離要求。因為上三角形下端C至下三角形斜面的垂直距離CE=b3sin55°=0.46*0.819=0.38m,BC=CE/sin55°=0.38/0.5736=0.66m，取AB=0.5m，上三角形的位置即可確定。其高h4為：h4=（ABcos55°+b2/2）tg55°=(0.5*0.5736+0.96/2)*1.4281=1.10m已知上三角形集氣罩頂的水深為0.5m，則上下三角形集氣罩在反應器內的位置已經確定，如圖所示圖6-2反應器構造尺寸計算結果6.5.5.7氣液分離設計設能分離氣泡的最小直徑d=10.0×10-3cm，常溫下清水的運動粘度系數γ=1.01×10-2cm2/s，密度ρ1=1.01g/cm3，沼氣密度ρ=1.2×10-3g/cm3，碰撞系數β=0.95，則:由于γ廢水一般大于γ清水，可取γ廢水=2.0×10-2g/(cm*s)則沼氣泡上升速度（可分離的最小氣泡）vb=d2×β×g×(ρ1-ρ)/(18×γ廢水)=(10.0×10-3)2×0.95×981×(1.01-1.20×10-3)/(18×2.0×10-2)=0.261cm/s=9.40m/h沿AB方向水流的速度va可用下式計算：va=75/（2*0.38*9.9*6*2）=0.84m/hvb/va=9.40/0.84=11.2；BC/AB=0.66/0.5=1.32vb/va>BC/AB,合理。該三相分離器可脫除的沼氣泡d>=0.01cm，所以分離效果良好6.5.5.8.三相分離器與UASB高度設計三相分離區(qū)總高度h=h2+h3+h4–h5h2為集氣罩以上的覆蓋水深，取0.5mUASB總高H=6.5m，沉淀區(qū)高2.5m，污泥區(qū)高1.5m，懸浮區(qū)高2.0m6.5.5.9UASB進水配水系統設計1)設計原則①進水必須要反應器底部均勻分布，確保各單位面積進水量基本相等，防止短路和表面負荷不均；②應滿足污泥床水力攪拌需要，要同時考慮水力攪拌和產生的沼氣攪拌；③易于觀察進水管的堵塞現象，如果發(fā)生堵塞易于清除。2）布水點的設置進水方式采用連續(xù)均勻進水方式，布水點的數量與處理水量、進水濃度、容積負荷等因素有關。所取容積負荷為6kgCOD/(m3·d),每個布水點的布水面積大于2m2，本設計的布水點的負荷面積取2.5m2。布水點的個數：N=45/2.5=18個實際過程中取18個3）配水系統形式本設計采用一管多點布水方式設ui，Qi分別對應di管中的廢水流速和流量，取u1=0.5m/S，u2=0.6m/s，u3=0.7m/s，u4=0.8m/s，u5=1.0m/s，u6=3.0m/s（管出口），則管徑d為d1=(Q1/0.785u1)1/2=[(Q/4)/0.785u1]1/2=[75/(4×3600)/(0.785×0.5)]1/2=116mm取d2=(Q2/0.785u2)1/2=[(Q1/2)/0.785u2]1/2=[75/(8×3600)/(0.785×0.6)]1/2=75mm取d3=(Q3/0.785u3)1/2=[(Q2/2)/0.785u3]1/2=[75/(18×3600)/(0.785×0.7)]1/2=49mm取d4=(Q4/0.785u4)1/2=[(Q3/2)/0.785u4]1/2=[75/(36×3600)/(0.785×0.8)]1/2=31mm取d5=(Q5/0.785u5)1/2=[(Q4/2)/0.785u5]1/2=[75/(64×3600)/(0.785×1.0)]1/2=21mm取d6=(Q6/0.785u6)1/2=[(Q5/2)/0.785u6]1/2=[75/(128×3600)/(0.785×3.0)]1/2=9mm取10mm驗證空塔水流速度u=Q/F=75/192×2=0.20m/h<1.0m/h合理空塔氣流速度ug=Q△Ca/F=75×（7.6-1.14）×0.4/192×2=0.5m/h<1.0m/h合理6.5.5.10沉淀區(qū)設計設表面負荷率q≤1.0m3/(m2h),停留時間t=1.5~2.0h,有效水深0.5~2.0，出水堰負荷a≤5.4m3/(m（A）實際表面負荷率q=Q/F=75/(19.2×9.9×2)=0.2m3/(m2h)<1.0m3/(m（B）有效水深h=tq=2.0×0.2=0.4m3/(m（C）出水堰負荷(單邊開齒)a=Q/14B=75/(14×9.9)=0.55m3/(m2h)<5.4m3/(m2（D）堰齒深50mm，夾角90°三角齒。水位25mm單齒流量 Q’=1.343H12.47=1.343×0.0252.47=1.482×10-4m齒數n=Q/Q’=75/3600/1.482×10-4=141每溢流堰齒數n’=141/12=12（12條堰）齒間距d’=B/n’=9.9/12=0.825m6.5.6SBR池6.5.6.1設計說明經UASB處理后的廢水，COD濃度仍較高，要達到排放標準必須進一步處理，即采用好氧處理，此工藝擬用SBR池。6.5.6.2.設計水質污水進水量2100m3/d，進水BOD5=900mg/L，水溫12～30℃，處理水質BOD5=180mg/L表7.5SBR池處理效果項目CODBOD進水水質(mg/L)2000844去除率(%)8085出水水質(mg/L)4001276.5.6.3.設計計算1．參數擬定：(1)污泥負荷率BOD—污泥負荷：NS=0.15kgBOD5/(kgMLSS.d);(2)污泥濃度和SVI污泥濃度采用3000mgMLSS/L,SVI取100(3)反應周期SBR周期采用T=8h,反應器一天內周期數n=24/8=3(4)周期內時間分配反應池數N=4進水時間：T/N=8/4=2.0h反應時間：3.0h靜沉時間：1.0h排水排泥時間：1.0h閑置期：1.0h(5)周期進水量Q0===38.33m3/s2．反應池容積計算：反應池有效容積式中：n——反應器一天內周期數Q0——周期進水量,m3/sS0——進水BOD含量,mg/lX——污泥濃度,mgMLSS/LNs——污泥負荷率=183.23m3，取185m33.反應池最小水量 Vmin=V1-Q0=183.23-38.33=144.9m34.反應池中污泥體積=SVI·MLSS·V1/106=100×3000×183.23/106=54.97m3Vmin>滿足設計要求5.校核周期進水量周期進水量應滿足下式：Q0<(1-MLSS·MLSS/106)·V1=(1-100×3000/106)×183.23=128.26m3而Q0=54.97m3<128.26m3故符合設計要求6.確定單座反應池的尺寸SBR有效水深取5.0m,超高0.5m,則SBR總高為5.5mSBR的面池寬為：6m；則池長為：10m.SBR反應池的最低水位為：=4.03mSBR反應池污泥高度為：=1.5m4.03-1.5=2.53m可見，SBR最低水位與污泥位之間的距離為2.53m,大于0.5m的緩沖層高度，符合設計要求。7．需氧量計算：R=a’·Q·Sr+b’·V·XVa’b’的取值a’：0.42—0.53，b’：0.18—0.11。此設計中a’=0.55；b’=0.15R=0.55*460*(0.844-0.127)+0.15*460*(0.844-0.127)/0.15=511.22kg/dRmax=R×1.4=511.22×1.4=715.7kg/d曝氣時間以3h計，則每小時的需氧量為：715.7/24*3=90kgO2/h每座反應池的需氧量：=90/3=30kg/h8．鼓風曝氣量及設備選型：設計算水溫12℃，混合液DO濃度為2mg/L。池水深5.5m，曝氣頭距池底0.8m，則淹沒水深為4.7m。根據需氧量、污水溫度以及大氣壓的換算，供氧能力為EA=10%選PBP型橡膠盤形微孔曝氣頭服務面積：3m2/個空氣流量：1.5-3.0m3/（h曝氣器阻力：180-280mmH2O動力效率：4.46-5.19kgO2/KW·h氧利用率：18.4%-27.7%a．空氣管道的沿程阻力損失h1與局部阻力h2損失之和：h=h1+h2=4.8kpab．空氣擴散裝置安裝深度的的阻力：h3=4.8*9.8=47.04kpac．空氣擴散裝置的阻力：h4=5.1kpad．鼓風機所需要增加的壓力為：H=h1+h2+h3+h4=4.8+47.04+5.1=56.94kpa用六臺鼓風機，4用2備，則每臺鼓風機的供氣量為：G’S=970/4=240m選RME-200型羅茨鼓風機，每臺電動機功率為75KW。布氣系統的計算每個反應池的平面面積為：8.0×10.0=80m2每個擴散器的服務面積取1.8m2,則需80/1.8=45個。取每個池子48個。布氣系統設計如下圖：布氣系統設計如下圖3.10：圖6-3SBR反應器布氣系統設計草圖9.污泥產量計算選取a=0.6,b=0.075,則污泥產量為：△X=aQSr-bVXv=0.6×460×(0.844-0.127)-0.075×460*(0.844-0.127)/0.15=32.98kgMLVSS/dA/0池設計參數污泥負荷日變化系數1.2污泥指數：SVI=150污泥回流比：R=100%回流污泥濃度Xr=6600mg/L曝氣池內混合液污泥濃度：設計計算有效容積：池有效水深=2m有效面積A=V/H=120/2=60污水在A/O池內停留時間:反應池各段水力停留時間：A段停留時間=1.25h,O段停留時間=5h相應的各段池子的體積為缺氧池=24，設計尺寸為L×B×H=3×4×2m好氧池=96,設計尺寸為L×B×H=12×4×2m剩余污泥量

:降解BOD生成污泥量=0.5×460×（0.1270.025）=23.46內原呼吸作用而分解的污泥：f=MLVSS/MLSS=0.75,不可生物降解和惰性懸浮物量（NVSS）該部分占TSS的約50﹪剩余污泥產量:=15.75-1.95+30=43.8污泥含水率：99.2%=W/1000(1-P)＝43.8/1000(1-0.992)=5.5污泥齡:6.5.7二沉池設計原則：池直徑與有效水深的比值≤3；當池直徑小于7m時，澄清水沿周邊流出；當中心管底部不設反射板時，其流速不應大于0.03m/s。（1）中心管面積設v0=0.03m/s，采用一個豎流式沉淀池，最大設計流量

Qmax=式中：v0中心管內流速，m/s；d0中心管直徑，m；(2)中心管喇叭口到反射板之間的縫隙高度設v1=-0.02m/s，d1=1.35d0=0.64mh式中：v1污水由中心管喇叭口到發(fā)射板之間的縫隙流出速度，m/s；d1喇叭口直徑，m。（3）沉淀部分有效斷面積設表面負荷q=1m3/（m2·h），則v=1/3600=0.00028m/s。F=Qmax/q=18m2式中：F——沉淀部分有效斷面積，；v——污水在沉淀池中的流速，（4）沉淀池直徑取D=4.8m。（5）沉淀部分有效水深設T=4h，h2=vt×3600=0.00028×4×3600=4m。3h2=3×4=12m＞D=3.8m，符合要求。（6）圓截錐部分容積設圓截錐體下底直徑為0.4m，則此時下底直徑d=0.438m

V1=（7）沉淀池總高度設超高h1=0.3m，緩沖層h4=0（因泥面很低），H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+4+0.12+0+1.4=5.82m。若采用間歇排泥,貯泥時間不小于2小時計，則二沉池污泥容積為：式中Q——污水設計流量，T——時間,取4hR——污泥回流比，取100%；X——混合液污泥濃度，X=2307.7mg/L；Xr——回流污泥濃度；6.5.9污泥濃縮池1.設計說明剩余污泥泵房將污泥送至濃縮池，污泥含水率P1=98.0%。設計濃縮后含水率P2=96%設計固體負荷q=2.0kg.SS/(m2.h)污水處理系統每日排出污泥量為：初沉污泥量：V=剩余活性污泥量：總污泥量:體積V=3.45+2.99=6.44m3/d=0.268m3/h2.濃縮池池體計算濃縮池所需表面面積A：A=QC/q=W/q=35.88/2=17.94m2濃縮池設兩座，每座面積Ai=A/n=41m2濃縮直徑D=（4Ai/π）1/2=3.38m。水力負荷uu=Qw/Ai=32/（2×π×3.6×3.6）=0/38m3/m2.h水力停留時