【文章內(nèi)容簡介】 部分有機污染物在此間經(jīng)過厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳。因水流和氣泡的攪動，污泥床之上有一個污泥懸浮層。反應器上部設有三相分離器，用以分離消化氣、消化液和污泥顆粒。消化氣自反應器頂部導出；污泥顆粒自動滑落沉降至反應器底部的污泥床；消化液從澄清區(qū)出水。 結(jié)構(gòu)如 圖 。 圖 構(gòu)造上的特點是集生物反應與沉淀于一體，是一種結(jié)構(gòu)緊湊的厭氧反應器。反應器主要由下列幾個部分組成。 （ 1） 進水配水系統(tǒng) 其主要功能是： ① 將進入反應器的原廢水均勻地分配到反應器整個橫斷面，并均勻上升； ② 起到水力攪拌的作用。這都是反應器高效運行的關鍵環(huán)節(jié)。 （ 2） 反應區(qū) 是 UASB的主要部位，包括顆粒污泥區(qū)和懸浮污泥區(qū)。在反應區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好凝聚和沉淀性能的污泥在池底部形成顆粒污泥層。廢水從污泥床底部流入，與顆粒污泥混合接觸，污泥中的微生物分解有機物，同時產(chǎn)生的微小沼氣氣泡不斷放出。微小氣泡上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡。在顆粒污泥層的上部，由于沼氣的攪動，形成一個污泥濃度較小的懸浮污泥層。 （ 3） 三相分離器 由沉淀區(qū)、回流縫和氣封組成，其功能是將氣體（沼 氣）、固 UF+NF 處理古丈縣 200m3/d 垃圾滲瀝液工程設計 第 9 頁 共 44 頁 體（污泥）和液體（廢水）等三相進行分離。沼氣進入氣室，污泥在沉淀區(qū)進行沉淀，并經(jīng)回流縫回流到反應區(qū)。經(jīng)沉淀澄清后的廢水作為處理水排出反應器。三相分離器的分離效果將直接影響反應器的處理效果。 （ 4） 氣室 也稱集氣罩，其功能是收集產(chǎn)生的沼氣 ,并將其導出氣室送往沼氣柜。 （ 5） 處理水排出系統(tǒng) 功能是將沉淀區(qū)水面上的處理水，均勻地加以收集，并將其排出反應器。此外，在反應器內(nèi)根據(jù)需要還要設置排泥系統(tǒng)和浮渣清除系統(tǒng)。 UASB反應器的基本特征是不用吸附載體，就能形成沉降性能良好的粒狀污 泥，保持反應器內(nèi)高濃度的微生物，因而可以承受較高的 COD負荷， COD去除率可達 90%以上[6]。 UASB工藝有如下特點： （ 1）結(jié)構(gòu)簡單巧妙 整個設備是集生物反應與沉淀于一體，反應器內(nèi)不設機械攪拌，不裝填料，構(gòu)造較為簡單，運行管理方便。 （ 2）反應器內(nèi)可培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥 UASB反應器在處理大多數(shù)有機廢水時，只要操作方法正確，一般均可在反應器內(nèi)培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥，其特性是有很高的去除有機物活性，密度比絮體污泥大，具有良好的沉降性能，使反應器內(nèi)維持很高的生物量。 （ 3）實現(xiàn)了污泥泥齡（ SRT）與水 力 停留 時間（ HRT）的分離 由于在反應器內(nèi)能維持很高的生物量，污泥泥齡很長，廢水在反應器內(nèi)的 HRT較短，使 SRT大于 HRT，因而反應器具有很高的容積負荷率和很好的運行穩(wěn)定性。 （ 4） UASB反應器對各類廢水具有很大的適應性 UASB反應器可在高溫（ 55℃左右）和中溫（ 35℃）下運行，并可在低溫（ 20℃）下穩(wěn)定運行。除了含有毒有害物質(zhì)的有機廢水外， UASB反應器幾乎可適應不同行業(yè)排除的各類有機廢水。 （ 5）能耗低，產(chǎn)能量少 ， 反應器不需要供氧，不需要攪拌，不需要加溫，在實現(xiàn)高效能的同時達到了低能耗，并可提供大量的生 物能沼氣。由于 SRT很長，產(chǎn)泥穩(wěn)定且量少，從而降低了處理費用。 （ 6）不能去除廢水中的氮和磷 UASB反應器與其他厭氧處理一樣，不足之處是不能去除廢水中的氮和磷。在處理高、中濃度廢水時，采用厭氧 好氧串聯(lián)工藝，即用 UASB反應器去除廢水中大部分含碳有機物作為預處理，而用好氧出路工藝處理設備去除殘余的含碳有機物和氮、磷等物質(zhì)，這是最佳的水處理工藝，可大大節(jié)省基建投資，降低運行成本。 UF+NF 處理古丈縣 200m3/d 垃圾滲瀝液工程設計 第 10 頁 共 44 頁 SBR 反應器 SBR是 序批式 間歇式活性污泥法（ Sequencing Batch Reactor）的簡稱，是一種按間歇曝 氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，又稱序批式活性污泥法。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作， SBR技術的核心是 SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池， 無污泥回流系統(tǒng) 。 SBR工藝具有以下優(yōu)點： （ 1） 耐沖擊負荷 ， 運行效果穩(wěn)定，效率高，出水水質(zhì)好。 （ 2） 工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進行調(diào)整，運行靈活。 （ 3） 處理設備少，構(gòu)造簡單，便于操作和維護管理。 （ 4） 反應池內(nèi)存在 DO、 BOD5濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹。 （ 5） 脫氮除磷，適當控制運行方式，實現(xiàn)好氧、缺 氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮除磷效果。 （ 6） 工藝流程簡單、造價低。主體設備只有一個序批式間歇反應器，無二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。 膜技術簡介 膜分離技術是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實現(xiàn)選擇性分離的技術 。 膜分離技術由于具有常溫下操作、無相態(tài)變化、高效節(jié)能、在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生污染等特點，因此得到廣泛應用。分離膜因其獨特的結(jié)構(gòu)和性能，在環(huán)境保護和水資源再生方面 發(fā)展迅速。 膜是具有選擇性分離功能的材料。它與傳統(tǒng)過濾的不同在于， 膜可以在分子范圍內(nèi)進行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發(fā)生相的變化和添加助劑。 膜 根據(jù)孔徑大小可以分為：微濾膜（ MF）、超濾膜（ UF）、納濾膜（ NF）、反滲透膜（ RO）等，膜分離 一般 采用錯流過濾方式 [7]。 （ 1） 微濾（ MF） 微濾 又稱微孔過濾 ， 通常 壓力差約為 100kPa,孔徑范圍在 ～ 1 微米，故微濾膜能對大直徑的菌體、懸浮固體等進行分離?？勺鳛橐话懔弦旱某吻?、保安過濾、空氣除菌。 （ 2） 超濾（ UF） 超濾 是介于微濾和納濾之間的一種膜過程， 壓力差約為 ,膜孔徑在 至 1nm 分子量之間。以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當水流過膜表面時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質(zhì)通過，達到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。 UF+NF 處理古丈縣 200m3/d 垃圾滲瀝液工程設計 第 11 頁 共 44 頁 對于超濾而言，膜的截留特性是以對標準有機物的截留分子量來表征，通常截留分子量范圍在 1000～ 300000，故超濾膜可濾除水中的大分子有機物（如蛋白質(zhì)、細菌）、膠體、懸浮固體 （ 鐵銹、泥沙 ） 等有害物質(zhì)，并保留對人體有益的一些礦物質(zhì)元素 ， 是目前普遍采用的主要凈水技術之一。 （ 3） 納濾（ NF） 納濾 是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術， 壓力 差約 ,其截留分子量在 100～ 1000 的范圍內(nèi)，孔徑為幾納米，因此稱納濾。 對于納濾而言，膜的截留特性是以對標準 NaCl、 MgSO CaCl2溶液的截留率來表征，通常截留率范圍在 60～ 90%， 相應截留分子量范圍在 100～ 1000，故 納濾膜能對小分子有機物等與水、無機鹽進行分離，實現(xiàn)脫鹽與濃縮的同時進行。 （ 4） 反滲透（ RO） 反滲透 是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質(zhì)或小分子物質(zhì)的選擇透過性，以膜兩側(cè)靜壓為推動力，而實現(xiàn)的對液體混合物分離的膜過程 。 反滲透的截留對象 是所有的離子，僅讓水透過膜 ， 出水為無離子水。 本設計選用 UF、 NF作為深度處理技術， UF組件主要去除大分子物質(zhì)（蛋白質(zhì)、膠體、細菌） 和 TSS， NF組件主要去除小分子有機物、無機鹽、多價離子等，脫色、去臭。 膜組件 各種膜設備或稱膜分離裝置主要由膜組件、泵、 儀表及管路等構(gòu)成。其中膜組件是一種將膜以某種形式組裝在一個基本單元設備內(nèi)，然后在外界驅(qū)動力的作用下實現(xiàn)對混合物中各組分分離的器件 。 原料以一定組成、一定流速進入膜組件，由于其中某一組分更容易通過膜，所以膜組件內(nèi)原料的組成和流速均 隨位置變化。進入膜組件的物流通過膜組件以后分成兩股，即滲透物（通過膜的那部分物流）和截留物（被膜所截留的物流）。見 圖 。 圖 膜組件工作示意圖 膜組件設計可以有多種形式 ： 1）平板構(gòu)型； 2）管式構(gòu)型。板框式和卷式膜組件均使用平板膜，而管狀、毛細管和中空纖維膜組件均使用管式膜。 各種膜組件的特點及 膜上游 原料液 滲透液 截留液 膜下游 膜組件(module) UF+NF 處理古丈縣 200m3/d 垃圾滲瀝液工程設計 第 12 頁 共 44 頁 應用見下表 21和表 22。 表 21 各種膜組件的優(yōu)、缺點和應用領域 膜組件 管式膜 中空纖維膜組件 卷式膜組件 平板式膜組件 優(yōu)點 湍流流動，抗堵 塞性好；易于清洗； 壓力損失小 。 裝填密度很高；單位膜面積的制造費用相對較低；耐壓穩(wěn)定性好 。 結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉；裝填密度相對較高（ 1000㎡ /m3 ）；物料交換效果良好 。 可更換單對膜片；不易污染；平板膜無需粘合即可使用 。 缺點 裝填密度?。?100㎡ /m3)；需用彎頭連接 。 對堵塞敏感；在某些情況下纖維管中的壓力損失較大 。 滲透流體流動路徑較長；難以清洗；膜必須是可焊接或可粘貼的 。 需要很多密封；由于流體的流向轉(zhuǎn)折而造成較大的壓力損失；裝填密度相對較?。? ＜ 400㎡ /m3 ） 。 應用 UF、 NF和 RO RO、 UF UF、 RO、 NF MF、 UF、 RO和 NF 表 22各種膜組件的定性比較 膜組件特性 管狀 板框式 卷式 毛細管 中空纖維 精裝密度 投資 污染趨勢 清洗 膜更換 本設計中，懸浮物濃度較高，由以上 表 2表 22兩表，本設計中 UF組件選擇易于清洗、抗阻塞性好、可處理含懸浮固體溶液的管式膜組件； NF選擇結(jié)構(gòu)簡單、造價低的卷式膜組件。 管式超濾膜的 主要 工藝特點 如下： （ 1） 設備高度集成，占地面積小，抗沖擊負荷能力強； （ 2） 小型 6膜組件，專用于中小規(guī)模垃圾滲濾液項目，可大大節(jié)省投資成本與運行能耗； 低 高 低 易 非常高 低 非常高 難 可 /不可 可 不可 不可 不可 UF+NF 處理古丈縣 200m3/d 垃圾滲瀝液工程設計 第 13 頁 共 44 頁 （ 3） 通量高，是普通浸沒式的 6~10倍 ， 無須反沖，只需定期化學清洗（ 2~8周）； （ 4） 無濃水外排，水 回收率可達 100％ ； （ 5） 膜不易斷、不易堵塞，易更換，單支膜可單獨更換； （ 6） 運行可靠，使用壽命可達 7年以上 圖 管式膜組件結(jié)構(gòu)圖 卷式納濾膜組件 設計簡單，填充密度大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)為多個 “ 膜袋 ” 卷在一多孔中心管外形成，膜袋三邊粘封，另一邊粘封于多孔中心管上，膜袋內(nèi)以多孔支撐材料形成透過物流道。膜袋與膜袋間以網(wǎng)狀材料形成料液流道，料液平行于中心收集管流動，進入膜袋內(nèi)的透過物，旋轉(zhuǎn)著流向中心收集管，并由中心收集管流出。 圖 卷式膜組件結(jié)構(gòu)圖 UF+NF 處理古丈縣 200m3/d 垃圾滲瀝液工程設計 第 14 頁 共 44 頁 第 3 章 設計計算 本設計各項指標進、出水濃度值見 表 31： 表 31 設計進出水水質(zhì) 污水各項指標 進水濃度 出水濃度 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 根據(jù)此表 按照工藝流程圖 設計如下。 格柵的設計計算 格柵是一組 (或多組 )相平行的金屬柵條與框架組成 ,傾斜安裝在進水的渠道 ,或進水泵站集水井的進口處 ,以攔截污水中較大的懸浮物及雜質(zhì) ,以保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設備的正常工作 。 格柵的設計要求 柵前水深一般為 。 過柵流速一般采用 ～ 。 人工清渣 類 格柵傾角一般用 30176。 ～ 60176。 、 機械格柵傾角一般為 60176。 ～ 90176。 。 格柵前渠道內(nèi)的水流速度一般采用 ～ 。 格柵尺寸計算 設計參數(shù)確定：（設計中的各參數(shù)均按照規(guī)范規(guī)定的數(shù)值來取的） 設計流量 Q1=179。/h=（ 31） 柵前流速： v1=； 過柵流速： v2=； 渣條寬度： s=； 格柵間隙： e=； 格柵傾角： α=60176。； 單位柵渣量： w1= /103m3污水 。 UF+NF 處理古丈縣 200m3