水污染课程设计某日处理水量5000m3的垃圾渗滤液水处理站工程设计

目录
1.工程概况 (2)
1.1污水处理厂规模概述 (2)
2.渗滤液处理工艺简介及方案比选 (3)
2.1.生物法 (4)
2.2物理化学法 (6)
2.3.垃圾渗滤液处理的方案介绍及方案比选 (7)
方案一：预处理+氨吹脱+UASB+SBR+消毒除臭 (7)
方案二：预处理+ABR+氨吹脱+MBR+臭氧氧化 (8)
方案三：预处理+氨吹脱+UASB+循环式活性污泥法(CASS) (9)
3.主要构筑物说明及设计算 (10)
3.1工艺流程图 (10)
3.2主要构筑物说明 (11)
3.3设计计算说明书 (13)
3.3.1格栅 (13)
3.3.2调节池 (16)
3.3.3辐流式初沉池 (17)
3.3.4氨吹脱塔 (19)
3.3.5 UASB反应器 (20)
3.3.6 SBR反应池 (25)
3.3.7 消毒池 (29)
3.3.8 污泥处理构筑物 (29)
垃圾渗滤液处理工程设计说明书
设计题目：
某日处理水量5000m3的垃圾渗滤液水处理站工程设计。

1.工程概况
1.1污水处理厂规模概述
本设计方案是湖北省武汉市蔡甸区鑫源垃圾填埋场垃圾渗滤液处理工程设计方案，该垃圾填埋场处理规模约60000t/d，服务年限越为15年，垃圾渗滤液处理量为5000m3/d。

垃圾填埋场的进场垃圾主要为城市生活垃圾，包括居民生活垃圾如食物，纸屑，布料，木料，废器具等，还包括类似树叶，泥沙，包装袋，装饰板等其他垃圾，食物垃圾占比重大，有机物含量远高于无机物和其他成分。

1.2垃圾渗滤液来源，特点及成分分析
垃圾渗滤液是指从垃圾填埋场中渗出的黑棕红色水溶液，成分复杂。

可生化性差，氨氮和有机物含量高。

通常情况，垃圾填埋场渗滤液的来源有降水或降雪、地表径流、地表灌溉、地下水、垃圾中原有的水分、覆盖材料中的水分、垃圾在填埋过程中降解生成的水。

根据该工程的实际情况分析，填埋场上游及附近没有地表径流分布，也没有大片农田，填埋场地势高于当地地下水位，故综合分析该厂垃圾渗滤液主要来源为降水降雪，垃圾中原有水分，覆盖材料中水分及降解中产生的水分。

在垃圾渗滤液的产生过程中，由于垃圾中原有的、以及垃圾降解后产生的污染物经过溶解、洗淋等作用进入垃圾渗滤液中，以致垃圾渗滤液污染物浓度特别高，而且成分复杂。

包括有机物、无机离子和营养物质，其中主要是氨、氮和各种溶解态的阳离子、重金属、酚类、丹类、可溶性脂肪酸及其它有机污染物。

当填埋场处于初期阶段是，渗滤液的pH值较低，而COD、BOD5、TOC、SS、硬度、挥发性脂肪酸和金属的含量很高；当填埋场处于后期时，渗滤液的pH值升高，而COD、BOD5、硬度、挥发性脂肪酸和金属的含量明显下降。

但随着堆放年限的增加，垃圾渗滤液中氨氮浓度会逐渐升高。

1.3渗滤液水量及水质
由于垃圾填埋场产生的渗滤液量的大小受降雨量、蒸发量、垃圾自身特性及填埋结构等多种因素的影响，并且垃圾填埋场是一个敞开的作业系统，因此渗滤液的产量受气候、季节的影响非常大，想要准确预测其水量特别困难，只能通过数学模型大致估算。

参考调研数据得知该厂日均处理处理垃圾渗滤液水量为5000m3此为平均流量，设工作时制为24h/d，受降水量和每日垃圾产生量和服务年限内城市人口变化的影响，取废水排放不均匀系数K=1.5，则设计进水量（即最大流量）
Q=Q0*K=5000*1.5=7500m3/d,
故该渗滤液设计处理规模为7500m3/d，处理厂占地规模约20000m3
由填埋场水质抽样检测结果及《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）规定的排放限值经分析得出该厂进出水水质指标如下表所示：
埋场污染控制标准》（GB16889-2008）二级排放标准，该设计方案要求垃圾渗滤液达标排放，不对周围环境及地下水产生较大危害，达到环保部门要求。

1.4 设计依据
➤《中华人民共和国环境保护法》
➤《中华人民共和国水污染防治法》
➤《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》（建标[2001]）
➤《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）二级排放相关标准和规范➤《生活垃圾填埋场环境监测技术要求》（GB/T18772-2002）
➤《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）
➤《给水排水构筑物施工及验收规范》（GBJ141-90）
➤《构筑物抗震设计规范》（GBJ50191-93）
➤《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》（GJJ17-88）
➤用户提供的相关污染现状监测结果及特殊要求
➤污水处理站规划用地的地勘资料及当地天气情况
1.5设计原则
（1）在填埋场总体规划的指导下，根据本建设项目的规划布局，结合原有的处理工艺及设备，力求与周围环境总体规划相协调。

（2）充分考虑垃圾填埋场渗滤液废水中污染物浓度高，水质水量多变及渗滤液随垃圾填埋场的“年龄”变化的特点，选择技术先进、工艺可靠，性价比高的工艺；
（3）在工艺设计中采用完善的设施和设备来消除垃圾渗滤液处理时产生的臭味、飞沫、重金属等二次污染问题，在处理站运行中保证清洁、安全、无二次污染。

设备运行简单，以操作维护方便，利于管理为原则
（4）切合实际，正确掌握设计规范和标准，优化工艺技术，合理选用优质、高效的处理设备和设施，使先进性和可靠性有机的结合起来。

（5）在确保出水稳定达标的前提下，尽可能地节省投资，采用高效节能设备，减少占地面积和降低运行费用，延长使用寿命，调整好一次性投资与运行费用、水质要求之间的比例关系
2.渗滤液处理工艺简介及方案比选
垃圾渗滤液水质成分十分复杂且多变，普通的污水处置方法并不适用。

区别与普通废水，处理垃圾渗滤液废水应注意的几个问题：
高有机负荷：渗滤液中COD
Cr 和BOD
5
浓度高，要求处理构筑物的有机负荷高，
水力停留时间长，所以构筑物的容积要设计的相应大一些，以满足降低COD
Cr
和
BOD
5
的要求。

重金属：渗滤液中还含有相当高的金属含量，如采取生物处理系统，对微生物有强烈抑制作用，长时间运行，会导致污泥中的无机物含量增加，影响系统正常运行，故须先调pH值使重金属离子沉淀，这个在设计时需要充分考虑。

氨氮：渗滤液中氨氮浓度随填埋时间的增加而相应增加且多以氨氮形式存在，约占40%-50%。

氨氮含量太高，使微生物营养元素比例严重失调，仅靠硝化细菌和反硝化细菌脱氮不仅不能去除，反而会影响处理系统的正常运行，因此，在渗滤液进入生化处理前常需用物化法脱氮，添加磷元素，若在缺水地区需对渗滤液回收利用时，应对其脱盐处理。

同时渗滤液的色度和臭味也是在设计中需要考虑的一个很重要的因素。

垃圾渗滤液同大多数污水一样，处理方法包括生物法和物化法，但是垃圾渗滤液有有机物含量高，成分复杂等特点，物化法处理起来成本相对较高，所以通常会使用生物法做主要处理手段，大量的去除渗滤液中的有机物和含氮化合物，当渗滤液经过一系列生化处理后其可生化性会大大降低，这时水中含有的难降解成分，采用物化处理技术将会有较好的处理效果，在COD为2000～4000 mg/L 时，物化方法的COD去除率可达50%～87%，处理效果好且出水稳定，因此物化法作为一种预处理或者后处理的手段可大大提高污水的出水水质，彻底实现渗滤液的无害化污水处理。

2.1.生物法
1.好氧生物处理
利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。

微生物利用水中存在的有机污染物为底物进行好氧代谢，经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处理。

污水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。

1.1活性污泥法：
活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理技术，它主要利用悬浮生长的微生物絮体来降解废水中有机物；利用含微生物的絮状污泥去除废水中的溶解性及颗粒态有机物；利用静置沉淀去除工艺流程中的MLSS，产生含悬浮固体物低的出水；部分浓缩污泥由沉淀池重新回流至生物反应池；利用剩余污泥控制污泥停留时间，使其达到所需值。

活性污泥法对渗滤液中易降解有机物具有较高的去除率，但是活性污泥法处理垃圾渗滤液的出水效果受温度影响较大，同时对中老期渗滤液的去除效果不理想。

1.2 生物膜法：
生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力。

在生物膜法中，生物膜主要是由细菌(好氧菌、厌氧菌和兼性菌)菌胶团和大量真菌菌丝组成，由于生物膜是生长在载体上，微生物停留时间长，诸如硝化茵等生长世代期较长的微生物也能生长。

同时生物膜上还可以生长一些微型动物、藻类以及昆虫等，使得生物膜上生长繁育的生物类型极为丰富，种类繁多，食物链长而复杂。

因此生物膜法具有抗水量、水质等负荷冲击，同时也有利于水中需较长停留时间的氨氮等的去除。

1.3 SBR
SBR也称间歇曝气活性污泥法或序批式活性污泥法，是一种间歇运行的污水
处理方法。

与传统的活性污泥法相比，SBR去除污染物的机理相似，只是运行方式不同。

SBR工艺采用间歇运行方式，污水间歇进入处理系统并间歇排出。

系统内只设一个处理单元，该单元在不同时间发挥不同的作用，污水进入该单元后按
顺序进行不同的处理，最后完成总的处理被排出。

一般说来，SBR的一个运行周期包括进水期、反应期、沉淀期、排水期、闲置期五个阶段。

排泥可在排水器或闲置期进行。

SBR方法可通过时间控制，在一个单池内完成进水、厌氧搅拌、充氧曝气、沉淀、排水等过程，具有较强抗冲击负荷能力，同时可根据渗滤液水质复杂多变的特点，灵活地调整工艺参数，并且厌氧与好氧的交替进行，可以达到较好的脱氮除磷效果。

1.4 MBR
膜生物反应器，是由膜分离和生物处理结合而成的一种新型，高效的污水处理技术。

其起源是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池，进行固液分离，分离效果远远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用，实现了污水资源化。

由于膜的高效截留作用，是微生物完全截留在生物反应器中，实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥泥龄（SRT）完全分离，运行控制灵活稳定。

并且MBR将传统污水处理的曝气池和沉淀池合二为一，可以大大减少占地面积，节约土建投资。

有利于硝化细菌的繁殖和截留，提高氨氮去除率和难降解有机物的降解效率，且污泥排量小，减少后期处理压力。

2.厌氧生物处理
厌氧生物处理工艺是指各种没有氧气和硝态氮参与的废水生物处理系统，是利用厌氧微生物将基质中结构复杂的难降解有机物先分解为低级、结构较为简单的有机物，在无需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，再由甲烷菌将有机物分解为甲烷、二氧化碳和水等终产物。

厌氧生物处理技术包括上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧间歇性序批式反应器(ASBR)、厌氧折流板反应器(ABR)和厌氧生物滤池等。

2.1上流式厌氧污泥床(UASB)
作为一种高效厌氧反应器，当反应器运行时，废水以一定流速从底部布水系统进入反应器，通过污泥床向上流动，料液与污泥中的微生物充分接触并进行生物降解，生成沼气，沼气以微小气泡的形式不断放出。

随着产气量增加，这种搅拌混合作用加强，减少了污泥中夹带的气体释放的阻力，气体便从污泥床内突发性逸出，引起污泥床表面略呈沸腾流化状态。

沉淀性能不太好的污泥颗粒或絮体在气体的搅动下，于反应器上部形成悬浮污泥层。

气、水、泥混合液上升至三相分离器内，沼气在上升过程中碰到反射板受偏折，穿过水层进入气室，由导管排出反应器。

脱气后的混合液进入上部静置的沉淀区，在重力作用下，进一步进行固、液分离，沉降下的污泥通过斜壁返回至反应区内，使反应区内积累大量微生物，澄清的处理水从沉淀区溢流排出。

由于在UASB反应器中能培养得到一种具有良好沉降性能和高比产甲烷活性的颗粒厌氧污泥因而使其具有一定的优越性。

2.2厌氧间歇性序批式反应器(ASBR)
通过一个反应器实现去除废水中有机物和截留固体颗粒物的双重功效，由于其工艺灵活性较大、可在同一反应器实现多工况运行，无需额外的澄清池、无短流，接近理想化的沉淀条件，使得其非常适合填埋场渗滤液本身量、质变化较大的特点。

2.3厌氧折流板反应器(ABR)
被称为第三代厌氧反应器，其不仅生物固体截留能力强，而且水力混合条件好。

ABR反应器中使用一系列垂直安装的折流板使被处理的废水在反应器内沿折流板作上下流动，借助于处理过程中反应器内产生的沼气反应器内的微生物固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉淀运动，而整个反应器内
的水流则以较慢的速度作水平流动。

由于污水在折流板的作用下，水流绕折流板流动而使水流在反应器内的流径的总长度增加，再加之折流板的阻挡及污泥的沉降作用，微生物固体被有效地截留在反应器内。

2.4 厌氧生物滤池
厌氧生物滤池是一种内部装微生物载体的厌氧反应器，由于微生物生长在填料上，不随水流失，所以AF有较高的污泥浓度和较长的泥龄。

厌氧滤器中一个重要介质就是滤料，滤料可以使微生物附着生长，但主要的作用是截留悬浮生长污泥。

AF反应器具有良好的运行稳定性，能适应废水浓度和水力负荷的变化而不致引起长时间的性能破坏，可在低pH值和含毒物条件下稳定运行，而且再启动迅速，其缺点是布水不均匀、填料昂贵且易堵塞。

1)厌氧与好氧结合处理
与厌氧法相比，好氧处理消耗大量的动力能量，且废水COD浓度越高，好氧法耗能越多；好氧处理时有机物转化成污泥的比例远大于厌氧法，因此污泥处理和处置的费用也高于厌氧法；好氧处理时污泥的生长量大，所以对无机营养元素的要求也高于厌氧法,对于含磷浓度较低的垃圾渗滤液需投加必要的磷。

而厌氧工艺处理时间长、占地面积大，单纯厌氧工艺处理效果不佳，鉴于以上原因，对高浓度的渗滤液一般都采用厌氧—好氧两者结合处理工艺。

4．土地处理法
土地处理是由常规的污水灌溉发展起来的，对以有机物为主的废水可以起到水肥合一、综合利用的效果。

土地处理系统主要是利用土壤的物理、化学与生物化学作用，借助于土壤—微生物—植物等陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能，将污水中污染物去除，使之转化为新的水资源，达到重新回收利用的一种较为新颖的污水处理方法。

4.1 回灌处理
渗滤液回灌处理技术是指采用适当措施，将从填埋场底部收集到的渗滤液，经一定方式预处理或直接利用动力设施重新打到填埋场覆盖层表面或覆盖层下部，利用填埋场覆土层及各年龄段垃圾的物化以及生物降解作用对渗滤液进行处理的一种方法。

渗滤液回灌技术是把填埋场作为一个以各年龄段垃圾为填料的生物滤床。

当渗滤液流过覆土层和垃圾层时，发生一系列生物、化学和物理作用，使渗滤液中的有机物、重金属、无机胶体等物质，通过机械拦截吸附络合、菌合和离子交换等作用被截留，并通过覆土层及各年龄段垃圾表面所富集的各种菌胶团和土著细菌等微生物的作用，降解成为稳定和半稳定物质，同时由于蒸发作用，回灌过程也间接达到了渗滤液减量的效果。

土地处理技术虽然想法很好，但由于其处理效率不高，处理成果不明显且耗时长，通常需要较大场地等劣势，通常并不用于实际工程实践。

2.2物理化学法
1．混凝处理技术
混凝处理目的是通过外加混凝剂使水体中不能直接通过重力去除的微小杂质聚结成较大的颗粒，迅速得到沉降，从而使水澄清。

一般来说，单纯依靠混凝来去除渗滤液中的COD到一定的排放标准是不大现实的，因为混凝处理一般对于大分子有机物(大于3000Da)具有良好的效应，而渗滤液除了大分子物质外，还有很大一部分物质是由小分子物质组成，新鲜渗滤液中小于1000Da分子量的物质占将近80%。

因此，混凝处理一般可用作渗滤液的预处理或者是深度处理。

2.氨吹脱工艺
吹脱工艺主要在吹脱塔进行，污水由淋水管洒向网状填料，污水自上而下流，
空气自下而上上升，形成气液相逆流。

向污水中投加石灰，将pH 值调整至11～
12，然后用泵提升进入吹脱塔，氨氮去除率可达到80％以上。

垃圾渗滤液作为
一种特殊废水，由于含有高浓度的氨氮，高浓度的氨氮会对生物处理带来很强的
抑制作用，吹脱作为一种高效、经济的脱氮方法，在垃圾渗滤液处理中得到了广
泛的应用。

垃圾渗滤液中氨氮大多以氨根离子和氨分子两种形态存在，它们之间
存在平衡关系，随着pH 值的升高，平衡向氨分子移动，当pH 值达到11时游离
氨分子比例达到90％以上，pH 值再上升时平衡基本不变，再用吹脱的方法，即
鼓风机将空气(载气)通入水中，使之相互充分接触，使水中游离氨分子穿过气液
界面，向气相转移，逸出水面，从而达到脱氮目的，氨吹脱可以有效降低后续生
物处理的有机负荷。

3.膜分离技术
随着经济水平的提高和人们环境意识的增加，膜处理工艺在渗滤液尾水和老
龄渗滤液处理中的应用越来越广。

反渗透是一种离子/分子水平的物理分离技术，
在压力作用下使渗滤液中的水分子通过半透膜，可以有效地除去其中的细菌、悬
浮物、有机污染物、重金属离子、氨氯等污染物质，从而确保出水水质完全符合
国家一级排放标准。

和其它方法相比，反渗透法具有出水水质稳定、操作简便、
占地面积小等优点，因此越来越多地被用来处理生活垃圾渗滤液，日益成为垃圾
渗滤液处理的主流技术。

2.3.垃圾渗滤液处理的方案介绍及方案比选
2.3.1方案介绍
方案一：预处理+氨吹脱+UASB+SBR+消毒除臭
1.工艺流程简图:
出水
2.方案原理说明：
本方案首先采用格栅去除较大悬浮物保证后续处理顺利进行，然后使均匀配
水后的废水流入上流式厌氧污泥床，可以大大提高污水的可生化性，改善其可生
化性差的不利特性，作为一种高效厌氧反应器，当反应器运行时，废水以一定流
速从底部布水系统进入反应器，通过污泥床向上流动，料液与污泥中的微生物充
分接触并进行生物降解，生成沼气，随着产气量增加，这种搅拌混合作用加强，
减少了污泥中夹带的气体释放的阻力，气体便从污泥床内突发性逸出，引起污泥
床表面略呈沸腾流化状态。

气、水、泥混合液上升至三相分离器内，沼气在上升
过程中碰到反射板受偏折，穿过水层进入气室，由导管排出反应器。

脱气后的混
合液进入上部静置的沉淀区，在重力作用下，进一步进行固、液分离，沉降下的
污泥通过斜壁返回至反应区内，使反应区内积累大量微生物，澄清的处理水从沉
淀区溢流排出。

出水经混凝沉淀和pH 调节进入氨吹脱塔，以这样简单高效的方
式去除水中的氨氮，降低后续处理的压力，然后通过一个序批式反应器，对污水进行进一步的处理，并且保证出水稳定，部分上清液的回流可适度调节水中有机物浓度，提高系统的抗冲击能力及稳定性。

最后对出水进行消毒和吸附，保证出水无臭无嗅，色度达到排放标准。

3.方案优缺点：
1)对于垃圾渗滤液氨氮含量高，本方案采用的是氨吹脱的方式，去除效率高且
工艺简单，管理操作方便，并且氨吹脱塔设置在SBR池前面，可以大大降低后期处理的负荷，提高效率。

2)本方案主体工艺采用的是UASB方案，有良好的气液固分离条件，沉降性能
好，出水清澈，且产生沼气，同时起搅拌作用，帮助污水与活性污泥更充分接触，提高处理效率。

污泥床污泥浓度高，有机负荷高，能大大降低污水的有机物浓度，大大提升其可生化性，保证后续工艺更好进行。

同时一定程度去除氨氮，减轻氨吹脱塔的处理压力，降低成本。

3)UASB与传统好氧工艺相比处理费用低，电耗省，投资少，占地面积少，水力
停留时间短。

且污泥产量低，能够回收生物能沼气。

4)SBR将沉淀与反应器集中在一个反应池能进行，大大减小占地面积，工艺简
单，并且无需污泥回流，节省运行费用。

运行方式灵活，脱氮除磷效果好，有良好的污泥沉降性能，因为是理想的推流反应器，有明显的污泥浓度梯度，不易发生污泥膨胀。

处理效果稳定，能够承受水质水量的波动，这一点很适合垃圾渗滤液的水质特点。

5)不过此次工程处理水量较大，采用SBR水力停留时间过长，日处理水量少，
故要满足工程要求则需要扩大反应池容积，处理效率低，需加以改进。

方案二：预处理+ABR+氨吹脱+MBR+臭氧氧化
1.工艺流程简图
出水
2.方案原理说明
本方案主体是氨吹脱加上ABR（厌氧折流板反应器），用化学药剂调节pH 后在吹脱塔中以氨气排出的方式大大降低水中氨氮，简单高效。

ABR反应器由若干组垂直折流板分为若干隔室，在处理高浓度污水时，前面的隔室以水解菌为主，后面的菌以产甲烷菌为主，各个隔室条件不同，为不同种微生物创造了适宜的生存环境，由于垃圾渗滤液中成分复杂，需要不同微生物处理以达到最优效果，所以此法在这方面很适合垃圾渗滤液的处理。

废水在反应器沿导流板做上下折流流动，逐个通过各个反应室，并与反应室内颗粒或絮状污泥多次充分接触，从而使废水中有机物得以降解。

就一个反应器而言，因沼气搅拌，水流流态基本完全混合，但各个反应其实串联的，故相当于若干完全混合的反应器串联，理论上比完。