MBR-NF-RO工艺处理垃圾渗滤液设计计算

书书书MBＲ+NF/ＲO工艺处理垃圾渗滤液 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 计算丁西明1，李洪君2，李晓尚3，孙月驰1，张亚琳1，汤萌萌1，杜昱1(1．中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津300074;2．国内贸易工程设计研究院，北京100069;3．中环保水务投资有限公司，北京100022)摘要:MBＲ+NF/ＲO工艺是垃圾渗滤液处理的主流工艺，具有处理效率高、运行稳定及出水水质优等特点。但是目前国内没有较为完善的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 、 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，在实际工程建设中，大多数设计单位及环保公司均按照各自的经验公式及设计参数进行计算，误差较大。为此，详细给出了该工艺设计中的具体计算公式和设计参数的选择范围，可供设计人员参考。关键词:垃圾渗滤液;MBＲ;NF/ＲO;设计计算中图分类号:X703文献标识码:C文章编号:1000－4602(2015)04－0072－05DesignandCalculationofMBＲ+NF/ＲOProcessforTreatmentofLandfillLeachateDINGXi-ming1，LIHong-jun2，LIXiao-shang3，SUNYue-chi1，ZHANGYa-lin1，TANGMeng-meng1，DUYu1(1．NorthChinaMunicipalEngineeringDesignandＲesearchInstituteCo．Ltd．，Tianjin300074，China;2．InternalTradeEngineeringDesignandＲesearchInstitute，Beijing100069，China;3．GeneralWaterofChinaCo．Ltd．，Beijing100022，China)Abstract:TheprocessofMBＲ+NF/ＲOisthemainstreamoflandfillleachatetreatmenttechnolo-gy，whichhasmanycharacteristics，suchashightreatmentefficiency，stableoperation，excellenteffluentqualityandsoon．ButtherearenoperfectdomesticstandardsandspecificationsinChinaatpresent．Intheactualprojectconstruction，mostofthedesignunitsandenvironmentalprotectioncompaniesdesignedandcalculatedthisprocessinaccordancewiththerespectiveempiricalformulasanddesignparameters．Therewasalargeerror．Therefore，theselectionrangesofthedetailedcalculationformulaandthedesignparameterswereofferedtoprovidereferencefordesigners．Keywords:landfillleachate;MBＲ;NF/ＲO;designandcalculation1概述垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水，其水质和水量由于受垃圾种类、当地环境及降水量、填埋场容积、填埋时间等诸多因素影响，变化较大。目前我国垃圾渗滤液处理大多采用“生化处理+深度处理”工艺，生化处理的主流工艺是外置式MBＲ，深度处理工艺大多采用“纳滤(NF)+反渗透(ＲO)”。外置式MBＲ+NF+ＲO工艺与其他工艺相比具有处理效率高、抗冲击负荷能力强且出水水质稳定等优点，是垃圾渗滤液处理的首选工艺。例如成都长安、广州李坑、苏州七子山、上海老港以及长沙垃圾填埋场等大型渗滤液处理工程均采用该处理工艺。其中成都市长安垃圾处置场垃圾渗滤液处理工程(1300m3/d)，是国内第一个按照《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889—2008)建设并已稳定运行的大型渗滤液处理工程，其扩容工程(1000m3/d)于·27·第31卷第4期2015年2月中国给水排水CHINAWATEＲ＆WASTEWATEＲVol．31No．4Feb．20152013年建成，目前也稳定达标运行。国内污水处理工程设计基本按照《室外排水设计规范》(GB50014—2006)进行计算，但该规范相关参数选取主要针对城市污水处理，并不适合垃圾渗滤液处理。国内有关垃圾渗滤液处理的标准、规范并不完善，现有的相关规范尚不能作为渗滤液处理的计算依据，各环保公司、设计单位均按照各自的经验公式及设计参数进行计算，致使许多工程建成以后差异较大，处理效果也各不相同。因此，采用合理的计算方法，选取合适的设计参数进行设计计算，对我国垃圾渗滤液处理工程的建设具有重要意义。2外置式MBＲ系统设计计算外置式MBＲ系统是由生物反应池(包括缺氧区和好氧区)和外置式超滤膜组成的高效污水处理系统。该系统具有较强的抗冲击负荷的能力，同时由于膜组件的分离作用，使得生物反应器中的水力停留时间(HＲT)和污泥停留时间(SＲT)完全分开，这样就可以使生长缓慢、世代时间较长的微生物(如硝化细菌)也能在反应器中生存下来，保证了MBＲ除具有高效降解有机物的作用外，还具有良好的硝化、反硝化作用。工程实践证明，MBＲ的COD去除率可达95%以上，氨氮去除率可达98%以上［1］。2.1生物反应池容积计算具有硝化、反硝化功能的生物池由缺氧区和好氧区组成，其计算按照《室外排水设计规范》(GB50014—2006)中的污泥龄法进行计算［2］。①缺氧区(池)容积Vn按下式计算:Vn=0．001Q(NK－Nte)－0．12ΔXVKdeX(1)Kde(T)=Kde(20)1．08(T－20)(2)ΔXV=yYtQ(So－Se)1000(3)式中Q———设计流量，m3/dX———生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度，对于外置式MBＲ系统，一般取12～15gMLSS/LNK———生物反应池进水总凯氏氮浓度，mg/LNte———生物反应池出水总氮浓度，mg/LΔXV———排出生物反应池系统的微生物量，kgMLSS/dKde———脱氮速率，kgNO－3－N/(kgMLSS·d)T———设计温度，取25℃Yt———污泥总产率系数，取0．15～0．3kgMLSS/kgCODy———MLSS中MLVSS所占比例，取0．75So———生物反应池进水COD，mg/LSe———生物反应池出水COD，mg/L②好氧区(池)容积Vo按下式计算:Vo=Q(So－Se)θcoYt1000X(4)θco=F1μ(5)μ=0．47NaKn+Nae0．098(T－15)(6)式中θco———好氧区(池)设计污泥龄，取20～30d，由于渗滤液水质复杂、可生化性较差，设计中可取较高的泥龄F———安全系数，为1．5～3．0μ———硝化菌比生长速率，d－1Na———生物反应池中氨氮浓度，mg/LKn———硝化作用中氮的半速率常数，mg/L0．47———15℃时，硝化菌最大比生长速率，d－1根据成都等相关垃圾渗滤液处理工程设计及运行经验，MBＲ系统生物反应池容积计算采用的关键参数如混合液悬浮固体平均浓度X、污泥总产率系数Yt、设计温度T、好氧区污泥龄θco等宜在以上所列范围内取值。这些参数的取值与城市污水处理设计取值明显不同。2.2需氧量计算生物反应池中好氧区的污水需氧量，包括去除五日生化需氧量、氨氮的硝化和除氮需氧量，其中去除五日生化需氧量是总需氧量的重要组成部分。《室外排水设计规范》规定，去除含碳污染物时，去除每公斤五日生化需氧量可采用0．7～1．2kgO2，该数据是参照国内外研究成果和国内污水厂生物反应池污水需氧量数据综合分析得出的，主要是针对城市污水处理工程。由于垃圾渗滤液的特殊性，污水生化反应池内水温远远高于城市污水处理厂生物池水温，而且污泥龄也远高于城市污水处理厂的泥龄，致使去除每公斤五日生化需氧量的数值也超出了规范的范围，如果按照规范选取，势必导致需氧量计算不准确，进而影响处理效果。·37·www．watergasheat．com丁西明，等:MBＲ+NF/ＲO工艺处理垃圾渗滤液设计计算第31卷第4期生化反应池中好氧区的污水需氧量按下式计算［3］:O2=OC×St+4．57×Nht－2．86×Not(7)式中O2———实际需氧量，即AOＲ，kgO2/dSt———COD去除量，kg/dNht———硝化的氨氮量，kg/dNot———反硝化的硝酸盐量，kg/dOC———去除含碳有机物单位耗氧量，kgO2/kgCODOC包括COD降解耗氧量和活性污泥衰减耗氧量，不同泥龄和不同水温下的OC值见表1，工程设计时可以直接查表。结合垃圾渗滤液的特点，MBＲ系统生化反应池水温一般不低于25℃，泥龄不低于25d，综合考虑去除每公斤五日生化需氧量按1．35～1．50kgO2/kgBOD5计算。鉴于渗滤液水质的特殊性，根据相关工程设计及运行经验，在设计时，宜以COD去除量为计算基数，即OC按1．35～1．50kgO2/kgCOD取值。表1降解含碳有机物单位耗氧量Tab．1Unitoxygenconsumptionofdegradationofcarbonace-ousorganicmatterkgO2·kg－1BOD5水温/℃泥龄/d4810152025100．850．991．041．131．181．22120．871．021．071．151．211．24150．921．071．121．191．241．27180．961．111．161．231．271．30200．991．141．181．251．291．32251．071．211．241．301．331．35301．141．261．291．361．361．38COD去除量按照下式计算:St=fc×Qa×(So－Se)×10－3(8)式中fc———COD负荷波动系数，由于垃圾填埋场大多设置渗滤液调节池，其水力停留时间长达数月之久，因此进入生化处理系统的COD负荷波动极小，取fc=1Qa———平均污水量，m3/d需硝化的氨氮量按下式计算:Nht=24Q［N－0．05(So－Se)］×10－3(kg/d)(9)MBＲ系统采用外置式超滤膜，出水SS接近于零，其含氮量亦按零考虑。反硝化的硝酸盐量按下式计算:NOt=24QNO×10－3(kg/d)(10)式中需反硝化的硝态氮浓度NO按下式计算:NO=N－0．05(So－Se)－Ne(11)式中N———进水总氮浓度，mg/LNe———出水总氮浓度，mg/L按以上公式计算出的实际需氧量O2是在实际水温、气压和混合液溶解氧浓度的污水中的需氧量，而充氧设备的充氧能力是在水温20℃、一个大气压、溶解氧为零的清水中测定的，为了选择充氧设备，必须把O2换算成标准需氧量OS(即SOＲ)，其换算方法可以参照相关设计手册及教科书。对于鼓风曝气，供气量按下式计算:Gs=Os0．28EA(12)式中Gs———标准状态下的供气量，m3/h0．28———标准状态(0．1MPa、20℃)下的每立方米空气中含氧量，kgO2/m3Os———标准状态下生物反应池污水需氧量，kgO2/hEA———曝气器氧的利用率，由于处理渗滤液的MBＲ系统一般采用射流曝气，根据相关工程设计经验，其氧利用率一般按照表2选取表2曝气器氧转移效率Tab．2Aeratoroxygentransferefficiency有效水深/m氧转移效率6．000．2757．000．338．000．36～0．372.3剩余污泥量计算①剩余污泥量(干物质)计算剩余污泥量计算按照《室外排水设计规范》(GB50014—2006)中的污泥产率系数、衰减系数及不可生物降解和惰性悬浮物计算［2］。ΔX=YQ(So－Se)－KdVXV+fQ(SSo－SSe)(13)式中ΔX———剩余污泥量，kgSS/dV———生物反应池的容积，m3Y———污泥产率系数，kgVSS/kgCODKd———衰减系数，d－1XV———生物反应池内混合液挥发性悬浮固·47·第31卷第4期中国给水排水www．watergasheat．com体平均浓度，gMLVSS/Lf———SS污泥转换率，取0．5～0．7gMLSS/gSSSSO———生物反应池进水悬浮物浓度，mg/LSSe———生物反应池出水悬浮物浓度，mg/L②剩余污泥浓度计算MBＲ系统剩余污泥由超滤浓水回流管上接出，该部分计算尚无相关设计手册可供参考。总结相关工程设计及运行经验，处理渗滤液的MBＲ剩余污泥系统详见图1。图1剩余污泥系统示意图Fig．1Schematicdiagramofexcesssludgesystem浓水回流污泥浓度/进水污泥浓度=浓缩因子=1．25;进水流量/浓水回流量=浓缩因子=1．25;进水∶浓水回流∶透过液(流量比率)=5∶4∶1;进水流量=5倍产水流量。剩余污泥浓度按下式计算:Nx=1．25X(14)式中Nx———剩余污泥浓度，g/L浓度为N的剩余污泥量:q=ΔXNx(15)式中q———剩余污泥量，m3/d浓水回流量:Qa=4Q－q(16)式中Qa———浓水回流量，m3/d2.4射流曝气器计算MBＲ工艺处理渗滤液，生物池污泥浓度一般控制在12～20g/L，最高可达40g/L，如此高的浓度，使生物池内的混合液具有很高的粘度，采用常规的微孔曝气器极易堵塞，并且效率低。为保证曝气系统能正常运行，工程中一般采用效率更高的射流曝气系统。运行时废水由曝气器底部进入，空气由曝气器顶部进入，曝气器能使泥水与空气在射流器内强烈地紊动、搅拌、剪切，促使液膜与气膜高频振荡，使气泡直径大幅减小，数目增多，同时也使气液膜变薄，能极大地降低传质阻力，使氧分子更好地从气相转移到液相［4］。总结成都等相关工程设计经验，结合曝气器本身的设备参数，整个曝气系统设计计算如下。射流曝气器数量按下式计算:n=Fπ×Ｒ2(17)式中n———曝气器数量，个F———好氧反应池面积，m2Ｒ———每个曝气器的服务半径，按4．5m计单个曝气器的曝气量按下式计算:Qn=GSn(18)式中Qn———单个曝气器曝气量，m3/h根据曝气量的不同，每个射流曝气器可以分为4～18路喷嘴，单个曝气器的喷嘴数量按下式计算:m=QnQa(19)式中m———单个曝气器喷嘴数量，路Qa———每路喷嘴曝气量，4～8路喷嘴曝气器取50m3/h，9路喷嘴以上曝气器取65～70m3/h循环水泵流量按下式计算:QX=GSr(20)式中QX———循环水泵流量，m3/hr———气水比，取r=42.5外置式超滤计算外置式MBＲ系统采用管式超滤膜，管式膜总面积按膜通量计算:Fc=1000×Qtc×Tc(21)式中Fc———膜总面积，m2Q———设计处理能力，m3/dtc———超滤膜每日工作时间，按22h计算Tc———超滤膜通量，取68L/(m2·h)膜管数量按下式计算:nc=FcFa(22)式中nc———膜管数量，支Fa———单支膜管的面积，取27m2/支·57·www．watergasheat．com丁西明，等:MBＲ+NF/ＲO工艺处理垃圾渗滤液设计计算第31卷第4期3纳滤系统计算纳滤膜总面积按膜通量计算:Fn=1000×Q×kntn×Tn(23)式中Fn———纳滤膜总面积，m2tn———纳滤膜每日工作时间，按22h计算kn———纳滤清液产率，取0．80～0．90(设计经验值)Tn———纳滤膜通量，取18L/(m2·h)纳滤膜数量按下式计算:nn=FnFb(24)式中nn———膜管数量，支Fb———单位膜元件面积，取37m2/支4反渗透系统计算反渗透膜总面积按膜通量计算:FＲO=1000×Q×kＲOtＲO×TＲO(25)式中FＲO———反渗透膜总面积，m2tＲO———反渗透膜每日工作时间，按22h计算kＲO———反渗透清液产率，取0．75(设计经验值)TＲO———反渗透膜通量，取12L/(m2·h)反渗透膜数量按下式计算:nＲO=FＲOFＲ(26)式中nＲO———膜元件数量，支FＲ———单位膜元件面积，取34．4m2/支5结论采用MBＲ+NF/ＲO工艺处理垃圾渗滤液工程设计计算中应注意:①生物池容积、需氧量及剩余污泥量计算按照《室外排水设计规范》(GB50014—2006)中的计算公式进行计算，但要合理确定各设计参数。②根据浓缩因子确定剩余污泥浓度。③通过计算确定射流曝气器喷嘴的路数，并根据气水比确定射流泵的流量。④超滤膜、纳滤和反渗透膜应分别按照各自的设计通量进行计算。参考文献:［1］杜昱，林伯伟，李洪军，等．MBＲ工艺处理垃圾渗沥液的设计参数探讨［J］．中国给水排水，2011，27(10):43－46．［2］GB50014—2006，室外排水设计规范［S］．北京:中国 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 出版社，2006．［3］周雹．活性污泥工艺简明原理及设计计算［M］．北京:中国建筑工业出版社，2005．［4］李君，杜昱，孙月驰，等．垃圾渗滤液处理的常见问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 及解决措施［J］．中国给水排水，2010，26(16):138－140．作者简介:丁西明(1982－)，男，安徽安庆人，硕士，工程师，主要从事给排水和垃圾渗滤液处理工程的设计工作。E－mail:dingximing10@cemi．com．cn收稿日期:2014－08－27·67·第31卷第4期中国给水排水www．watergasheat．com