500吨每天MBR生活污水处理方案.docx
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500吨每天MBR生活污水处理方案
５00吨/天生活污水处理
设
计
方
案
日期：
2012年11月1日
一、工程概况ﻩ２
二、设计标准及规范2
三、设计原则2
四、设计范围ﻩ3
五、设计条件3
5.1进水水量、水质ﻩ3
5．2.、出水水量、水质ﻩ3
六、工艺流程及说明3
6.1工艺流程图３
６.２工艺流程说明ﻩ3
7．1 调节池ﻩ９
7.３MBR膜池11
７．4清水池ﻩ1４
７.5污泥池１4
７．６设备房ﻩ14
八、运行费用１4
8.1电力消耗ﻩ14
8.2运行成本分析ﻩ１4
九、控制系统ﻩ15
十、工程预算ﻩ15
10.1土建投资15
10.2设备投资16
十一、处理效果、效益分析17
１1.1处理效果分析ﻩ17
11.2环境效益和影响分析ﻩ１７
十二、售后服务ﻩ17
一、工程概况
略
二、设计标准及规范
《室外排水设计规范》ﻩﻩﻩﻩ（GＢＪ1４-87）
《建筑给水排水设计规范》 （GBJ15－88）
《污水再生利用工程设计规范》ﻩﻩ （ＧB/Ｔ503３5-20０2）
《工业建筑防腐蚀设计规范》 （GB5004６-95）
《建筑结构荷载设计规范》 （GBJ9-87）
《给水排水工程结构设计规范》 （ＧBJ69-84）
《工业企业噪声控制设计规范》 （GBＪ87-８5）
《工业与民用供配电系统设计规范》ﻩ（ＧＢ50052-95）
《低压配电装置及线路设计规范》 （GB５0054－９5）
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》ﻩ（ＧB500６0－92）
《通用用电设备配电设计规范》 （GB５005５-9３）
《污水综合排放标准》ﻩﻩﻩﻩ（GB8９７8-199６）
《城市污水处理厂污水污泥排放标准》ﻩﻩﻩ（CJ3０25-９3）
《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》（CＪJ31-89）
《工业企业设计卫生标准》 ﻩ（TJ36-79）
膜生物反应器相关技术规程
三、设计原则
采用技术先进，运行可靠，操作管理简单,适用于当地区的工艺,使先进性和可靠性有机地结合起来。
采用目前国内成熟先进技术，尽量降低工程投资和运行费用。
平面布置和工程设计时，布局力求合理、通畅尽量节省占地。
污水处理设施应尽量使操作运行与维护管理简单方便。
为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平,降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件。
采用现代化技术手段,实现自动化控制和管理,做到技术可靠、经济合理。
尽量减少废水提升高度和提升次数，以节约能源。
四、设计范围
本设计主要对污水处理工艺流程、处理构筑物及相关设备进行设计。
五、设计条件
5.1进水水量、水质
根据生活污水的经验数据，进水水质按下表设计。
Q=400t／ｄ．
表１：
进水水质
单位:
mｇ／L
污染物
化学需氧量（CODCｒ）
生化需氧量（BOＤ5）
氨氮（NH3-N）
悬浮物（SS）
ｐＨ
排放浓度mg/L
400
2０0
30
2５0
6-9
5.2.、出水水量、水质
出水达到生活杂用水水质标准（见表2）
表２:
出水水质
单位：
mg／Ｌ
污染物
化学需氧量（ＣＯDＣr）
生化需氧量（ＢOD5）
氨氮（NH3-Ｎ）
悬浮物（ＳS）
pH
排放浓度mｇ／L
5０
10
8
10
6-9
六、工艺流程及说明
6．1工艺流程图
此工艺流程仅做参考，以实际构筑物为准。
６.２工艺流程说明
污水经调节池调节水量、均化水质后通过污水提升泵进入缺氧池,利用缺氧微生物的降解能力将污水中较难分解的有机高分子污染物分解成较易分解的有机低分子污染物,同时通过将MＢR膜池泥水混合物回流至缺氧池,依靠原水中的含碳有机物利用缺氧微生物的反硝化作用将氮氨转化为氮气。
缺氧池内混合液自流至MBＲ池，利用好氧微生物将污染物最终分解成二氧化碳和水，并利用好氧微生物的聚磷作用将磷从污水中分离出来，再经平板膜的过滤作用实现泥水混合物的固液分离，从而达到去除有机物、实现脱氮除磷的目的。
6.3技术（设备）特点
MＢR膜生物反应器（Meｍbｒanebｉorｅａctor,MBR）是将膜分离技术和生物反应器的生物降解作用集于一体的生物反应系统。
它以浸没式膜组件替代传统活性污泥法中的二沉池实现泥水分离。
该系统具有处理能力强、固液分离效率高、出水水质好、占地空间小、运行管理简单等特点。
由于膜的过滤作用,微生物被完全截留在生物反应器中，实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。
MBR具有对污染物去除效率高，硝化能力强,出水水质稳定,剩余污泥产量低,设备紧凑，操作简单等优点。
经过缺氧池进行脱氮反硝化后的污水进入膜生物反应池。
进入膜池的污水经硝化细菌的硝化作用实现脱氮作用,同时好氧微生物通过内源呼吸对有机物进行氧化分解而达到降低COD的目的。
浸没安装在膜生物反应池中的MBR平板膜装置对泥水混合液进行过滤处理，进一步去除SS、油、大肠杆菌等。
膜生物反应池运行稳定，清洗周期长，产水能耗低，不需投加混凝剂,助凝剂等化学药剂,降低了运行成本。
膜生物反应池内污泥浓度高,耐冲击性能好，占地面积小，出水水质良好。
（1）平板膜过滤出水原理
图2:
自旋回流过滤示意图
平板膜竖直放置在好氧反应池中，清水及小分子物质（如盐分）在负压引流下垂直膜的表面透过膜,具有一定浓度的活性污泥混合液在曝气的作用下沿平板膜向上流动,并不断冲刷平板膜表面，使污泥不容易在膜表面堆积,从而保持恒定的透水产量。
（2）平板膜结构
图3：
平板膜结构图
具有特殊结构的导流板的最外层是以聚偏二氟乙烯（PVDF）材料制作的具有不对称结构的孔径为0.1微米的滤膜,经过滤膜过滤的清水从出水口被负压吸出或重力自流，工程中一般采用负压抽吸的方式。
（3）平板膜组件的构造
图4：
膜组件结构图
平板膜组件主要由曝气系统和膜板支撑框架组成。
曝气系统将从风机输送来的空气通过曝气管进入气水混合空间,经混合均匀后到达膜片部分，保障每一片平板膜均匀地获得气体冲刷力;膜板支撑框架通过导轨支撑膜板，使每块平板膜的空间距离一致,通过集水管把每块平板膜的出水联接在一起。
膜元件可以每张取出,检查和互换都很容易。
（4）膜组件的曝气系统
膜组件的曝气主要有两方面的作用:
a、连续不断地曝气对膜面起冲刷作用，这样就可以最大可能的减少通过过滤作用在膜面上形成的滤饼层，尽量降低膜的污染。
ｂ、为微生物提供足够的氧气,满足微生物新成代谢的条件。
膜组件中的曝气管路系统如下图所示
图4：
曝气管路系统图
曝气管冲洗方法:
（1）自吸泵停止运行。
（2）打开清洗用阀门Ｖ２。
通过该操作使曝气管中的污泥逆流进入V2阀控制的放空管路,同空气一起被排放。
（３）保持阀门V2开一段时间后关闭阀门Ｖ2，如果曝气稳定则曝气系统已经正常,若曝气仍然不均匀重复上面的操作。
（4）自吸泵开启重新启动MBR系统
DF浸没式平板膜组件通常采用恒流量间歇出水方式运行,这是因为连续出水会加快混合污泥在膜表面堆积，形成滤饼层。
采用间歇出水方式将大大改善这种状况。
当停止抽吸时，膜两侧的压差减少，以致降低为零,停止产水期间，曝气风机正常运行,堆积在膜表面的污泥在气泡和向上涌动的液流的搅动下脱落，达到清洗的效果。
使用膜生物反应器处理污水时,一般按照以下方式运行:
抽吸出水时间8分钟，空曝时间2分钟，上述抽停时间循环往复。
（6）平板膜的清洗
当平板膜在膜池内运行较长的时间,膜表面发生了污染，会使抽吸压力上升,如果不采取措施会导致产水量下降，因此必须进行清洗使膜性能恢复。
清洗的方式包括“在线化学清洗”、“离线物理清洗”和“离线化学清洗”。
A．在线化学清洗
膜组件设置在池内的状态下，也可使药液进行清洗。
而且多组件一起运行的情况下，也可对单组件或多个组件进行在线清洗。
一般在线化学清洗周期为3~4个月。
<1>清洗原理如下:
图7:
在线化学清洗图
<2>在线化学清洗药液：
碱清洗:
根据工程安装平板膜的数量首先确定安装清洗装置，连接清洗管路。
DF１50单片膜元件计算,每片膜约需５L的０.5%次氯酸钠溶液浸泡3-5小时。
酸清洗：
按0.1%配比草酸溶液,浸泡3-5小时。
<3>在线化学清洗方法:
（ａ）关闭出水管阀门③,开启阀门①及阀门②,将清洗液从高位水箱由漏斗注入抽吸管道至膜元件；
（b）注入清洗液为5L/片，注满后关闭阀门②，碱洗液浸泡 3~5小时即可;
（c） 浸泡完毕后关闭阀门①，重新开启阀门③，开启设备正常出水。
若漏斗设置于室外,在不使用时需加盖，防止脏物跟随清洗液进入抽吸管影响正常运行。
Ｂ．物理清洗（一般不需要）
当在线化学清洗无法解决问题时，需将膜元件从组件中取出,用高压水枪冲洗膜表面。
C.离线化学清洗（一般不需要）
膜元件经过物理清洗后,再置于专用容器中,投加清洗剂，浸泡5小时,可使滤膜的过滤能力得到有效的恢复。
七、各处理单元功能及技术参数
7.１调节池
用来收集生活污水，同时兼作污水提升泵集水池。
该池具有调节水量、均化水质，提高整个处理系统抗冲击性能的功能。
池底采用穿孔曝气，起搅拌作用,用来均和水质,防止ＳＳ下沉池底。
单池有效容积（ｍ³）：
800０×5000×4５00
停留时间:
8h
材质:
钢砼
数量：
1座
配置:
（1）格栅
主要用于拦截大颗粒的固体物质及漂浮物，防止以上物质堵塞水泵叶轮及划破MBR膜池里的平板膜。
栅距：
2mm
（2）污水提升泵:
型号：
５0ＱＷ２0－15-1.5
流量：
20 ｍ3/h,
扬程：
１5m
功率:
1.5Kw
数 量：
2台（1用１备）
（3）预曝气系统
材质:
UＰＶＣ
数量：
一套
方式：
穿孔曝气
（4）液位控制系统
采用浮球液位控制实现工艺的自动控制，浮球开关不含导致故障发生和波纹管、弹簧、密封等部件。
而是采用直浮子驱动开关内部磁铁,浮球开关的简捷的杠杆使开关瞬间动作。
浮子悬臂角有限位设计，防止浮子垂直。
浮球液位开关是一种结构简单、使用方便、安全可靠的液位控制器。
它比一般机械开关速度快、工作寿命长；与电子开关相比,它又有抗负载冲击能力强的特点,一只产品可以实现多点控制。
型号：
FＫ型
数量：
2套
７.2缺氧池
主要作用是依靠污水中的有机物做为碳源将回流至该池泥水混合物中的硝酸盐、亚硝酸盐利用反硝化细菌的反硝化作用转化为氮气,从而实现脱氮作用，同时由于脱氮时也消耗了污水中的有机物所以也降低了ＣOD。
有效尺寸：
长×宽×高（mm）:
５000×3０0０×45００
单池有效容积（m³）:
60m³
停留时间:
3.０h
材质：
钢结构
数量:
1座
配置：
（1）填料
型号:
YID-150
材质:
PＰ
数量:
4５m3
（2）填料支架
材质：
Q23５螺纹钢防腐
数量：
３0m2
（３）曝气系统
材质：
UPVC
数量：
一套
方式:
穿孔曝气
7.３MBＲ膜池
MＢR膜池既实现了MBR膜支架的安装，又是传统意义上的好氧池,同时又利用MBＲ平板膜的泥水分离特性实现了泥水分离。
所以MBR膜池是本工艺的核心部分。
首先好氧微生物在氧气的作用下，以好氧池里的有机物作为碳源维持正常的生命活动,另一方面硝化菌将氨氮转化为硝态氮，为反硝化提供必要的前提条件。
膜生物反应器（MembraneBｉoreactor，MBR）是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺，它用膜组件代替传统活性污泥法中的二沉池，大大提高了系统固液分离的能力,从而使系统出水水质和容积负荷都得到大幅度提高，出水可以作为中水回用。
由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在生物反应器中,实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。
ＭBＲ具有对污染物去除效率高,硝化能力强,出水水质稳定,剩余污泥产量低，设备紧凑，操作简单等优点,应用与处理量大面广的有机生活污水，实现污水资源化具有很大的潜力
有效尺寸：
长×宽×高（mm）：
8000×30０0×4500
单池有效容积（m³）:
96m³
停留时间:
6.0h
材质：
钢结构
数量:
１座
配置：
（1）DF１50-１３０膜组件
型号:
ＤF15０－13０
有效膜面积（m²）:
19５
外形尺寸:
长×宽×高（ｍm）：
21０0×６０５×2500
数量（组）:
８
曝气量：
膜组件需要的曝气量Q=n.q
n：
膜片数量（片）
ｑ:
单片膜所需要的空气量（Ｌ/ｍin）,对于DＦ1５0取 q=1０Ｌ／min.
则:
Q＝１０40×１0=１0.4m３/miｎ
（2）出水泵
根据日处理水量及运行方式可以推算出所需抽吸泵的类型，以抽停时间比为8分钟比2分钟为例，Q 抽吸=Ｑ 日／２4×1０/8/N。
Q抽吸:
抽吸泵流量
Q 日：
日处理水量
Ｎ：
所选的泵的数量
*一般要求抽吸泵吸上真空高度为6m。
即:
Q抽吸=５00／24×10/8=26m３/h
出水泵前一定要安装负压真空表（观察平板膜污染的程度）、阀门（控制出水流量），膜组件正常运行的负压为0-3０KPa,负压超过或接近30KPa时膜元件属于严重污染，则需要清洗。
自吸泵后一定要安装出水流量计,确定膜组件的出水水量。
出水泵参数:
型号:
GMＰ3２-6５
流量：
Q=25ｍ3/h
扬程:
H=9m
功率：
１.5ＫW
数量:
２台（一用一备）
（3）鼓风机
型号：
ZSR-150
风量：
Ｑ=1６．０7ｍ3/min
风压:
P=0.045MＰa
功率:
２2ＫW
数量:
2台（1用１备）
（4）液位控制系统
采用浮球液位控制实现工艺的自动控制,浮球开关不含导致故障发生和波纹管、弹簧、密封等部件。
而是采用直浮子驱动开关内部磁铁，浮球开关的简捷的杠杆使开关瞬间动作。
浮子悬臂角有限位设计，防止浮子垂直。
浮球液位开关是一种结构简单、使用方便、安全可靠的液位控制器。
它比一般机械开关速度快、工作寿命长；与电子开关相比，它又有抗负载冲击能力强的特点，一只产品可以实现多点控制。
型号:
FK型
数量：
2套
（5）污泥回流泵
型 号：
50ＱW10－15-0.75
流量:
1０m３/h,
扬 程:
1５m
功 率：
０.75KW
数 量:
2台（1用１备）
（6）清洗系统
当平板膜在膜池内运行较长的时间，膜表面发生了污染，会使抽吸压力上升,如果不采取措施会导致产水量下降,因此必须进行清洗使膜性能恢复。
清洗的方式包括“在线化学清洗”、“离线物理清洗”和“离线化学清洗”。
〈1〉次氯酸清洗（采用重力滴入）
ａ） 清洗药箱:
清洗药箱容积：
6.0m３
７.4设备房
１） 主车间
MＢR一体化设备均放在主车间里,保证设备正常运行。
有效尺寸：
长×宽×高（mｍ）以现场实际尺寸为准
数量：
1座
2）辅助用房
主要用于安装鼓风机、出水泵、控制系统、清洗药剂及现场工作所必须的工具。
有效尺寸：
长×宽×高（mm）6000×４0００×3500
材质：
钢结构
数量:
1座
八、运行费用
8.1电力消耗
表３：
机电总功率表
序号
名称
规格型号
数量
装机容量（ＫW）
实际运行功率（KＷ）
1
污水泵
50QW20-15-１.5
2台
2×1.５=3．0
1.５
２
出水泵
ＧMP32-６5
2台
２×1．5=3.0
１．5
３
回流泵
50QW10-15-0.7５
２台
2×０.７5=１．５
0.75
4
鼓风机
ZＳＲ-150，N=22kw
2台
2×２2=44.0
22.0
５
合计
8.２运行成本分析
直接运行成本按电耗和药剂消耗计算
1.、电费（按0．5元/KW·h计）
功率因子取０.8则：
２5.75×24×0.５×0.8÷500=0．3４9元／吨水
２、药剂费用:
（1）次氯酸钠清洗药液费用
该处理工艺中主要用０.5%的次氯酸钠溶液进行化学清洗膜元件,一般情况下膜的清洗周期为两个月,则：
一次需要26Kg分析纯的次氯酸钠大约为６24元，则
６2４÷2÷30÷50０=０.０2元／吨废水
３、人工费
该系统采用自动化控制，一般只需要1个工人即可,工资按２500／月计算。
则直接运行费用合计:
250０×１÷３０÷500＝0.1６
处理每吨废水每天需要的费用为:
０.4９+０．02＋0.16=0.67元
九、控制系统
1、污水提升泵2台，1用1备。
根据调节池液位开关自动运行，低液位停止工作，高液位正常运行，工作6-8小时自动切换。
2、出水泵2台，1用1备。
根据膜反应池液位控制开关自动运行，高液位正常运行且污水提升泵停止工作，低液位自吸泵停止运行，正常情况下以开8mｉn停2mｉn规律运行，工作6-8小时自动切换。
3、真空负压表读数到-３0KPａ时报警并且自吸泵自动停止工作,对膜进行清洗，清洗完成后自吸泵重新启动。
3、鼓风机２台，１用1备。
正常情况下，风机连续运行状态，为延长使用寿命，两台交替使用,工作６－8小时自动切换.
4、污泥回流泵两台，１用1备,根据MBR膜池液位自动控制,与污水提升泵联动。
为延长使用寿命，２台交替使用,工作6－8小时自动切换。
５、电控设备设有自动报警，不但可自动控制,也可手动控制。
十、工程预算
1０．1土建投资
表4：
构筑物参数
人民币：
万元
序号
名称
型号规格
数量
单价
总价
备注
1
调节池
8×5×4．５m
1座
2
缺氧池
5×3×4.5m
1座
3
MBR膜池
9×３×4.5m
1座
4
中水池
排放可以省掉
10.2设备投资
表5:
设备报价表
人民币:
万元
序号
名称
型号规格
数量
单价
总价
备注
1
格栅
栅距2ｍｍ
1台
0.1５
０.15
2
污水泵
50QW２0-15-1．5
２台
０．25
０.50
3
液位控制器
FK型
４套
0.015
０.０6
4
预曝气系统
DN50
１套
０.20
0.２0
UPＶC
5
填料支架
螺纹钢
30ｍ2
0．02
0．60
6
弹性填料
YTD-１50
４５m3
0．01
０.45
7
曝气系统
ＤＮ50
1套
0.20
0.２0
UPVC
8
膜组件
DF150-1３０
８组
7．00
56．0０
１30片／组
9
风机
ZSR150，N＝22kw
2台
３.2０
6.40
10
出水泵
GMP32-6５
2台
0.50
1.00
11
污泥回流泵
50QＷ１0-１5-0．7５
2台
0.2５
0.50
12
次氯酸清洗系统
Ｖ=６.0ｍ３
1只
0.３0
0.30
13
草酸清洗系统
V=6．０m3
１只
0.3０
0.３0
14
真空负压表
－0.１－0Mｐa
1只
０.35
0.3５
信号输出
15
空气流量计
200-1０00m3/h
1只
0．3０
0.３０
16
液体流量计
５-25m3/h
1只
0.10
0.１０
17
管阀件
全套
1．00
1．00
18
控制柜
１套
2.５0
2.5０
19
电线电缆
全套
０.50
０.50
20
小计
21
安装调试费
另计
22
运输费
另计
23
合计
以上报价不包括设备运输费、安装调试费及税费。
十一、处理效果、效益分析
11.1处理效果分析
参数
处理单元
COD（mg／L）
BOD５
（mｇ/L）
SS（mg/Ｌ）
NＨ3-N
（mg／L）
pH
调节池
进水
400
20０
250
3０
去除率
＼
\
30％
\
缺氧池
进水
40０
20０
１７5
30
去除率
40％
４0％
４0％
7０%
MBR池
进水
２４0
１2０
1０５
9
去除率
8０%
9２%
≥95%
20％
清水池
出水
4８
9
5
7
6～9
出水标准
≤50
≤10
≤10
≤8
６～9
11．2环境效益和影响分析
污水处理站建成后，每年可消减COD：
６３吨,BＯD５:
3４．2吨,SS：
43.２吨,NH３-N：
3．96吨。
对减少污染改善环境将发挥重要作用。
十二、售后服务
1、本公司免费为用户提供技术咨询,根据用户要求提供方案设计;
２、积极与业主及设计院配合；
3、施工期间本公司将派专业人员在现场进行监督及配合，保证施工进度及质量;
4、安装调试期间免费为用户代培操作工,直到单独熟练操作为止,免费为用户提供有关操作规程及规章制度；
5、按设计标准及设计参数对设备及处理指标进行验收考核,达不到标准由本公司负责整改，直到达标为止;
6、设备保修一年,终身维修。
在保修期内设备发生故障及时赶赴现场排除,保修期满,本公司定期或不定期每年二次走访用户，维修、检查、指导，发现问题随时解决。
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