利用MBR技术污水处理中水回用方案.docx
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利用MBR技术污水处理中水回用方案
冠华车北居住组团项目
污水处理中水回用工程
方案设计
（方案一）
工程号：
WSF1046-1
山东绿泉环保工程有限公司
2010年10月26日
目 录
1公司简介
1.1公司概况
山东绿泉环保工程有限公司座落于风景秀丽的泉城—济南，是一家以水处理、脱硫环保节能技术和装备为核心，集研发设计、施工制造、环保设施运营、技术服务于一体的高科技企业。
公司已通过ISO9001国际质量标准体系认证，2008年荣获山东省金融信用AAA等级企业称号，是山东省环保产业骨干企业，具有国家建设部、国家环境保护部正式颁发的环境工程乙级设计资质证书和国家环保设施运营管理资质证书。
公司内设市场开发部、设计咨询部、工程施工部、工程调试部、生产供应部、设备加工安装部、科技研发部、水处理实验所、售后服务部、人力资源部、财务部、资料档案室等组织机构。
公司组建以来，秉承“责任诚信、创新发展、合作共赢”的企业理念，通过与中国环境科学院、清华大学、山东大学等科研院所水处理和脱硫工程技术专家的密切合作，开发出多项水处理及烟气脱硫除尘核心技术和新产品。
公司总经理兼总工程师周焕祥研究员专业从事环保废水处理工程研发设计三十年，荣获国家及省部级优秀科技奖十多项，发表环保专业论文二十多篇，荣膺“山东省轻工系统专业拔尖人才”称号，兼任中国环保工业协会废水处理技术委员会委员；山东建筑学会给水排水学术委员会副主任委员，山东省给水排水技术情报网常务副理事长，是国内环保科技界知名专家。
由他领衔主持设计的山东银河纸业集团有限公司5万吨m3/d中段废水处理工程项目荣获中国第十届轻工业优秀设计一等奖；山东滨州黄河纸业集团有限公司污染综合治理项目荣获山东省优秀工程勘察设计二等奖；兰陵企业集团总公司1万吨美酒扩建工程项目荣获国家轻工业优秀工程设计二等奖。
1.2企业文化
责任诚信、创新发展、合作共赢
1.3公司精神
严谨、高效、求实、奉献
1.4我们的追求
脚踏实地、稳步发展，为用户提供一流的产品和服务，努力建设在中国环保产业研发领域里具备前瞻性地位的现代化企业，这就是绿泉人的目标和不懈的追求。
1.5核心技术
1、强化型UASB厌氧处理技术
本技术成功应用于山东华狮啤酒有限公司、淄博汇源食品饮料有限公司、太原联合啤酒有限公司等。
2、高浓度废水EGSB厌氧处理技术
本技术成功应用于国内最大的玉米淀粉、结晶糖玉米深加工企业山东西王集团、北京汇源集团冀中汇源食品饮料有限公司、石家庄嘉禾啤酒有限公司等。
3、制浆造纸中段废水处理技术
本技术成功应用于山东华泰纸业股份有限公司、山东银河纸业有限公司、山东德州沪平永发纸业有限公司等。
4、高效移动床生物膜处理技术
本技术成功应用于山东沃源纺织有限公司、济南轻骑铃木摩托车有限公司等。
5、高效生物脱氮除磷城市污水处理技术
本技术成功应用于山东费县污水处理厂、山东平邑污水处理厂等。
1.6其它专用废水处理技术及装备
1、泥膜共生高效生物脱氮处理技术
2、MBR及生物酶增效法废水资源化应用技术
3、异向出水同向流斜板净水装置
4、BAF技术
5、造纸废水深度净化处理技术
6、废水高级氧化与吸附脱色技术
2设计依据和设计原则
2.1 设计依据
2.1.1国家现行的给排水工程设计规范。
2.1.2国家有关环保法律文件。
2.1.3国内生活污水治理技术的科技成果及运行经验。
2.1.4建设单位提供的相关资料及数据。
2.2 设计原则
根据建筑区总体规划布局，结合地形条件和环境要求，统一规划污水处理设施，充分发挥建设项目的效益。
主要遵循以下原则：
2.2.1 结合综合治理，充分发挥建设项目的社会效益、经济效益和环境效益，在保证出水水质的前提下，因地制宜地选择污水处理工艺，采用高效节能技术，力求技术先进可靠、经济合理、管理方便，减少处理成本，节约工程投资。
2.2.2 充分利用现有地形、平面条件，因地制宜，节约用地。
2.2.3 严格按照国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策，结合工程实际，本着技术上先进、可靠，经济上合理可行的原则，采用国内外成熟的工艺路线，确保废水处理“达标”排放。
2.2.4 废水处理工程中的关键设备选用国内外先进节能优质产品，节能降耗并确保工程质量。
2.2.5 系统设计中充分考虑环保“三废”处理，无“二次污染”。
2.2.6科学分析、准确把握本项目废水的特征，有针对性的采取工程措施，确保废水处理工程效益的最大化。
2.3 设计范围
冠华车北居住组团项目污水处理中水回用工程方案设计主要包括以下内容：
2.3.1 总图规划设计
2.3.2 工艺设备设计
2.3.3 土建建（构）筑物设计
2.3.4 其他配套设施设计（给排水、电气、仪表、职业安全、劳动保护等）
2.3.5 流程中各工段去除率分析
2.3.6污水处理运行成本分析
2.4工程设计标准
本污水处理项目的设计、施工必须按照国家的专业技术规范与标准执行。
其规范与标准如下：
★工程设计
《室外排水设计规范》（2006年版）（GB50014-2006）
《室外给水设计规范》（2006年版）（GB50013-2006）
《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）
《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）
《建筑设计防火规范》（2001年版）（GBJ16-87）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2003）
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
《城镇污水处理场附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）
《供配电系统设计规范》（GB50052-95）
《低压配电设计规范》（GB50054-95）
《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）
《工业建筑防腐设计规范》（GB5004b-95）
《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
《地下工程防水规范》（GB50108-2001）
★土建施工
《给水排水构筑物施工及验收规范》（GBJ141-90）
《地下防水工程施工质量验收规范》（GB50208-2002）
《建筑地基基础工程施工及验收规范》（GB50202-2002）
《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）
《建筑防腐蚀工程施工及验收标准》（YSJ411-89）
《钢筋混凝土工程施工操作规程》（YSJ403-89）
《混凝土工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）
《结构吊装、工程施工操作规程》（YSJ404-89）
《特种结构工程施工操作规程》（YSJ405-89）
《砌筑工程施工操作规程》（YSJ405-89）
《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
《市政排水管渠工程质量检验评定检验标准》（CJJ3-90）
★安装工程
《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（GBJ93-86）
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-98）
《电气装置施工及验收规范》（GBJ232-82）
《建筑给排水及采暖工程施工及验收规范》（GB50242-2002）
《机械设备安装工程施工及验收规范》（GBJ231-75）
《工业管道施工及验收规范》（GB50235-97）
3处理规模及水质
3.1污水处理水量
3.1.1污水处理量
根据招标文件要求，污水处理站设计处理能力Q=200m3/d，Qj=8.3m3/h，Qmax=20.75m3/h（Kh=2.5）。
3.2污水处理水质
3.2.1设计进水水质
进水为生活污水，参照此类污水的一般水质情况，主要进水水质指标按如下设计：
序号
指标
设计进水水质
单位
1
化学需氧量CODCr
≤450
mg/L
2
5日生化需氧量BOD5
≤230
mg/L
3
悬浮物
≤175
mg/L
4
氨氮
≤35
mg/L
5
总磷
≤4
mg/L
3.2.2设计出水水质
最终出水水质达到国家现行的《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）“冲厕”标准要求，即
序号
指标
设计进水水质
单位
1
化学需氧量CODCr
≤50
mg/L
2
5日生化需氧量BOD5
≤10
mg/L
3
悬浮物
≤10
mg/L
4
氨氮
≤10
mg/L
5
总余氯
≥1
mg/L
3处理规模及水质
3.1污水处理水量
3.1.1污水处理量
根据招标文件要求，污水处理站设计处理能力Q=200m3/d，Qj=8.3m3/h，Qmax=20.75m3/h（Kh=2.5）。
3.2污水处理水质
3.2.1设计进水水质
进水为生活污水，参照此类污水的一般水质情况，主要进水水质指标按如下设计：
序号
指标
设计进水水质
单位
1
化学需氧量CODCr
≤450
mg/L
2
5日生化需氧量BOD5
≤230
mg/L
3
悬浮物
≤175
mg/L
4
氨氮
≤35
mg/L
5
总磷
≤4
mg/L
3.2.2设计出水水质
最终出水水质达到国家现行的《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）“冲厕”标准要求，即
序号
指标
设计进水水质
单位
1
化学需氧量CODCr
≤50
mg/L
2
5日生化需氧量BOD5
≤10
mg/L
3
悬浮物
≤10
mg/L
4
氨氮
≤10
mg/L
5
总余氯
≥1
mg/L
4污水处理工艺流程
污水处理的主要工艺技术主要包括：
生物处理技术、自然处理技术。
经过人类上百年的实践，国际上公认以生物处理为经济―效益比最好（cost－effective）。
因此世界上大多数污水处理厂采用生物处理工艺。
适宜处理生活污水的工艺主要由传统活性污泥法、生物膜法以及近年发展起来的膜生物反应器（MBR）工艺
传统的活性污泥法投资高、运行费用高、占地大、污泥处理量大、处理较为复杂（通常要采用厌氧污泥消化），本方案也不考虑采用。
生物膜法是一种比较适合小型生活污水处理的工艺技术，与传统活性污泥法处理系统相比较，生物膜法易于维护运行、节能省电、占地面积小，污泥少，一次性投资较普通活性污泥法稍高一些但可以接受，但如果出水要求较高需要增加深度处理，投资较高。
膜生物反应器以出水水质稳定优良为其优势，但一次性投资成本稍高。
本工程要求处理出水用作景观水，且不能影响周围人们的身体健康，故对出水水质要求较高，且要求有较高的稳定性。
根据工程实际，本方案选用膜生物反应器工艺作为首选处理工艺。
MBR法和常规生化法的技术性能比较表
方案
优点
缺点
MBR池
♦加药量小，运行成本低
♦技术先进、运行稳定
♦出水水质稳定
♦污染物去除率高
♦工艺流程短、土建投资少
♦占地面积小、节省占地
♦自动化程度高
♦设备一次性投资略大
♦运行操作略复杂
常规生化法
♦运行成本略高
♦具有较为稳定的处理能力
♦对原水水质及变化有较好的适应性
♦运行管理经验较丰富
♦出水水质不稳定
♦占地面积大
♦工艺流程长、土建投资较大
4.1工艺流程
4.2 工艺流程简述
原污水进入污水处理站后首先经过机械格栅去除较大易堵塞泵及管路的漂悬浮物后进入调节池，进行水质水量的调节、均衡。
出水由泵打入MBR组合池，在MBR组合池中利用污水内存在的有机物为营养源的微生物，把水中存在的胶质性及溶存性有机物转换成多种气体和细胞组织，同时高效的进行固液分离，使出水水质良好，悬浮物和浊度接近于零，并可截留大肠菌等生物性污染物，处理后出水进入清水池，在池中加入消毒剂进行杀菌消毒，最终出水“达标”回用。
系统产生的污泥进入污泥池后进行外运处理，无“二次污染”现象产生。
4.3工艺流程特点
4.3.1流程先进、科学、合理
根据污水来源及其物化特性提出了：
“格栅调节池→MBR组合池→清水池→“达标”回用”的工艺流程。
可确保悬浮态及溶解态的有机和无机污染物得到全面和彻底的去除，确保出水水质达标。
4.3.2MBR池介绍
4.3.2.1膜技术在水处理中的应用发展简述
膜处理技术是基于膜分离材料的水处理新技术。
膜分离技术的工程应用开始于20世纪60年代的海水淡化。
以后，随着各种新型膜的不断问世，膜技术也逐步扩展到城市生活饮用水净化和城市污水处理以及医药、食品、生物工程等领域。
在全球水资源紧缺、受污染日益严重的今天，膜技术作为一种新型的再生水回用技术，得到越来越广泛的应用。
膜技术在城市污水处理中的最初应用是利用超滤膜取代传统的二沉池，取得了极好的效果。
但当时膜技术处于发展初期，膜价格昂贵，寿命短，能耗高，未能得到推广应用。
20世纪80年代，随着膜技术的发展和完善，膜生物反应器（MBR）开始引入城市污水及垃圾填埋渗滤液的处理。
这种集成式组合新工艺把生物反应器的生物降解作用和膜的高效分离技术溶于一体，具有出水水质好且稳定、处理负荷高、装置占地面积小、产泥量小、操作管理简单等特点。
膜技术在90年代后期发展迅速，特别是进入21世纪后，随着膜材料生产的规模化、膜组件及其处理产品的设备化和集成化，膜设备生产技术的普及化和价格大众化，膜技术的发展已经从实验室潜在技术迅速发展成为工程实用技术。
已经在许多大型工程应用中应用，并且可以与传统技术相竞争。
4.3.2.2膜生物反应器（MBR）的优点
膜生物反应器（Membrane-Bioreactor，简称MBR）是一种将膜分离技术与传统污水生物处理工艺有机结合的新型高效污水处理与深度处理回用工艺。
具有如下特点：
1、MBR工艺采用膜分离技术实现泥水分离，使生化系统可具有较高的污泥浓度，使污水处理较高的处理能力和抗冲击负荷能力强，运行稳定；
2、工艺流程简单，结构紧凑，占地少，适用于任何场合；由于污泥浓度的增加，可在不增加占地面积或增加处理构筑物的情况下提高处理和稳定能力，特别适用于常规处理工艺设施的改造，使之具有更大的处理能力和更优异的出水水质；
3、产水率高，处理后出水可全部回用；
4、处理效率高，出水水质优良稳定，处理出水SS极低，非常清澈，感观好。
可直接作为生活杂用水回用；
5、MBR工艺的污泥泥龄可达30天左右，可以使生化池中的硝化菌含量远远高于常规工艺。
同时，由于采用膜过滤的泥水分离方式，使在常规工艺中不易沉淀的硝化菌全部被截留在生化处理池中。
由于这两个原因，使MBR工艺具有很好的硝化和反硝化能力，使其具有很高的氨氮和总氮的去除率，氨氮的去除率可达95％以上。
6、运行灵活，对水质水量的变化适应性很强。
尤其对于一些新建社区或季节性的度假场所，即使进水量远低于设计水量，通过PLC编程调节运行周期，使运行不受影响；
7、易于完全实现自动化，无需专人负责运行维护；
8、剩余污泥产量低，为常规工艺的30％－50％。
5流程去除率分析
表5-1对方案各处理工段的去除率进行了科学分析，结果表明，污水经本方案处理后出水水质达到国家现行的《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）“冲厕”标准要求。
流程中各处理工段去除率分析表表5-1
序号
处理单元
处理水量
（m3/d）
水质项目
水质指标（mg/L）
CODCr
BOD5
SS
NH3-N
TP
1
格栅调节池
200
进水
450
230
175
35
4
出水
428
230
140
35
4
去除率（％）
5
--
20
--
--
3
膜生物反应器（MBR池）
200
进水
428
230
140
35
4
出水
42.8
9.2
7
5.3
0.4
去除率（％）
90
96
95
85
90
4
中水池
200
进水
42.8
9.2
7
5.3
0.4
出水
42.8
9.2
7
5.3
0.4
去除率（％）
--
--
--
--
--
国家现行的《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）“冲厕”标准要求
≤50
≤10
≤10
≤10
≤0.5
6主要建（构）筑物确定及设备选型
6.1 格栅调节池
结构：
地下式，钢混
尺寸：
L×W=6×3.5m，H=4.0m，Hs=3.5m
处理水量：
Q=200m3/d
数量：
1座
内置：
（1）机械格栅
设备型号：
XQ-300
数量：
1台
性能参数：
机械宽度W=300mm，间隙b=5mm，N=0.37kW
（2）潜污水泵
设备型号：
50QW10-10-0.75
数量：
2台（备用1备）
性能参数：
Q=8.5m3/h，H=0.11MPa，N=0.75kW。
6.2MBR组合池
结构：
地下式，钢混结构
尺寸：
L×W×H=9×3.5×4m，由缺氧池、好氧池、膜池组成。
处理水量：
Q=200m3/d
数量：
1座
配置：
（1）管式微孔曝气器
型号：
Φ63mm×1000mm
数量：
30套
备注：
Q=6m3/h
（2）膜组器
型号：
MBR-20
数量：
5台
外形尺寸：
2530（L）×435（W）×2455（H）
膜型号：
SN-MBR-1
膜数量：
100片
（3）污泥回流泵
设备型号：
50QW25-10-1.5
数量：
2台，备用1台
性能参数：
Q=25m3/h，H=0.1MPa，N=1.5kW
6.3中水池
结构：
地下式，钢混结构
尺寸：
L×W×H=4.5×3.5×4.0m
数量：
1座
6.4 污泥池
结构：
地下式，钢混
尺寸：
L×W×H=3.5×3×4m
数量：
1座
6.5 设备间
结构：
地下式，砖混。
建筑尺寸：
9.9×4.5m
数量：
1座
内置：
（1）加药装置
设备型号：
JYB-1000
数量：
1套
性能参数：
Φ1000×1500mm，N=0.75kW
备注：
配搅拌机、减速器等
（2）计量泵
设备型号：
JZ-50
数量：
1台
性能参数：
Q=50L/h，H=0.5MPa，N=0.55kW
（3）产水泵
设备型号：
ZW50-15-12
数量：
2台（备用1台）
性能参数：
Q=15m3/h，H=0.12MPa，N=1.5kW
（4）回用水加药泵
数量：
2台（备用1台）
性能参数：
Q=2.2L/h，H=3.5bar，N=0.04kW
备注：
电磁隔膜计量泵
（5）反洗泵
设备型号：
ISW50-125（I）
数量：
2台，备用1台
性能参数：
Q=15.6m3/h，H=0.21MPa，N=3kW
（6）反洗过滤器
设备型号：
GL-15
数量：
1台
性能参数：
Φ250×800，Q=10m3/h，过滤精度50微米
（7）反洗加药槽
数量：
2台
性能参数：
V=0.05m3
备注：
PE材质
（8）NaClO加药泵
数量：
2台（备用1台）
性能参数：
Q=100L/h，H=3.5bar，N=0.25kW
备注：
电磁隔膜计量泵
（9）HCl加药泵
数量：
2台（备用1台）
性能参数：
Q=25L/h，H=3.5bar，N=0.25kW
备注：
电磁隔膜计量泵
（10）鼓风机
设备型号：
HSR-80
数量：
3台，备用1台
性能参数：
Q=2.66m3/min，H=29.4kPa，N=3kW
备注：
配消音器等
（11）回用水泵
设备型号：
ISW50-200（I）A
数量：
2台，备用1台
性能参数：
Q=20m3/h，H=0.42MPa，N=7.5kW
（12）轴流通风机
数量：
2台
性能参数：
N=0.15kW
（13）二氧化氯发生器
型号：
HT-150
数量：
2台，备用1台
性能参数：
有效氯产量150g/h，N=0.75kW
主要建（构）筑物一览表表6-1
序号
名称
型号规格尺寸
单位
数量
备注
1
格栅调节池
6×3.5×4m
座
1
钢混，地下式
2
MBR组合池
9×3.5×4m
座
1
钢混，地下式
3
中水池
4.5×3.5×4m
座
1
钢混，地下式
4
污泥池
3.5×3×4m
座
1
钢混，地下式
5
设备间
9.9×4.5m
座
1
砖混，地下式
主要设备一览表表6-2
序号
设备名称
规格型号
数量
单位
备注
1
机械格栅
XQ-300
1
台
2
潜污水泵
50QW10-10-0.75
2
台
1用1备
3
加药装置
Φ1000
套
1
4
计量泵
JZ-50
台
1
5
微孔曝气器
Q=6m3/h，Φ63mm×1000mm
30
只
6
MBR膜组器（不含膜）
MBR-20
5
台
7
MBR膜
SN-MBR-1
100
片
8
污泥回流泵
50QW25-10-1.5
2
台
1用1备
9
产水泵
ZW50-15-12
2
台
1用1备
10
回用水加药泵
Q=2.2L/h，H=3.5bar，N=0.04kW
2
台
1用1备
11
反洗泵
ISW50-125（I）
2
台
1用1备
12
反洗过滤器
φ250×800，Q=15m3/h，过滤精度50微米
1
台
13
反洗加药槽
V=0.05m3
2
套
PE
14
NaClO加药泵
Q=50L/h，H=3.5bar，N=0.25kW
2
台
1用1备
15
HCl加药泵
Q=25L/h，H=3.5bar，N=0.25kW
2
台
1用1备
16
鼓风机
HSR-80
3
台
2用1备
17
回用水加药泵
Q=2.2L/h，H=3.5bar，N=0.04kW
1
台
18
回用水泵
ISW50-200（I）A
2
台
1用1备
19
轴流通风机
N=0.15kW
2
台
20
二氧化氯发生器
HT-150
台
2
1用1备
7土建工程设计
7.1 设计原则
根据中水处理场的实际位置在监视时为操作管理方便，所有构筑物之间有通道或平台相连为一体，以便值班人员的巡视和化验人员的取样分析。
在中水站的周围设置道路，以便施工进料、设备进场、药剂、污泥运输等。
站区周边设围墙，以加强站区内的统一管理。
7.2防渗设计
本工程采用混凝土自防水等级为S6，同时凡水池底板面、外壁墙内侧面均批1∶2水泥防水砂浆（厚20mm）。
7.3施工技术及安全措施
7.3.1材料
各种钢筋、型钢入场需带出厂证明，经质量抽检合格后方可使用。
砼采用R32.5普通硅酸盐水泥，砼水灰比控制在0.55内，砂、石等骨料要符合质量要求。
7.3.2钢筋制作安装及砼浇筑
（1）钢筋制作，绑扎严格按施工规范进行，确保钢筋的保护层厚度正确。
（
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