吨每天养殖废水MBR设计方案.docx
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吨每天养殖废水MBR设计方案
1000m3/d养殖废水MBR
处理设计方案
Xx技术有限公司
二〇一四年八月
1工程概况
本MBR方案所处理的废水水量为1000m3/d，废水类型为养殖废水。
废水经处理后达到北京市地方标准B级排放标准（DB）。
2设计依据及原则
设计依据
（1）提供的污水的特点及相关原始资料。
（2）中华人民共和国《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343—2010）
（3）中华人民共和国《室外排水设计规范》（GB50014－2006）
（4）中华人民共和国《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）
（5）中华人民共和国《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）
（6）中华人民共和国《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）
（7）中华人民共和国《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068－2001）
（8）中华人民共和国《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》（GB18920-2002）
（9）中华人民共和国《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069－2002）
（10）中华人民共和国《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31－89）
（11）中华人民共和国《污水再生利用工程设计规范》（GB/T50335－2002）
（12）中华人民共和国《供配电系统设计规范》（GB50052－2009）
（13）中华人民共和国《泵站设计规范》（GB50265－2010）
（14）中华人民共和国《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87－85）
（15）中华人民共和国《工业企业设计卫生标准》（GBZ1－2010）
（16）中华人民共和国《地下工程防水技术规范》（GB50108－2008）
（17）中华人民共和国《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046－2008）
设计原则
技术先进性原则
污水处理工程应体现环保理念。
所使用的工艺和技术应在未来十年内不会被淘汰，避免重复改造。
因此在选择水处理工艺上应首先考虑设备和技术的先进性。
安全性原则
由于水处理关系到周围人们的安全问题，如果出现水质超标，其影响面很大，是关系到大量人群身体健康的安全性问题。
因此，本水工程推荐使用的处理技术和处理系统具有高品质的出水和安全保障措施。
系统模块性原则
本工程原水收集量会随时间、季节不同而变化，同时考虑远期会增加污水产生量，为了减少运行成本，本工程考虑采用模块式的处理设备，可以根据产生污水量的情况进行系统运行组合，以减少运行成本。
低运行成本原则
水处理成本应作为技术方案选择的重要原则之一。
少占地原则
污水处理技术的选用还应考虑占地面积小，运行效率高的设备和技术。
污泥产生量少，二次污染小的原则
污水处理工程产生的污泥的处理和处置费用较高，同时会产生二次污染，所以在选择工艺时，应首选污泥产生量小的工艺，减小对环境的二次污染。
设计范围
在本设计方案的编制前期，对污水的水量、水质等因素进行了初步的检测，并收集了相关基础资料。
同时，结合我公司设计已建的类似治理工程的实际情况，本工程设计有如下内容：
（1）1000m3/d养殖废水的处理工程。
（2）MBR设备相关设计。
（3）污水处理工程运行费用分析。
3废水水质资料
废水来源
废水水量为1000m3/d，废水类型为养殖废水。
设计进水水质
废水类型为养殖废水，其污水水质如表3-1：
表3-1污染物浓度一览表
指标
COD
（mg/L）
BOD
（mg/L）
SS
（mg/L）
NH3-N
（mg/L）
TP
（mg/L）
pH
含量
-
-
-
-
-
-
处理后污染物排放标准
废水经处理后达到北京市地方标准B级排放标准（DB），详细指标见表2：
表3-2污染物排放浓度一览表
指标
COD
（mg/L）
BOD
（mg/L）
SS
（mg/L）
NH3-N
（mg/L）
pH
含量
30
6
10
6-9
4MBR膜生物反应器简介
MBR概述
本工艺设计采用国内外最先进的中水处理回用技术—膜-生物反应器（MBR）技术,是国家经贸部公布的“2001年度优先推广的节水新技术”。
MBR工艺是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。
它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉二沉池，占地面积小，同时，活性污泥浓度可以大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应和降解。
因此，膜-生物反应器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能。
MBR的优越性
（1）对污染物的去除率高，抵抗污泥膨胀能力强，出水水质稳定可靠，出水中没有悬浮物。
（2）膜生物反应器实现了反应器污泥龄STR和水力停留时间HRT的彻底分离，设计、操作大大简化。
（3）膜的机械截流作用避免了微生物的流失，生物反应器内可保持高的污泥浓度，从而能提高体积负荷，降低污泥负荷，且MBR工艺略去了二沉池，大大减少占地面积。
（4）由于SRT很长，生物反应器又起到了“污泥硝化池”的作用，从而显着减少污泥产量，剩余污泥产量低，污泥处理费用低。
（5）由于膜的截流作用使SRT延长，营造了有利于增殖缓慢的微生物。
如硝化细菌生长的环境，可以提高系统的硝化能力，同时有利于提高难降解大分子有机物的处理效率和促使其彻底的分解。
（6）MBR曝气池的活性污泥不因产水而损失，在运行过程中，活性污泥会因进入有机物浓度的变化而变化，并达到一种动态平衡，这使系统出水稳定并有耐冲击负荷的特点。
（7）较大的水力循环导致了污水的均匀混合，因而使活性污泥有很好的分散性，大大提高活性污泥的比表面积。
MBR系统中活性污泥的高度分散是提高水处理的效果的又一个原因。
这是普通生化法水处理技术形成较大的菌胶团所难以相比的。
（8）膜生物反应器易于一体化，易于实现自动控制，操作管理方便。
MBR的出水工艺流程
图4-1MBR出水工艺流程图
当膜池的液位高于最低液位、风机开启的情况下，阀门2关闭、阀门1及自吸泵开启，膜池开始出水。
出来的水储备在清水池中，部分MBR出水供膜冲洗（如图2中蓝色线条所示）。
自吸泵持续运行13min后，停2min，再运行13min，停，然后，开启阀门2和反洗泵，进行水反洗，反洗时间1min，最后再停使膜性能得到回复，一个制水周期完成，详细如表4-1所示。
表4-1每组的制水周期
步骤
说明
持续时间
1
关闭反洗泵及阀门，开启自吸泵及阀门
2
自吸泵持续运行
13min
3
关闭自吸泵及阀门，停止制水，使膜性能得到恢复
2min
4
自吸泵及阀门开启，持续运行
13min
5
关闭自吸泵及阀门，停止制水，使膜性能得到恢复
6
开启反洗泵及阀门，进行水力反洗
1min
7
关闭反洗泵及阀门，停止反洗；暂停制水，使膜性能得到恢复
8
开启自吸泵及阀门，进行下一个制水周期
MBR的反洗系统控制
图4-2MBR反洗工艺流程图
当MBR系统运行一个周期后，进行水力反洗（图3中蓝色线条所示），以减少污染物在膜上的积累。
此时风机为开启状态，阀门1及加药阀门3关闭。
阀门2及反洗泵开启，反洗时间为。
具体的维护性清洗步骤如表4-2所示。
表4-2每组的反洗步骤
步骤
说明
持续时间
1
MBR池累计运行一个周期后
2
停止过滤、混合液进水，保持空气擦洗
min
3
开启反洗泵及阀门，将清水池的MBR出水以反向输入膜丝
1min
4
关闭反洗泵及阀门，停止反洗；暂停制水，使膜性能得到恢复
5
开始进水、过滤，进行下一个制水周期
MBR的化学清洗
化学清洗药剂为次氯酸钠，次氯酸钠用于去除有机和生物污堵。
化学清洗又分为维护性清洗和恢复性清洗，在反洗水量下加入相应的化学药剂。
维护性清洗
（1）维护性清洗参数
维护性清洗的过程设定在清洗当天中的非高峰流量时段。
该MBR系统用次氯酸钠对污染物进行维护性清洗，清洗参数参考数据如表4-3所示。
表4-3维护性清洗参数参考数据
化学药品
反冲洗浓度
清洗频率
加药量
持续时间
次氯酸钠
200mg/L
1次/周
吨/年
30分钟
柠檬酸
2000mg/L
1次/周
吨/年
30分钟
（2）维护性清洗流程
放空膜池后，进行碱洗。
次氯酸钠泵入的反洗水中，形成200mg/L的化学清洗剂。
具体如图4-3中蓝色（反洗水）及绿色（次氯酸钠加药）线所示。
图4-3MBR碱洗工艺流程图
（3）维护性清洗步骤
膜组件的维护性清洗步骤如表4-4所示。
表4-4每个膜组件的维护性清洗步骤
步骤
说明
持续时间
1
停止过滤、空气擦洗
2
将次氯酸钠泵入反洗水中，反向输入膜丝和管道
2min
3
停歇——保证药剂和膜丝表面一定的接触时间
3min
4
重复4遍步骤#3和#4
12min
5
用不加药的清水反向冲洗膜丝和管道内部的化学药剂
10min
6
重新膜曝气和过滤
恢复性清洗
（1）恢复性清洗参数
恢复性清洗用于在膜污堵后恢复膜的透水性。
恢复性清洗包括碱洗（次氯酸钠）和酸洗（柠檬酸），碱洗主要是恢复有机物和微生物对膜造成的污染，酸洗主要是恢复无机物对膜造成的污染；恢复性清洗参数参考数据如表4-5所示。
表4-5恢复性清洗参考数据
化学药品
浸泡浓度
清洗频率
加药量
持续时间
次氯酸钠
2500mg/L
2次/年
吨/年
6小时/膜池
柠檬酸
2000mg/L
2次/年
吨/年
6小时/膜池
（2）恢复性清洗流程
恢复性清洗包括在线清洗及离线清洗两种方法。
离线清洗的方法是MBR技术中膜清洗最常见的方法。
首先把通过起吊设备掉出膜池，用清水冲洗干净膜组件上附着的污泥及污染物。
把膜箱吊入加好药剂的清洗池中，浸泡6小时。
具体步骤如图4-4所示。
图4-4离线恢复性化学清洗过程
（3）恢复性清洗步骤
膜组件的恢复性清洗步骤如表4-5所示。
表4-5每个膜组件的恢复性清洗步骤
步骤
说明
持续时间
1
停止过滤、空气擦洗
2
将膜箱吊出膜池，用清水将膜箱上附着的污泥及污染物冲洗干净
3
将膜箱放入加好药剂后的恢复性清洗池浸泡
6小时
4
将浸泡好的膜箱吊回膜池并将管道连接好
5
重新曝气和过滤
5MBR工艺设计
废水特性
该废水为养殖废水，工艺设计需要考虑到脱氮和脱磷的需求。
MBR设计参数
（1）MBR膜组件设计
类型：
沉浸式膜材料：
PVDF复合膜
设计通量：
15L/（m2·h）
膜箱数量：
4个，单个膜箱内36片MW24b膜片，单个膜箱面积864m2
实际所用总膜面积：
3456m2
膜箱尺寸：
L（长）×W（宽）×H（高）=1730mm×1320mm×3000mm（实际尺寸会有微小误差）
机架材料：
304不锈钢
（2）MBR膜池设计
建议膜池尺寸：
L（长）×W（宽）×H（高）=9m×4m×m（以上参数为大致尺寸，实际值以图纸为准）。
膜池数量：
1个
有效水深：
≥m
膜组件与池壁间距：
≥50cm
膜组件最上面到液面最低距离：
≥50cm
（3）MBR化学恢复性清洗池设计
由于膜池尺寸较大，建议设计恢复性清洗池清洗恢复性清洗。
建议尺寸：
L（长）×W（宽）×H（高）=3m×2m×4m（以上参数为大致尺寸，实际值以图纸为准）
清洗池数量：
1个
有效水深：
≥m
材料清单及报价
表5-1设备工程投资预算表
序号
名称
厂家
规格
单位
数量
单价
（元）
总价（元）
备注
1
MBR
膜系统
处理量：
250m3/d
膜面积：
864m2
组
4
包括集水管、膜架
2
自吸泵
型号：
ZWⅡ80-40-16
流量：
50m3/h
扬程：
13m
电机功率：
4kW
台
2
1用1备
3
反洗泵
型号：
ZS80-65-125/
流量：
90m3/h
扬程：
m
功率：
kW
台
2
1用1备
4
污泥
回流泵
型号:
80（JY）WQ50-10-4
流量：
50m3/h
扬程：
10m
功率：
4kW
台
2
潜水式污泥回流泵
1用1备
5
MBR池鼓风机
型号：
BK5009
风量：
m3/min
风压：
Mpa
功率：
kW
台
2
1用1备
6
反洗过滤器
规格：
￠550*3袋
台
1
SUS304
7
加药计量泵
型号：
MS1C138C
流量：
180L/h
功率：
kW
附配搅拌器、加药桶（200L）
套
1
酸式
型号：
MS1C138C
流量：
180L/h
功率：
kW
附配搅拌器、加药桶（200L）
套
1
碱式
8
电气及
控制
PLC控制系统（配触摸屏，在线监控）
套
1
根据施工现场和图纸定
9
工程管阀件
UPVC管、管件、阀门、电磁阀、压力表、转子流量计。
套
1
根据施工现场和图纸定
10
安装费
安装调试
根据施工现场和图纸定
11
运费
根据实际运费算
12
总投资
估算
6运行费用分析
污水处理直接运行费用主要包括耗电费、折旧费以及药剂费（暂时不考虑水资源费用、污泥抽吸费）。
水站水量按1000m3/d，每天运行24h，年运行按365天计算。
电费
序号
用电设备名称
设备容量（kW）
工作台数
工作容量（kW）
Kd
cosφ
tgφ
计算负荷
有功（kW）
无功（Kvar）
视在（kVA）
1
自吸泵
4
1
4
2
反洗泵
1
3
污泥回流泵
4
1
4
4
鼓风机
1
5
计量泵（酸）
1
6
计量泵（碱）
1
7
合计
6
8
负荷
同时运行最大负荷系数：
9
电耗
日运行电耗=同时运行最大负荷kw×24h
kW
每日用电量：
kW
每日电费元/kW）：
×元＝345元
处理每吨水电费：
345/1000＝元/吨水
药剂费用
膜清洗药剂为次氯酸钠和柠檬酸，次氯酸钠用于去除有机和生物污堵；柠檬酸用于去除无机污堵。
维护性清洗1周1次，一年52次。
恢复性清洗1年2次。
（1）预计年化学药剂的用量
MBR工艺预计使用的化学药品功能及原药品浓度如表6-1所示。
表6-1预计年化学药剂用量
化学药剂
规格
用量（吨/年）
次氯酸钠
10%重量比
柠檬酸
99%重量比
（2）化学药剂费用计算
按照次氯酸钠和柠檬酸的市场价计算，次氯酸钠的市场价格为800元/吨，柠檬酸为6000元/吨。
每吨水药剂费用成本：
（×800+×6000）/1000/365=元/吨水
折旧费
MBR膜使用寿命为3-5年，按4年计算。
折旧费：
552960/365/3/1000=元/吨水
总运行费用
系统总运行费用为电费、药剂费和折旧费之和，即：
总运行费用=++=元/吨水
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