碧水源MBR工艺设计方案Word下载.docx
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BOD890.6；
1058.5；
TN146；
NHkN:
140.53；
TP:
24.46；
占地面积
总占地面积：
12390m;
折合单方水：
1.24nVm3污水
构筑物占地面积：
3107.33m;
0.31nVm3污水
投资
3
工程直接投资：
3774.74万元；
3774.74元/m
污水
其中：
设备投资：
1643.43万元；
1643.43元/m3
成本
（元/m3污水）
总成本：
1.3095经营成本：
0.8356
耗电成本：
0.2909
膜更换成本：
0.1017
1.工程概况2
2.设计依据2
3.设计范围及原则3
3.1.设计范围3
3.2.设计原则3
4.工程规模及水质4
4.1.设计规模4
4.2.设计进出水水质4
5.工艺确定5
5.1.A/A/O（厌氧－缺氧－好氧）工艺5
5.2.膜生物反应器（MBR）工艺6
6.工程设计7
6.1.总图设计7
6.2.工艺设计7
6.3.建筑结构设计15
6.4.电气自控设计16
6.5.系统配置17
7.工程投资26
8.运行成本分析27
8.1.用电成本分析27
8.2.药剂成本分析27
8.3.人工成本分析28
8.4.污泥处置费用成本分析28
8.5.日常检修维护费用成本分析28
8.6.大修基金28
8.7.折旧费28
8.8.膜更换费用成本分析28
8.9.管理费用成本分析29
8.10.总成本核算29
9.附图29
工程概况
XXXX。
设计依据
业主提供的相关数据及资料
现场勘察情况及资料
1）.
《室外排水设计规范》
（GB50014-2006）
2）.
《室外给水设计规范》
（GB50013-2006）
3）.
《地表水环境质量标准》
（GB3838-2002）
4）.
《城市给水工程规划规范》
（GB50282-98）
5）.
《城市排水工程规划规范》
（GB50318-2000）
6）.
《城镇污水处理厂污染物排放标准》
（GB18918-2002）
7）.
《城市污水处理工程项目建设标准》
（修订本）
8）.
《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》（CJJ31-89）
9）.
《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）2009年版
10）.
《泵站设计规范》
（GB/T50265-2010）
11）.
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）2006年版
12）.
《建筑抗震设计规范》
（GB50011-2010）
13）.
《混凝土结构设计规范》
（GB50010-2002）
14）.
《砌体结构设计规范》GB50003-2001
（2003年局部修订版）
15）.
《建筑地基基础设计规范》
（GB50007-2002）
16）.
《给水排水工程构筑物结构设计规范》
（GB50069-2002）
17）.
《建筑地基处理技术规范》
（JGJ79-2002）
18）.
《建筑设计防火规范》
（GB50016-2006）
19）.
《工业企业噪声控制设计规范》
（GBJ87-85）
/
20）.
《10KV及以下变电所设计规范》
（GB50053-94）
21）.
《低压配电设计规范》
（GB50054-95）
22）.
《建筑物防雷设计规范》（
GB50057-94）2000版
23）.《民用建筑电气设计规范》（JGJ_16-2008）
24）.《工业电视系统工程设计规范》（GB50115-2009）
25）.《控制室设计规定》（HG/T20508-2000）
26）.《仪表供电设计规定》（HG/T20509-2000）
27）.《3-110KV高压配电装置设计规范》（GB50060-2008）
28）.《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-2008）
29）.《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）
设计范围及原则
设计范围
本方案设计范围包括污水处理工艺及所需的设备、建（构）筑物、电气自控、仪表等。
污水处理厂（站）进出水管道、道路、供电、通讯线路及供水系统设计不在本方案范围内
设计原则
执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。
在总体规划的指导下，从保护城市水源和环境的角度出发，充分发挥建设项目的社会、环境、经济效益。
具体设计原则如下：
（1）技术先进可靠、经济合理的原则工程中所采用的工艺和技术应在未来几年或十几年内不会被淘汰，避免重复改造而造成经济上的浪费。
选择满足出水水质要求并且能适应当地条件、节约能耗、降低成本的处理工艺，科学安排运行方式
（2）安全性原则再生水利用关系到千万用户，因此处理出水水质不能存在任何问题，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，设计应采用处理技术和处理系统具有高品质的出水和安全保障措施。
（3）低运行成本原则工程运行成本应作为技术方案选择的重要原则之一。
设备选型以高效节能、可靠、方便维护为原则，确保工艺运行效果，降低运行、维护费用；
采用适合国情的监测仪表及自动化技术，便于操作和管理。
（4）少占地原则由于土地资源比较宝贵，处理技术的采用应考虑占地面积小、运行效率高。
在满足施工、安装及维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约占地，扩大绿化面积。
（5）降低污染原则
尽量减少对周围环境的负面影响，选择能减少二次污染的工艺；
尽量减少处理工艺产生的异味，控制噪声强度，减少噪声干扰。
（6）系统模块化原则
工程的进水水量经常随时间、季节的不同而发生变化，工程应考虑模块式的设计理念，可以根据现状水量和未来增加水量的情况进行系统运行组合，以减少运行成本。
工程规模及水质
设计规模
本工程设计规模为日处理污水量10000m3/d
设计进出水水质
本工程处理的原水为XXX水。
处理后出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》
（GB18918-2002）—级A标准，部分水质指标达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）IV类
水体水质要求。
其进出水水质指标如下表：
表1-1设计进出水水质指标表
序号
进水水质
出水水质
备注
1
化学需氧量COD
（mg/L）
450
30
出水满足地表水环境质量标准切类
2
5日生化需氧量BOD
250
6
悬浮物（SS）（mg/L）
300
10
出水满足城镇污水处理厂污染物排放标准一级A
4
氨氮（mg/L）
40
1.5
5
TN（mg/L）
50
出水满足生活饮用水卫生标准
TP（mg/L）
7
0.3
粪大肠菌群（个/L）
1000
出水满足国家一级A标准
8
pH
6〜9
工艺确定
污水处理工艺的选择直接关系到出水各项水质指标能否达到处理要求及其稳定与否，运行管理是否方便可靠，建设费用、运行费用和占地、能耗高低。
本工程采用碧水源公司和清华大学经过多年研究开发的、具有独立知识产权的强化脱氮除磷膜生物反应器技术——3AMBRC艺。
3AMB是传统A/A/O工艺和MBRC艺有机结合的污水处理新工艺，是生物脱氮除磷的原理与膜生物反应器技术相结合的污水处理新技术，充分发挥膜生物反应器高活性污泥浓度和高效率硝化的特性，使除磷脱氮能力大大提高。
A/A/O（厌氧—缺氧—好氧）工艺
A/A/O工艺（Anaerbio-Anoxic-Oxic）称为厌氧-缺氧-好氧工艺，是把除磷、脱氮和降解有机物
三个生化过程结合起来，并且根据活性污泥微生物在完成硝化、反硝化以及生物除磷过程中对环境条件不同要求，在池子的不同区域分别设置厌氧区、缺氧区和好氧区。
根据不同区域设置位置及运行方式的不同，在传统A/A/O工艺的基础上又出现了多种改良工艺。
常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧（A1）/缺氧（A2）/好氧（O）的布置形式。
其典型工艺流程见图5-1。
出水
剩余污泥
图1-1传统A/A/O工艺流程框图
该工艺流程总的水力停留时间小于其他的同类工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀。
SVI值一般小于100，有利于处理后的污水与污泥的分离。
运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌，运行费用低。
由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此脱氮除磷效果非常好。
目前，该法在国内外使用较为广泛。
但传统A/A/O工艺也存在着本身固有的特点，脱氮和除磷对外部环境条件的要求是相互矛盾的，脱氮要求有机负荷较低，污泥龄较长，而除磷要求有机负荷较高，污泥龄较短，往往很难权衡。
另外，回流污泥中含有大量的硝酸盐，回流到厌氧池中会影响厌氧环境，对除磷不利。
为了解决A/A/O法回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，可采取将回流污泥进行两次回流，或进
水分两点进入以及对回流污泥进行反硝化等等措施，于是派生出了许多改良型A/A/O工艺
膜生物反应器（MBR）工艺
MBR工艺原理
膜生物反应器（MembraneBio-Reactor）简称MBR，是二十世纪末发展起来的新技术。
它是膜分离技术和生物技术的有机结合。
它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元，使水力停留时间（HRT）和泥龄（STR）完全分
离。
因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000－12000mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，并可截留粪大肠菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用。
MBR工艺优点
（1）出水水质优良、稳定，优于国家一级A标准，部分指标达到地表水IV类，可直接回用。
高效的固液分离将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，不须经三级处理即直接可回用，具有较高的水质安全性。
（2）工艺流程短，运行控制灵活稳定。
由于膜的高效分离作用，不必单独设立沉淀、过滤等固液分离池。
（3）容积负荷高，占地面积小。
处理单元内生物量可维持在高浓度，使容积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大缩短。
（4）污泥龄长，污泥排放少，二次污染小。
膜生物反应器内生物污泥在运行中可以达到动态平衡，剩余污泥排放很少，只有传统工艺的30%，污泥处理费用低。
（5）对水质的变化适应力强，系统抗冲击性强。
防止各种微生物菌群的流失，有利于生长速度缓慢的细菌（硝化细菌等）的生长，使一些大分子难降解有机物的停留时间变长，有利于它们的分解，从而系统中各种代谢过程顺利进行。
（6）自动化程度高，管理简单。
MBR由于采用膜技术，大大缩短了工艺的流程和通过先进的电脑控制技术，使设备高度集成化、智能化，是目前为止，国内自动化程度最高的中水回用设备。
（7）生物脱氮效果好。
SRT与HRT完全分离，有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率高；
MLSS浓度高，反硝化基质利用速率高。
（8）模块化设计，易于根据水量情况进行自由组合。
由于高度的集成化，MBR形成了规格化、系列化的标准设备，用户可根据工程需要进行组合安装。
（9）可作为反渗透预处理工艺。
MBR工艺对污染物的去除率较高，出水悬浮物和浊度接近于零，可完全满足RO对进水水质的要求；
将MBR作为RO的预处理技术，既可有效保证RO膜的连续运行、控制膜污染，还可获得高质量的再生水
工程设计
总图设计
XXXX工程处理规模为10000m3/d，总占地面积为12390m2。
本工程厂区总平面设计按建构筑物功能及工艺流程分区，分为生产管理区及生产区。
生产区又分为预处理区、生化处理区、污泥处理区和再生水回用区，各区之间以道路、绿化分隔，可以自成体系，又相辅相成。
生产管理区与生产区以绿化带及道路隔离，形成相对独立的区域，使生产管理人员基本上不会受到臭味及噪音的影响。
厂区道路以连接厂内各功能分区为主要目的，并与厂外道路连通。
厂内道路两侧以草坪绿化为主，为厂区的优美环境不受污染创造良好的条件。
为了使人流与物流分开，特别是污泥外运不至于影响办公环境，厂区共设置两个出入口，靠近生产管理区设置主出入口，是人流的主要出入口；
靠近污泥处理区设置副出入口，是物流的主要出入口。
厂区道路以6m和4m为主，转弯半径为6m，车间引道以车间
大门宽度配套。
表1-2厂区总图技术指标表
名称
技术指标
厂区总面积（m2）
12390.00
100.00%
构筑物总占地面积（m2）
3107.33
25.08%
管理区面积（m2）
2100.00
16.95%
生产区道路面积（m2）
2034.00
16.42%
生产区绿化面积（m2）
5148.67
41.56%
单位水量占地面积（m2/m3）
1.24
单位水量构筑物占地面积（m2/m3）
0.31
单位水量绿化占地面积（m2/m3）
0.51
工艺设计
工艺流程及简述
根据进水水质特点及出水水质要求，拟采用以下工艺流程对原污水进行处理
提升泵
粗格栅I栅渣
提升泵房
细格栅
栅渣
沉砂
鼓风机房
消毒系统
聊——
泵¥
消毒接触池蛊水
产
吹扫
膜格栅——曝气沉砂池—
\
污泥泵
图1-2工艺流程框图
工艺流程包括预处理单元、生化处理单元、膜处理单元、消毒处理单元及污泥处理单元。
污水经外部收水管网送至厂区，进入提升泵房前设置粗格栅截留污水中的悬浮污染物，以保护后续处理系统正常运行，经格栅除杂后的污水经提升泵提升至细格栅、沉砂池，进一步去除污水中的杂质、部分无机性砂粒，为了保护膜处理单元，污水再经过膜格栅过滤，过滤后的污水进入生化处理单元，依次为厌氧区、缺氧区、好氧区及低氧区，在此进行有机污染物的降解，氮、磷等污染物的去除，生化处理单元出水进入膜处理单元，强化生化功能，膜过滤出水经过消毒后回用或排放。
生化处理单元的缺氧区回流污泥经潜水回流泵提升至厌氧区，与厌氧区进水混合；
生化处理单元的低氧区回流混合液通过潜水回流泵回流到缺氧区，与厌氧区出水混合；
膜处理单元的回流污泥通过潜水回流泵回流到生化处理单元的好氧区，与缺氧区出水混合。
粗、细格栅及膜格栅拦截的栅渣经螺旋输送，与沉砂池的出砂一并外运处理。
剩余污泥由剩余污泥泵提升至贮泥池，再由污泥泵送至脱水机房进行脱水，脱水后的泥饼外运至指定的符合国家相关规定的污泥消纳场所进行最终处置。
污泥浓缩脱水机的滤后液及冲洗水与厂内的生活污水经管道汇集至厂内进水泵房，与原污水一起进行处理
主要构（建）筑物设计
1.1.1.2.粗格栅渠及提升泵房
粗格栅渠设置于处理厂的进水端，安装机械粗格栅。
原污水首先经过粗格栅，用以截留污水中较大的悬浮物或漂浮物，减轻后续处理构筑物的负荷，并使之正常运行。
根据时间间隔或格栅前后水位差自动启闭，完成栅渣的收集。
收集的栅渣随厂区的污泥一同处置。
设置提升泵房，用来提升污水以满足后续污水处理流程及竖向的衔接要求。
提升泵采用潜污泵。
提升泵房与粗格栅渠合建，为地下式钢砼结构。
设计流量：
188.5L/s
总变化系数：
KZ=1.63
粗格栅集水井：
平面净尺寸：
2.2X2.0m（1座，地下钢砼结构）
池深：
5.3m
粗格栅渠：
4.5X0.8m（2格，地下钢砼结构）
格栅间隙：
15mm栅前水深：
1.0m提升泵房集水井：
7.0X7.0m（1座，地下钢砼结构）池深：
7.4m
有效水深：
2.0m提升泵房：
7.4X7.4m（1座，地上框架结构）
高度：
8.0m
设备详见表6-3：
工艺设备配置。
1.1.1.3.细格栅渠、曝气沉砂池及超细格栅渠
细格栅渠内设置机械细格栅，用以进一步截留污水中的悬浮物或漂浮物，减轻后续处理构筑物的负荷，并使之正常运行。
根据时间间隔或格栅前后水位差自动启闭，完成栅渣的收集。
收集的栅渣随厂区的污泥一同处置。
曝气沉砂池主要用以去除污水中比重较大的无机颗粒，如泥砂等，以便减轻无机颗粒对管道、阀门
的磨损，同时减轻后续处理构筑物的负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。
池内设曝气管、刮油机、提砂泵等设备。
设置鼓风机以提供池内水流旋转所需的动力。
沉砂汇集在池底，采用提砂泵将沉砂提升，通过管道输送到洗砂间进行砂水分离。
膜格栅的设置是为了保护膜系统，用以去除污水中的纤维状、毛发类物质，以防膜丝被缠绕而造成损坏或膜污染。
截留的栅渣随厂区的其它栅渣一同处置。
细格栅渠、曝气沉砂池及膜格栅渠合建，为地上式钢砼结构。
细格栅集水井：
3.3X1.2m（1座，半地下钢砼结构，地下2.0m）
6.7m
细格栅渠：
6.6X1.5m（2格）
1.55m
5mm
栅前水深：
0.75m
曝气沉砂池进水井：
3.3X1.5m（1座，地上钢砼结构）
2.7m
曝气沉砂池：
12X1.5m（2格，地上钢砼结构）
1.5m
水力停留时间：
4.78min
曝气量：
0.2m3/m3污水
膜格栅渠进水井：
4.1X1.8m（1座，地上钢砼结构）
2.0m
膜格栅渠：
6.6X1.9m（2格，地上钢砼结构）
1mm
1.0m
出水井：
4.1X1.8m（1座，半地下钢砼结构，地下2.0m）
6.1m
1.1.1.4.洗砂间洗砂间主要用于放置砂水分离装置。
沉砂池内的沉砂通过提升及管道输送，进入洗砂间内的砂水分离装置进行砂水分离。
分离出的固体物质随厂区的其它栅渣一同处置。
洗砂间为地上式框架结构。
格栅冲洗泵安装池：
6.0X2.5m（1座，地下钢砼结构）
1.3m
洗砂间：
14.1X6.0m（1座，地上框架）
5.0m
1.1.1.5.生化组合池生化组合池主要由厌氧区、缺氧区、好氧区组成，其主要功能是去除污水中的有机污染物及氮、磷等污染物。
分为2个系列运行，每系列可单独运行。
生化组合池为半地下钢砼结构。
设计平均流量：
115.7L/s
设计最大流量：
A.厌氧区
预处理出水进入配水井，配水井向2系列分别配水，与缺氧区的回流污泥同时进入厌氧区，使饥饿高效的活性污泥会快速吸附原水中的溶解性有机物，并对难降解的有机物起到良好的水解作用。
同时，污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放，活性提高，为好氧条件污泥对磷的大量吸收作准备。
19.2X2.7m（2座，半地下式钢砼结构，地下4.0m）
7.0m
1.54h
B.缺氧区厌氧区出水进入缺氧区，同时进入的还有好氧区的回流混合液。
反硝化菌在缺氧的环境下，利用污水中的有机污染物作为碳源，将回流混合液中大量的硝态氮还原成氮气，完成脱氮过程。
与此同时，BOD5浓度下降。
缺氧区1:
19.2X3.2m（2座，半地下式钢砼结构，地下4.0m）
缺氧区2:
13.6X4.3m（2座，半地下式钢砼结构，地下4.0m）
6.0m
3.53h
缺氧区污泥回流比：
200%
C.好氧区
缺氧区出水进入好氧区，同时进入的还有膜池的回流污泥。
好氧区中大量繁殖的活性污泥微生物，降解和吸附水中有机污染物质，以达到净化水质的目的。
好氧区内设曝气器。
好氧区：
13.6xi0.5m（2座，半地下式钢砼结构，地下4.0m）
兼氧区：
13.6X3.9m（2座，半地下式钢砼结构，地下4.0m）
7m
5.9m
5.56h
好氧区混合液回流比：
400%
BOD5污泥负荷：
0.064kgBOD5/kgMLSS.d
悬浮固体浓度：
8333mg/L
好氧泥龄：
17.97d
总泥龄：
26.61d
综合产泥率：
0.83kgDS/kgBOD5
剩余污泥量：
2025.7kgDS/d（其中生物污泥1863.1kgDS/d，化学污泥1
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