某水厂MBR方案1000吨.docx
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某水厂MBR方案1000吨
酒仙桥粪便消纳站絮凝车间出水处理工程
北控水务集团有限公司
北京北华中清环境工程技术有限公司
2015年12月
1公司介绍
北控水务凭借工程设计、工程咨询、环保设施运营等甲级资质，以及核心工艺、技术研发、战略联盟、项目管理及融资渠道等多重优势，先后以股权收购、TOT、BOT、委托运营等模式，有效拓展市场。
截至目前，在北京、广东、浙江、福建、江苏、山东、安徽、湖南、湖北、四川、广西、海南、贵州、云南、河北、河南、新疆、辽宁、黑龙江、内蒙古及马来西亚吉隆坡拥有300多个水务项目，水处理规划规模超过2000万吨，实现了全国性的战略布局，并成功进军海外市场。
北控水务拥有员工4000多名，市值500亿港币，年营业收入60亿元，年利润额10亿左右，是北京最大的国有企业，业务范围包括土木工程、建筑工程、机电安装工程、水质净化厂、新区污水处理厂及其他环境工程的工艺流程设计、施工和设备采购，以完备的专业资质与丰富的经验提供最佳解决方案，为项目保驾护航。
北控水务集团有限公司作为入选香港恒生综合指数、恒生综合（公用）行业指数的国内唯一一家以水务为主业的公用事业公司，北控水务获得了“中国水务新锐企业”、“中国知名水务企业”等荣誉称号，2010、2011年、2012年连续三年荣登“中国水业十大影响力企业”榜首,控股股东—北京控股有限公司位列中国500强公用事业、公共设施经营和管理类企业第1名。
在未来的发展中，北控水务集团将秉承政府放心、市民满意、企业盈利、员工受益、伙伴共赢的企业经营理念及"科技创新、以人为本、保护水源、造福人类"的社会责任理念，牢牢把握水务市场大发展的时代机遇，不懈进取，开拓创新，不仅要成为全国一流的企业，更将顺应全球经济一体化的潮流，努力跻身世界一流的水处理企业行列，为中国环保事业的发展和中国经济的腾飞做出应有的贡献。
2工程概况
工程名称
酒仙桥粪便消纳站絮凝脱水出水处理工程。
工程地点
北京市朝阳区酒仙桥粪便消纳站。
工程简介
酒仙桥粪便消纳站日处理粪便能力为700吨，粪便经两级固液分离处理后固体送至垃圾焚烧站处理，粪便出水约为800吨/天（含反洗水）。
其中的粪便出水含有较高的COD、N、P量，直接排放会给环境和人类健康带来严重影响。
故对项目区内产生的污水进行处理，经处理后的出水排入市政下水道，减少对环境的污染。
本项目所要处理的污水为粪便污水，处理量为1000m3/d，出水排入市政下水道。
要求污水经处理后达到国家标准《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ_343-2010）中用水的限值。
工程范围
1000m3/d的粪便污水处理工程所需的设备、建（构）筑物及配套辅助设施的工艺、土建、电气、仪表、给排水等相关专业设计内容。
污水处理站出水管道、道路、绿化、供电、通讯线路设计不在本方案设计范围内。
主要技术经济指标
序号
项目
指标
1
处理规模
1000m3/d
2
进水水质
粪便污水
3
出水水质
《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ_343-2010）
4
采用工艺
A2O工艺+膜生物反应器工艺（MBR）
5
占地面积
280m2
6
工程总投资
1018.53万元
7
直接运行费用
1.149元/m3水
3方案选择原则及设计依据
方案选择原则
（1）技术先进性原则。
污水处理工程一方面应体现环保理念；另一方面是处理系统的先进性。
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。
因此在选择处理工艺上应首先考虑设备和技术的先进性。
（2）安全性原则
污水处理工程关系到周围人们的安全问题，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。
因此，本污水处理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。
（3）低运行成本原则
污水处理成本应作为技术方案选择的重要原则之一。
（4）少占地原则
由于酒仙桥粪便消纳站受占地及空间的限制，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。
（5）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。
设计依据
用户提供的相关资料
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
《污水排入城市下水道水质标准》（CJ_343-2010）
《建筑给水排水设计规范》（GB50015－2003）
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）
《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069－2002）
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CEC138:
2002）
4设计参数
污水处理量
根据实地调查，本工程区内污水产量约为800m3/d。
考虑一定的余量，故本次设计时按污水量1000m3/d设计。
设计进水水质
据了解，本工程区内排放的污水为粪便絮凝车间出水、反洗水，无有毒有害性工业废水。
表3-1设计进水水质
水质参数
CODcr
BOD5
SS
TP
NH3-N
TN
值（mg/l）
≤3500
≤1200
≤400
≤15
≤75
≤105
设计出水水质
本工程处理后出水排入市政下水道，出水要求达到国家标准《污水排入城市下水道水质标准》（CJ_343-2010）中出水的限值。
表3-2设计出水水质
标准
CODcr
BOD5
SS
TP
NH3-N
TN
《污水排入城市下水道水质标准》（CJ_343-2010）
500
350
400
8
45
70
5处理工艺选择
工艺选择原则
选择合理的污水处理工艺技术是十分重要的。
只有选择得当，才能使污水处理工程的处理效果好，运行管理方便，节省投资成本和运行费用。
污水处理工艺的选择，首先需要适应污水进水水质、出水水质要求以及当地温度、工程地质、环境等条件，然后综合考虑工艺的可靠性、成熟性、适用性、去除污染物的效率、投资省、操作管理简单、运行费用低等多因素，选择最优的工艺方案。
[1]符合国家和地方环境保护政策和相关法律法规、标准及规范；
[2]工艺技术先进、高效节能，处理效率高，出水稳定达标；
[3]处理设施安全、成熟，并尽量减少工程投资成本，降低运行费用；
[4]最大限度地降低操作管理和维修技术难度；
[5]污水处理设施具有较强的抗水量、水质冲击负荷能力；
[6]污水处理设施运行时不产生臭气及噪声等二次污染；
[7]优先选择国内先进、可靠、高效、成熟的污水处理专用设备。
工艺选择
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。
污水生物处理分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。
厌氧生物处理技术降解有机物的效率有限，出水水质较难达到本项目的要求，且占地相对较大，废气收集处理问题也不好解决。
因此也不考虑单独使用。
本项目中，水解酸化池作为典型的厌氧处理，作为标准的设施用于污水处理的前处理。
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，本方案也不考虑采用。
生物膜法是一种比较适合小型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，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。
由于膜生物反应器工艺占地面积小，而本项目平面占地对所采用的工艺影响最为明显，因此本工程推荐采用膜生物反应器工艺作为首选处理工艺。
膜生物反应器工艺介绍
膜生物反应器MBR（MembraneBio-reactor）是二十世纪末发展起来的新技术，它是膜分离技术和活性污泥生物技术的结合。
它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用膜替代沉淀池，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，在污水处理方面具有传统工艺不具备的优点。
Ø优点：
（1）出水水质优良、稳定。
（2）工艺简单。
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）占地面积少。
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）污泥排放量少，只有传统工艺的30%，污泥处理费用低。
（5）膜生物反应器可以滤除细菌、病毒等有害物质，可显著节省加药消毒所带来的长期运行费用并扩大污水回用范围。
（6）系统抗冲击性强，适应范围广。
（7）较好的设备化和自动化，管理简便。
（8）模块化设计，易于扩容。
Ø缺点：
一次性投资稍高。
6工艺设计
工艺流程
根据本工程的进出水水质，设计工艺流程如下：
工艺说明
6.1.1调节预沉池
絮凝车间排放粪便废水含有一定的悬浮物，且各时的水质、水量会有一定波动，因此为使处理系统连续稳定地运行，同时调节水量和均化水质，设计调节预沉池。
通过刮泥机将浮渣及底泥送至泥斗，并排进污泥池，污泥通过抽吸泵定期抽至原厂絮凝车间进行处理。
初沉池采用钢筋混凝土结构，半地下结构，设计尺寸为5000×2000×6000mm。
6.1.2水解酸化池
厌氧生物处理是近年来国内外最主要的去除中高浓度有机物的方法，厌氧生物过程分水解酸化过程和甲烷发酵过程，对于中、低浓度废水常用的厌氧处理工艺为UASB和水解酸化池工艺。
由于本项目进水指标并非过高，从技术、经济、运行稳定性等多方面综合考虑，本工程采用水解酸化池工艺即可满足要求，很大程度上提高B/C可生化性。
水解酸化池除了对污水进行酸化以转化难生物降解的物质之外，还有另一重要作用还能对污水水质进行充分混合和稀释，以适应变化频繁的水质，减轻对生物处理系统的压力。
本工程为保证水解酸化池内的污泥浓度及处理效果，水解酸化池内设有填料，保证填料附着的微生物的较好的处理效果。
停留时间：
4.3h
有效水深：
6m
有效容积：
180m3
占地面积：
30m2
数量：
1座
结构：
钢混
6.1.3厌氧池
污水进入厌氧池，同时进入的还有缺氧池的回流污泥。
厌氧池的首要功能是释磷，在聚磷菌的作用下释放磷，并将部分有机物进行氨化。
停留时间：
1.6h
有效水深：
4.5m
有效容积：
69m3
占地面积：
15.3m2
设计尺寸：
8500×1800×5000mm
数量：
1座
结构：
钢混
1）潜水搅拌机
功率：
0.75kw
叶片直径：
260mm
转速：
740r/min
数量：
1台
6.1.4缺氧池
污水进入缺氧池，同时进入的还有好氧池膜区的回流污泥。
缺氧池的首要功能是脱氮，反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将膜池回流污泥中带入的大量NO3-和NO2-还原为N2并释放到空气中，BOD浓度继续下降，NO3-浓度也大幅度下降。
池内设潜水搅拌器。
停留时间：
2.7h
有效水深：
4.5m
占地面积：
25.5m2
有效容积：
115m3
设计尺寸：
8500×3000×5000mm
数量：
1座
结构：
钢混
1）潜水搅拌机
搅拌型式：
搅拌机
搅拌机功率：
1.1kw
数量：
1台
6.1.5好氧池
在曝气状态下中大量繁殖的活性污泥中微生物以及硝化菌群、磷细菌，降解或吸附水中含碳、氨氮、磷有机污染物质，以达到净化水质的目的。
池内设置盘式橡胶微孔曝气器，具有良好的氧转移率。
停留时间：
14.5h
占地面积：
135m2
有效容积：
604m3
有效水深：
4.5m
设计尺寸：
8500×15800×5000mm
污泥浓度：
10000mg/L
数量：
1座
结构：
钢混
曝气型式：
微孔曝气
1）曝气头
规格型号：
D215
空气量典型值：
1-2m3/h·只
有效水深：
2.5-4.5m
膜片材质：
EPDM
主体材质：
增强聚丙烯
服务面积：
0.2-0.8m2/个
气泡尺寸：
0.8-1.9mm
最大气量时压降：
47mbar
数量：
270个
6.1.6好氧池MBR膜区
利用膜对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。
一方面，膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大增加，达到很高的水平，使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底，另一方面，由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明，得到高质量的产水。
好氧池膜区设置MBR膜组件系统及配套的出水、反洗、清洗、吹扫等系统。
MBR膜区内的吹扫（曝气）有两个用途，一是用于膜组件周围的气水振荡，保持膜表面清洁，二是为提供生物降解所需要的氧气。
通过膜的高效截留作用，全部细菌及悬浮物均被截流在曝气池中，可以有效截留硝化菌，使硝化反应顺利进行，有效去除氨氮；同时可以截留难于降解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。
剩余污泥通过膜区剩余污泥泵定期排出，可控制系统内活性污泥的浓度及污泥龄。
膜区设计尺寸：
8500×4300×4000mm，有效水深为4.5m。
设计膜通量为0.5m3/m2.d。
膜型号：
510型，单片膜面积0.8m2
膜元件数量：
2500片
膜组件型号：
EK400双层
膜组件数量：
7组
支架材质：
不锈钢
好氧池的剩余污泥经污泥泵抽吸至原处理站的絮凝车间，由于膜生物反应器工艺产生的污泥较少，经核算每天干泥量约为45kg/d。
6.1.7设备间
设备间主要用于安放鼓风机、抽吸泵、加药消毒装置等设备。
7主要构筑物及设备参数
主要建、构筑物一览表
序号
构筑物名称
尺寸
体积（m3）
数量
单位
长（m）
宽（m）
高（m）
面积（m2）
1
絮凝车间出水集水池改造
2
2
5
20.00
1
座
1
初沉池
5
2
6
60.00
1
座
2
污泥池
3
1
3.5
10.50
1
座
3
水解酸化池
180.00
1
座
4
厌氧池
8.5
1.8
5
76.50
1
座
5
缺氧池
8.5
3
5
127.50
1
座
6
好氧池
8.5
15.8
5
671.50
1
座
7
控制间
9
4
5
36.00
1
座
8
桩
51（根）
9
轻钢结构
309.00
10
支撑框架
151.83
主要设备参数一览表
序号
名称
规格
功率kw
单位
数量
备注
1
潜水提升泵
Q=47m3/h，H=10m，N=2.2kw
2.20
台
2
配套阀门
2
污泥池排泥泵
Q=10m3/h，H=10m，N=0.75kw
0.75
台
2
配进出口阀门
3
电动排泥阀
DN50
0.37
台
2
4
行车式预沉池刮泥机
轨距1.5m，行走功率0.75kw
0.75
台
1
5
污水提升泵
Q=47m3/h，H=15m，N=3.5kw
3.50
台
2
配进出口阀门
6
水解酸化池填料
m3
30
7
高速搅拌机
直径260mm，N=0.75kw
0.75
台
1
8
高速搅拌机
直径400mm，N=1.1kw
1.10
台
1
9
曝气器
D215
个
270
10
膜元件
510型，单张膜0.8m2
片
2500
11
膜组件
EK400双层
组
7
12
污泥回流泵
Q=40m3/h，H=7m，N=2.2kw
2.20
台
2
配套阀门
13
污泥回流泵
Q=80m3/h，H=7m，N=4.5kw
4.50
台
2
配套阀门
14
剩余污泥泵
Q=10m3/h，H=10m，N=0.75kw
0.75
台
2
配进出口阀门
15
好氧池鼓风机
Q=17m3/min，H=6m，N=22kw
22.00
台
2
配进出口阀门
16
膜吹扫风机
Q=10m3/min，H=6m，N=15kw
15.00
台
2
配进出口阀门
17
抽吸泵
Q=24m3/h，H=20m，吸程6m，N=2.2kw
2.20
台
3
配进出口阀门
18
空压机
Q=0.15m3/min，0.7MPa，N=1.5kw
1.50
台
1
19
CIP泵
Q=3.6m3/h，H=12m，N=0.55kw
0.55
台
2
配进出口阀门
20
膜清洗加药装置
1000L，0.55kw
0.55
套
1
21
管道、阀门系统
套
1
8工程设计说明
总图设计
受酒仙桥粪便消纳站占地和空间的限制，根据站内空间、周围环境以及进、退水水位置进行合理布置，工程总占地面积约280m2，在消纳站西南角位置架起二层平台，将处理构筑物建在二层平台处，保持原地一层消防通车及作业空间。
建筑设计
整个站为分为二层污水处理构筑物和地上控制间，污水处理建构筑物主要满足使用功能要求，力求简捷、大方、实用。
控制间设计与周围建筑物在风格上协调一致。
结构设计
本项目上部结构及基础因场地布置严重受限；相邻及周边建筑基础情况复杂；原调节池需继续使用；项目设计及施工面临不确定的因素较多。
基础采用桩基基础；池体采用大跨度架空池体；均需专业单位进行实施。
（1）构筑物使用年限：
按照《建筑结构可靠度设计统一标准》，本工程各建构筑物主体结构的设计使用年限为50年；
（2）安全等级：
按照《混凝土结构设计规范》以及《砌体结构设计规范》，本工程各建构筑物结构的安全等级为二级；
（3）抗震等级：
按照《建筑工程抗震设防分类标准》以及《建筑抗震设计规范》，本工程建构筑物均按丙类建筑，建筑按抗震设防烈度8度实施抗震构造措施；
（4）环境类别：
按照《混凝土结构设计规范》，本工程混凝土结构的环境类别为二类a。
（5）地基及基础：
按照《建筑地基基础设计规范》进行设计，由于本项目场地受限。
相邻及周边建筑基础情况复杂。
基础须采取桩基基础。
并需进行地质勘查。
（6）上部结构：
结构采用钢筋混凝土结构。
大跨度框架支撑池体。
隔墙均采用钢筋混凝土结构。
池体上设轻钢维护结构（墙体及屋面）。
（7）材料：
Ø混凝土
外露式贮水构筑物均采用C35、S6，混合结构构件及框架结构采用C35；垫层混凝土采用C10（或C15）。
Ø钢筋
普通钢筋一般采用热轧钢筋HRB400级以及HPB300级。
Ø焊条
E50型焊条用于Q300钢的焊接，E55型焊条用于Q400钢的焊接。
Ø砌体
框架围护墙采用M7.5（或M10）混合砂浆砌筑MU10非粘土烧结多孔砖（非承重型）。
电气设计
（1）主要用电设备负荷计算表
序号
单体名称
设备名称
设备（台）
单台容量
工作容量
装机功率
需要系数
COS∮
TAN∮
计算负荷
安装
工作
kw
kw
kw
Kc
P（kw）
Q（kvar）
S（kva）
1
项目负荷计算
潜水提升泵
2
1
2.2
2.2
4.4
0.9
0.85
0.62
1.98
1.23
2.33
2
污泥池排泥泵
2
1
0.75
0.75
1.5
0.8
0.85
0.62
0.60
0.37
0.71
3
电动排泥阀
2
2
0.37
0.74
0.74
0.2
0.8
0.75
0.15
0.11
0.19
4
行车式预沉池刮泥机
1
1
0.75
0.75
0.75
0.7
0.8
0.75
0.53
0.39
0.66
5
污水提升泵
2
1
3.5
3.5
7
0.7
0.85
0.62
2.45
1.52
2.88
6
高速搅拌机
1
1
0.75
0.75
0.75
0.8
0.85
0.62
0.60
0.37
0.71
7
高速搅拌机
1
1
1.1
1.1
1.1
0.8
0.85
0.62
0.88
0.55
1.04
8
污泥回流泵
2
1
2.2
2.2
4.4
0.7
0.85
0.62
1.54
0.95
1.81
9
污泥回流泵
2
1
4.5
4.5
9
0.7
0.85
0.62
3.15
1.95
3.71
10
剩余污泥泵
2
1
0.75
0.75
1.5
0.5
0.85
0.62
0.38
0.23
0.44
11
好氧池鼓风机
2
1
22
22
44
0.8
0.85
0.62
17.60
10.91
20.71
12
膜吹扫风机
2
1
15
15
30
0.8
0.85
0.62
12.00
7.44
14.12
13
抽吸泵
3
2
2.2
4.4
6.6
0.7
0.85
0.62
3.08
1.91
3.62
14
空压机
1
1
1.5
1.5
1.5
0.2
0.85
0.62
0.30
0.19
0.35
15
CIP泵
2
1
0.55
0.55
1.1
0.6
0.85
0.62
0.33
0.20
0.39
16
膜清洗加药装置
1
1
0.55
0.55
0.55
0.7
0.85
0.62
0.39
0.24
0.45
17
厂区照明
1
1
5
5
5
0.7
0.85
0.62
3.50
2.17
4.12
18
合计
补偿前总负荷
66.24
119.89
0.85
0.62
49.44
30.73
58.22
19
变压器选择
同时系数
0.90
0.90
20
乘同时系数K∑p=0.90后合计
0.85
4
升级会员 