MBR污水处理工艺设计说明书.docx
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MBR污水处理工艺设计说明书
MBR污水处理工艺设计
一、课程设计题目
度假村污水处理工程设计
二、课程设计的原始资料
1、污水水量、水质
（1）设计规模
某度假村管理人员共有200人，另有大量外来人员和游客，由于旅游区污水水量季节性变化大，初步统计高峰期水量约为300m3∕d,旅游淡季水量低于
70m3∕d,常年水量为100—150m3∕d,自行确定设计水量。
（2）进水水质
处理的对象为餐饮废水和居民区生活污水。
进水水质:
项目
COD
BOD5
SS
PH
NH3-N
TP
含量/（mg∕L）
150-250
90-150
200-240
、污水处理要求
污水处理后水质应优于《城市污水再生利用景观环境用水水质》
（GB18921-2002）
项目
BOD5
SS
PH
NH3-N
TP
含量/（mg∕L）
6
10
、处理工艺
污水拟采用MBR工艺处理
4、气象资料
常年主导风向为西南风
5、污水排水接纳河流资料
该污水处理设施的出水需要回用于度假村内景观湖泊，最高水位为103米,常年水位为100米，枯水位为98米
6、厂址及场地现状
进入该污水处理设施污水管端点的地而标高为109米
三、工艺流程图
图1工艺流程图
四、参考资料
1.《水污染控制工程》教材
2.《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB18921-2002）
3.《给排水设计手册》
4.《给水排水快速设计手册》
5.《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2002）
6.《MBR设计手册》
7.《膜生物反应器——在污水处理中的研究和应用》顾国维、何义亮编著
8.《简明管道工手册》第2版
五、细格栅的工艺设计
1.细格栅设计参数
（1）栅前水深h二O.1m：
（2）过栅流速v=0.6m∕s;
（3）格栅间隙b细=0.005m;
（4）栅条宽度s=0.01m;
（5）格栅安装倾角α=60°0
2.细格栅的设计计算
本设计选用两细格栅，一用一备
1）栅条间隙数：
bhv
0.0035Si∏6O^InOn≈10.9,
0.0050.10.6（取n=11）
式中：
n——细格栅间隙数；
QmaX最大设计流量，0.0035m3/s
b——栅条间隙，;
h栅前水深，取0.1m
V过栅流速，取s;
α——格栅倾角，取60°；
2）栅槽宽度：
B=S（n-1）+bn
式中：
B——栅槽宽度，m;
S——格条宽度，取0.0ImO
B=×（Il-I）+×11=0.155m：
（取B二0.2m）
3）过栅水头损失：
K取3
0二（选用迎水、背水面均为半圆形的矩形）
hkG）-~Sin31.67（~~）——-Sin600.2m
b2g0.00519.62
6）栅前槽总高度：
取栅前渠道超高h尸0.3m
栅前槽高H1=h+h1=÷=
7）栅后槽总高度：
Hhhh0.10.30.20.6m8）栅槽总长度:
细格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度L∣:
若进水渠宽Bi=O.18m渐宽部分展开角J=20°,则此进水渠道内的流速
Vi=O.6m∕s,则：
LBB
2tan20
020180.03.
2tan20
4）细格栅与出水渠道连接处的渐窄部位的长度L2:
L
0.03C…
L—
——0.015
2
2
LL
L0.51.0——0.030.0150.51.0041.8m
tan60tar60
9）每日栅渣量：
KZ=
W一般为0.1-0.01rn“，细格栅取0.10力∕ιn
/10/7710m
故采用人工清渣
六、初沉池设计
（1）沉淀区的表面积A:
A二∕q
A=2=6.25m2
式中：
A——沉淀区表面积，m2;
QnaK最大设计流量，m3∕h:
q表面水力负荷，m7（mz∙h）:
取q=2
（2）沉淀区有效水深h2：
h2=q∙t
h2=2*=2.Om
式中：
h2——沉淀区有效水深，m;
t沉淀时间，初沉池一般取〜h;二沉池一般取〜ho沉淀区的有效
水深h?
通常取〜4.0m。
取t=
（3）沉淀区有效容积V:
V=A・h2
V=*=12.5m3
式中：
V——沉淀池有效容积，m3o
（4）沉淀池长度L:
L=・t
L=**=16.2m
式中：
L沉淀池长度，m：
V最大设计流量时的水平流速，mm∕s,—般不大于5mm∕so取v=4.5mm∕s
（5）沉淀池的总宽度B：
B=A∕L
B==O.4m
式中：
B——沉淀区的总宽度，m。
（6）沉淀池的数量n:
n=B∕b
式中：
n沉淀池数量或分格数；此例设计n=单斗排泥
校核：
L∕B==>4（符合）
L∕h2=2=>8（符合）
（7）污泥区的容积V”：
对于已知污水悬浮固体浓度与去除率，污泥区的容积可按下式计算：
V.=Qnsx・24・C。
・η・100・T∕[1000r（IOO-P0）]
式中：
CO沉淀池进水悬浮物浓度，mg/L
η——悬浮固体的去除率，取η=50%
T两次排泥的时间间隔，d,初沉池按2d考虑
r——污泥容重，Kg/m：
含水率在95%以上时，可取IOooKg∕m3
PO污泥含水率，%;取PO二96
Vw=*24*240*50%*100*2/[1000*1000（100-96）]=1.8m3
（8）贮泥斗得容积
VF（1/3）・h4,[S,÷S2+（S1∙S2）]
VF（1/3）・[++・]=1.94m3
式中：
Vl——贮泥斗得容积，m';
Si,S2——贮泥斗得上下口面积，m2o
设计Sι=*=1.44m2
S2=*=0.16m2
hJ=2.8m
h4"=÷0.129m（9）沉淀池的总高度H：
H=h1÷h2+h3+h4'+h4
H=÷2+++=5.729m
式中：
H——沉淀池总高度，m：
hi淀池超高，m,一般取0.3m：
h2——沉淀区的有效水深，m;
h3——缓冲层高度，m,无机械刮泥设备时为0.5m,有机械刮泥设备时，其上缘应高出刮板0.3m;
h4,——贮泥斗高度，m：
h√,——梯形部分的高度，m。
（10）贮泥斗以上梯形部分的污泥容积V2：
V2=*（L,+L2）・也”・b
V2=*（17+**=0.53m3
式中：
Lι=++=17m
L2=3.6m
b=0.4m
污泥斗和梯形部分污泥容积
V1+V2=+=2.47m3
七、调节池的设计
由于本例是旅游区，污水量季节性变化大，淡季时水量低于70m7d,高峰期又能达到300m7d,设计连续高峰水量的吋长为2do该MBR工艺设备取用设计流量为200m7do当出现连续高峰水量时，调节池可用来蓄水。
但当出现淡季水量时，调节池中的水又过少。
所以为了保证污水处理设施在最高水量或最低水量
的情况下都能正常运行。
拟设计总体积为2IOm3的调节池，分三格，每格设计体积为70m3o当水量小于设计流量时，调节池单格运行，当水量大于设计流量时，可采用双格运行致三格运行起到蓄水作用。
1.单格调节池设计
设计流量Q二8.4m'∕h,停留时间T=h,采用穿孔管空气搅拌，气水比为4:
1
（1）单格调节池有效容积
V=QT=×58.8πι3
（2）单格调节池尺寸
调节池平面形状为矩形，其有效水深采用h2=3.Om,调节池面积为：
F=V/h2==19.6m2
池宽B取4.0m,则池长为
L=F∕B==4.9m取L=5.Om
保护高hι=0.5m
池总高H二+二3.5m
则单格调节池的尺寸为**二70m3
2.空气管计算
在调节池内布置曝气管，气水比为4:
1,空气量为Q=×=0.0094m3∕so利用气体的搅拌作用使来水均匀混合，同时达到预曝气的作用。
空气总管山取30mm,管內流速仏为
VI===13.3m∕s
τrD;3.14×0.03-
Vl在10〜15m∕s范围內，满足规范要求
空气支管D2：
共设4根支管，每根支管的空气流量q为：
q=-Qs=-X0.0094=0.00235m7s
44
支管內空气流速V?
应在5〜10m∕s范围内，选V2=8m∕s,则支管管径6为
取DWO皿则VF4x0.0Q235=748m/s
π×0.020「
∣4XO.OoIl污
Vπ×1
穿孔径必：
每根支管连接两根穿孔管，则每根穿孔管的空气流量为
q,=0.001175m7s,取V3=7m∕s
二O.0146m.取D3=I5mm.则V3为
3.孔眼计算
孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45。
处，并交错排列，孔眼间距b=IOOmn1,
孔径Φ=2mm,穿孔管长一般为4m,孔眼数ITl二74个，则孔眼流速V为
-5.06m∕s
%_0.001175
2Ml0.785X0.0022X74-φm
4
八、MBR池设计
数量：
1座
构筑物：
钢於结构
池容积：
××3.5m
水力停留时间：
5h
（1）膜组件
数量：
1组
规格：
××2m
清洗：
3〜6个月清洗一次
（2）曝气系统
数量：
1套
组成：
罗茨风机（2台，一用一备）、曝气器、管路阀门等
膜组件
有效容积计算
设计参数：
进水BOD5SO=114mg/L
b.设计处理水流量Qα=200m7d
c.MBR对BOD5的去除率达到95%〜98%,出水BOD5Se≤mg/L
1.膜组件选型
本设计的膜选用日本久保田（KUbOta）公司生产的液中膜，膜技术参数表如下:
序号
名称
特性参数
1
材质
聚氯乙烯
2
膜孔直径
μm
3
过滤方式
重力过滤/吸引过滤
4
最大过滤压力
重力过滤:
12kpa∕吸引过滤：
20kpa
5
耐化学药品性
耐酸耐碱性强（PH值2〜12）
6
膜支架尺寸510
型
宽X高X厚：
49OmmXIOOOmmX6≡
7
膜支架有效面
积
0.8m2/张
8
膜通量
〜0.8m3/
1.膜支架张数计算（按每天24小时运行计算）
n二Qd÷η÷t∕24÷
二200÷÷24/24÷=625张
式中：
n——膜支架张数，张；
η膜通量，一般取〜0.8m3/;
t——每天运行时间，h：
——膜支架有效而积，r√∕张
同一膜生物反映器内应选同型号的膜组件，膜组件分为AS型、FF型、ES型三种：
AS形适用于大型市政排水处理
FF型适用于地埋式小型污水处理
ES型适用于生活污水、工业废水，是常用膜组件，尤其推荐作为中水回用处理工艺。
故膜组件选用ES200（no=2OO）
N=n÷n0=625÷200二组，取4组
2.膜生物反应器池有效容积计算：
（1）按膜组件安装尺寸计算
ES200平面布置尺寸为：
X4.3m,池深为3.Om;
膜生物反应器有效容积：
V=××3m3=55.5m3
取保护高度0.5m,则总容积
V总二XX3.5m3=64.7m3
（2）取BOD5容积负荷NY为1.0kg∕
WBOOS=QdXSOXlO$=200×114×10^3=23kg.B0D5∕d
V=WB∞5÷Nv=23÷=23m3
由于根据BOD5容积负荷算出的池有效容积小于膜平面布置所得的池容积，故MBR池容积及尺寸按膜组件安装尺寸确定。
3•膜生物反应器池所需空气量计算
（1）膜装置洗净所需空气：
MBR所需鼓风量G二NXn0Xq二800X12
=9.6m3∕min
式中：
q——每张膜洗净所需空气量，一般为10〜15L∕min
（2）生物处理所需空气量：
需氧量OD二aLr+bSa=aQd（SO-Se）÷bVXf
式中：
a系数，一般为〜；
Lr——BODs去除量，Lr=SO-Se;
b——污泥自身氧化需氧率，一般为〜kgO2∕kgMLVSS・d;
S3——及应器内MLVSS的量；
VMBR池容积，m';
XMBR池内MLSS浓度取12000mg∕L;
f——混合液MLVSS/MLSS,一般为〜；
OD=200×X（114-6）×10^3+××12×
=+=85.3kg.O2Zd
所需空气量：
G=O0/（）=（X）
=10265m7d=7.1m7min
式中：
e——溶解效率，因水深、水温、水压级污泥浓度而异，一般为〜；
由于生物氧化所需空气量小于膜洗净所需空气量，鼓风机的选择应以膜洗净所需空气量为依据，可选送风量为9.6m7min左右的风机或总风量相同的数台风机并联运行。
风口的压力以池深为依据，本池深为3.5m,考虑到风管的阻力降，可取风压P=400Omm水柱的风机。
4.池内曝气系统设计
一般要求：
曝气管与膜组件下部距离一般为200〜30Omn1,不能低于180mm;崔玉川，刘振江，张绍怡.城市污水厂处理设施设计计算[M].北京：
化学化工出版社,2004.
排气压计算
（1）供风管道沿程阻力以及局部阻力
取曝气干管管径DNlOOf每池采用一根干管与22支支管管安装于池底（详见图纸）。
则干管空气流速V=q√Aj=*4）=1222.9m∕min=20.4m∕s
根据《简明管道工手册》，有管道沿程压损hf=RL,局部阻力损失hj=o
式中：
R——每米管长的沿程水力损失，Pa/m：
L—管长，m;
查圆形钢板风管的线解图，取R二52Pa/m,L=IOm,计算干管压损
hf=RL=52×10=520Pa,hj==156Pa
设计曝气侧管（支管）DN50,每支2.0m,每池22支
计算得曝气支管压损，查《简明管道工手册》取R=592Pa/m
总hf=nRL=26048Pa,总hj==Pa
（2）曝气器阻力
采用BSD-Q-192球冠式微孔曝气器，主要性能参数：
曝气器尺寸
D192×180mm
适用工作空气量
0.8〜3m'/h个
服务而积
0.35〜0.8m3/个
氧利用率
24〜41%
充氧能力
0.169〜0.294kg02/h
动力效率
6.5〜8.8kg02/kw.h
阻力损失
≤3200Pa
按供风量计算取q=3m7（h•个）则∕∣=-=^^=192（个）,q3
取198个，每支198/22=9个，平均纵横分布于MBR池底。
（3）曝气器淹没水头
设计MBR膜组件有效水深3m,则水深压力3mH20=
所以总排气压为
曝气鼓风机的选择：
选择RClOO罗茨鼓风机，主要参数如下:
转速
r/min
理论流
量
m3∕min
升压
Pa
流量
m3∕min
轴功率
kw
配套电机
机组最大重量
kg
型号
功率kw
2500
Y180L-2
22
730
5.出水系统设计
根据设计总流⅛Q=200m7d=8.4m7h,得好氧MBR出水流量&4m7h:
水力停留时间取20%即24×=,取5h,经校核，5X=42m3<55.5m3,可设计出水时间为19h0
根据MBR池水深3.5m,可确定吸程>二3.5m,考虑MBR出水水质较高，可以满足中水回用需要，确定抽吸泵的选择：
永嘉县扬子江泵业有限公司生产的GDF型自吸泵，具体性能如下表所示。
表3-7GDF型自吸泵
图MBR膜清洗系统示意图
MBR膜清洗所需药物如下表所示。
表3-8膜清洗药剂表
清洗对象
药剂种类
药剂浓度/%
无机物
盐酸
有机物（藻类、细菌
等）
次氯酸钠
/-X-Z
有机物（蛋白质、蔺残骸等）
氢氧化钠
MBR清洗用泵选择：
扬子江泵业有限公司生产的FPZ型耐酸耐碱射流泵。
表3-9FPZ型耐酸耐碱射流泵
型号型号
进口X出口/
（mm）（mm）
流量/
（m3∕h）
扬程/
m
转速转速/
r/min
吸程/
m
电机功率P/
kw
32FPZ-11（D）
30×30
11
2840
5
7.MBR池排泥设计
理论上每日的污泥量（按SS去除率计算）:
W=QX（CO-CI）/1OOO2（I-PO）式中：
Q设计流量，m'/d
Co进水悬浮物浓度，mg/L
CI出水悬浮物浓度，mg/L
PO污泥含水率，%,取为98%
每日的污泥量计算得W=200×（120-10）/（1OOO2X）=1.1m7d
可以取为每天污泥产量1.1m7d,可用40mm排泥管，每天排泥一次，每次排泥20min,每次排泥流量0.0009m7s0
九、污泥浓缩池设计及计算
匚污泥浓缩池设计说明
污泥浓缩的主要目的是减少污泥体积，以便后续的单元操作。
污泥浓缩的操作方法有间歇式和连续式两种。
通常间歇式主要用于污泥量较小的场合，而连续式则用于污泥较大的场合。
污泥浓缩的方法有重力浓缩、乞浮浓缩、和离心浓缩，其中重力浓缩应用最广。
根据本次设计知整个工艺流程产泥量较小，因此选择一个不带中心管的间歇式重力浓缩池，其结构如图所示。
其浓缩原理是污泥在重力浓缩池中，污泥依次通过自由沉降、絮凝沉降、区域沉降、压缩沉降的过程来脱去部分水分。
即是通过自身重力来压密的过程。
污泥浓缩池采用钢混结构。
图不带中心管间歇式重力浓缩池示意图
2.污泥浓缩池设计计算
（1）本次设计的污泥来源：
a.初沉池产生的剩余污泥；
产生的剩余污泥。
根据前面计算，产生的污泥流量为+=2.9m7d
（2）污泥固体浓度C
C=（I-P）P
式中：
C——污泥固体浓度，kg∕m3;
P——浓缩前含水率，取P=96%;
P污泥密度，P=IOOOkg∕m3o
计算得：
污泥固体浓度C=X1000=40kg∕m3
（3）浓缩池面积A
M
式中：
A浓缩池面积，ml
V——污泥量，m7d;
C——污泥固体浓度，kg∕m3;
M——浓缩池污泥固体负荷，取M=30kg∕（m2・d）o
计算得：
浓缩池面积A=*40∕30=3.87m2
（4）浓缩池直径D=（4*,z2=2.22m
（5）浓缩池高度计算
a.浓缩池工作部分高度h
TV
h1=
24A
式中：
h1——浓缩池工作部分高度，m：
T——浓缩时间，一般为10〜16h,取T=12h:
V——污泥量，m7d;
A浓缩池面积，m?
。
计算得:
浓缩池工作部分高度h,=12*（24*=0.37m
b.浓缩池有效水深R
HI=h1+h2+h3
式中：
Hl浓缩池有效水深，m;
ht——浓缩池工作部分高度，m：
h2——浓缩池超高，取h2=0.3m;
h3——浓缩池缓冲层高度，取h3=0.3m0
计算得：
浓缩池有效水深H1=h1+h2+h3=++=0.97m
C.污泥斗深度m
ID-d
h.=tana
42
式中：
h4——污泥斗深度，m;
D浓缩池直径，m：
d——污泥斗底部直径，取d二0.2m;
a泥斗侧壁倾角，取α=60co
计算得:
污泥斗深度h4=[1.75md.浓缩池总高度H二H1+h4=+=2.72m
根据污泥浓缩池的设计规范，要求浓缩池总高度M3m,设计HI
=1.00m,h4=2.OOm,
设计浓缩池总高度H=H1+h4=+=3.OOm
（6）污泥斗容积
VI=学（r2+Rr+f）
式中：
VI污泥斗容积，m';
h4——污泥斗深度，m;
R——污泥斗上部半径，R=1.11m：
r——污泥斗下部半径，r=0.IOmO污泥斗容积v,=**+*+∕3=2.83m3
（7）浓缩池总体积
V=+*2）2=6.70m3
（8）浓缩后污泥量£
式中：
V2——浓缩后污泥量，m3∕d;
V——污泥量，m7d:
P——浓缩前含水率，取P二96%;
Pt——出泥含水率，取Pt=94%0计算得：
浓缩后污泥体积
V2=*O/=1.93m7do
（9）排泥周期T二V1∕V2=,即浓缩池排泥周期T=35ho
因污泥量极少，加上有足够的时间使污泥沉淀、浓缩，故浓缩池上清液可不设计流出堰，用污泥自吸泵反抽回初沉池，对排泥管进行反冲洗。
污泥螺杆泵的选择
表3T0I-1B3型螺杆泵
型号
流量/（m7h）
扬程/m
功率∕kw
进出口径∕mm
I-1B3
5
100
3.污泥脱水设计
污泥量较少，污泥经螺杆泵送至污泥脫水间，脱水设备选择板框压滤机，规格如下所示。
表3-11板框压滤机
型号
过滤面
积/
m2
过滤压
力/
MPa
螺杆顶紧力/kN
质量/
kg
外形尺寸/
mm
备注
BMS2/320
2
200
520
1240×550×6
10
铸铁板
框
污泥经脱水后运输至垃圾填埋场进行填埋处置。
泵的扬程选择:
H=H++（〜）
废水处理构筑物水头损失的估计表4-2
构筑物名称
水头损失（米）
构筑物名称
水头损失（米）
格栅
装有回转布水器的生物滤池（其工作高度为H）
H+
沉砂池
/-X-/
装有喷洒式布水器的生物滤池
（其工作高度为
H）
H+
除油池
/"*w√
鼓风曝气池
平流式沉淀池
/-X-Z
力U速曝气池
竖流式沉淀池
/-X-Z
混合池
辐射式沉淀池
/-X-Z
接触池
（1）污水提升泵的扬程确定:
H=++=
（2）MBR池进水泵的扬程确定:
H=++=
石家庄水泵厂KWP型无拥堵离心泵
泵型
流量
m3∕h
扬程m
电动机转速r/min
功率kw
叶轮外径
mm
效率％
KWPk40-250
8〜24
1450
〜4
170〜260
51
升级会员 