膜生产加工废水处理工程技术方案.docx
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膜生产加工废水处理工程技术方案
膜生产加工废水处理工程
技
术
方
案
第1章设计概述
1.1设计依据
1、建设方提供的有关资料；
2、《给水排水设计手册》；
3、《室外排水设计规范》GB50014-2006；
4、《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003；
5、《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84；
6、《建筑设计防火规范》GBJ16-87；
7、《北京市水污染物排放标准》DB11/307-2005；
8、国家相关法律、法规等。
1.2工程概况
本工程废水处理量为200m3/d，主要来自膜生产加工废水。
1.3设计参数
1.3.1污水水量
根据建设方提供的资料，该工程污水排放量为200m3/d，按24小时连续排水设计，则时平均排水量约为8.3m3/h。
1.3.2进水水质及出水水质
根据建设方提供具体数据，暂定进水水质如下：
进水水质表
污染项目
CODcr（mg/L）
NH3-N
PH
进水水质
20000
3-4
1.3.3出水水质
根据建设方的要求，处理后的废水《北京市水污染物排放标准》DB11/307-2005中的三级排放标准，具体指标为：
污染项目
CODcr（mg/L）
NH3-N
PH
进水水质
≤100
≤15
6~9
1.4设计原则
严格执行国家环境保护有关法律法规，严格执行国家有关设计规范，按规定标准使处理水达标，即使处理后的污水各项指标达到或优于标准。
结合厂方实际情况，采用先进、经济、合理、成熟、可靠的处理工艺。
工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地，能适应水质、水量的变化，确保出水水质稳定。
平面布局力求紧凑、简洁、功能齐全；工艺流程合理通畅，尽可能缩短建、构筑物间距，节省占地，并保证绿化面积，适当留有扩建余地；
工艺运行过程中，便于操作管理及维修，节能、动力消耗和运行费用低。
1.5设计范围
本方案设计范围自污水处理场格栅井开始，至处理达标排放口为止。
包括污水处理站界区内的处理工艺、土建、给排水、管道工程、设备及安装工程、电气工程等等，不包括绿化、道路等。
污水处理场主体构筑物向外延伸1m为本工程的边界线。
第2章废水处理工艺设计
2.1原水水质概况
膜加工废水中还有大量的DMAC，柠檬酸等，其中二甲基甲酰胺在低浓度时可生化性比较好，高浓度时对微生物的生长有很强的抑制作用，故需要均化进水水质，另外DMAC分解后会产生大量的氨氮，原水经过厌氧分解后，氨氮会大幅度的提高，设计时必须考虑到氨氮的去除。
此外，最重要的就是在膜生产加工废水中含有很多可生化性很差的环状化合物，必须提高其可生化性，才能保证后续生化处理设施的处理效果。
2.2主体工艺介绍
2.2.1UASB（UpfowAnaerobicSludgeBlanket）升流式厌氧污泥床
升流式厌氧污泥床在构造上是集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑的厌氧反应器。
该反应器由进水配水系统，反应区，三相分离器，气室和处理水排出系统组成，与其它厌氧反应器相比，该污泥床具有一系列的优点
①污泥床内生物量多，污泥颗粒化后使反应器抗冲击负荷性大大提高
②容积负荷率高，废水在反应器内的停留时间较短，所需池容大大缩小。
③设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需再反应器内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，而且不存在堵塞问题。
2.2.2MBR（MembraneBio-Reactor）膜-生物反应器
膜-生物反应器为膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型废水处理系统，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，是用膜对生化反应池内的污泥进行过滤，实现泥水分离，其技术优势主要体现在：
①采用微米级膜过滤代替重力沉淀、气浮、砂滤等分离方式，高效地进行固液分离，其出水水质远优于常规工艺出水；且受污泥系统恶化、膨胀等影响远小于常规工艺；
②实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离,运行控制灵活稳定，高精度的膜过滤还能将几乎所有的微生物截留在生物反应器中，可使得生物反应器的效率大大提高，进而使一些难降解物得到降解，由于MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一,并取代了三级处理的全部工艺设施,因此可大幅减少占地面积,节省土建投资；
④对于世代时间比较长的硝化细菌具有良好的拦截作用，可以使得生化系统的氨氮去除率得到大幅提升，通过运行方式的改变亦可有脱氨和除磷功能；
⑤维持生化池内较高的活性污泥浓度，丰富微生物种群，提高系统的调节能力和抗冲击能力；
⑥反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行,剩余污泥产量极低,由于泥龄可无限长,理论上可实现零污泥排放。
2.3该废水处理工程的工艺流程
2.3.1工艺流程说明
格栅：
原水进入格栅池，通过格栅去除原水中大的颗粒杂物，防止其堵塞后续设备。
曝气调节池：
该废水中含有很多可生化性很差的环状化合物，必须提高其可生化性才能保证后续生化处理设施的处理效果。
格栅池出水进入曝气调节池，池中加入Fe/C填料，通过铁碳原电池微电解的作用将DMAC类的物质分解为小分子有机物和氨氮，提高废水BOD/COD值，通过曝气，强化进水和铁碳填料的接触。
中和池：
调节池出水泵提入中和池，因原水水质PH=3-4，偏酸性，要想保证后面的厌氧及生化处理效果必须调节PH值。
UASB升流式厌氧污泥床：
中和池出水自流进入UASB反应池内，其主要性能体现于反应器中的颗粒污泥，该污泥具有良好的沉降性能和高比产甲烷活性，反应器上部的的三相分离器能有效地将气﹑液﹑固三相进行分离，不需要再增加其他沉淀﹑脱气等辅助装置，并且不需要设置填料和载体，提高了反应器的容积利用率。
厌氧池：
UASB反应池出水自流进入厌氧池，由于废水经升流式厌氧污泥床后有机物浓度还很高，废水中的某些有机物好氧微生物对其是难降解的，而厌氧微生物对其却是可降解的，所以需再进行厌氧处理。
缺氧池：
厌氧池出水自流入缺氧池，缺氧池系利用异养型微生物以去除NH3-N为主的构筑物。
污水中除有机污染物之外，还含有大量的NH3-N，缺氧池可以利用原水的含碳有机物作为碳源，以好氧池回流液中的硝酸盐的氧作为受电体，进行呼吸和生命活动，将硝态氮还原为气态氮。
好氧池：
厌氧池出水自流入好氧池，好氧池又称淹没式生物滤池，是目前应用最广、最成熟的一种水处理方法。
微生物以生物膜形式及悬浮态生长于水中，因此它兼具活性污泥及生物滤池的特点。
池内设置组合填料和曝气管路系统，并于曝气管路系统上安装微孔曝气器。
组合填料比表面积大，能附着大量的微生物（生物膜）。
该填料挂膜快，脱膜容易,运行时丝条对空气泡能起到极好的切割作用，使大气泡切割成小气泡，可增加气液接触面积，促进氧的传递，从而提高处理效果。
微孔曝气器强度高，不易损坏，布气均匀，阻力损失小，抗腐蚀，氧的利用率高达15%以上，与组合填料配合使用，可达到较大的节能效果。
因为填料的比表面积大，池内氧的利用率高，具有较高的容积负荷，而且耐冲击等优点。
其特点是
（1）容积负荷高，处理时间短，节约占地面积；
（2）生物活性高，曝气系统设在填料下，不仅供氧充分，而且对生物膜起到搅动作用，加速了生物膜的更新，使生物膜活性提高；（3）较高的微生物浓度，由于填料表面积大，池内充氧条件好，氧化池内单位容积的生物量高于活性污泥法曝气池，因此有较高的容积负荷；（4）污泥产量低，不存在污泥膨胀问题；（5）出水水质好而稳定；（6）挂膜方便；（7）动力消耗低。
MBR膜池：
好氧池出水自流入膜生物反应器，进一步降解有机污染物，并起过滤和沉淀作用。
臭氧接触池：
臭氧的氧化能力很强，对菌类及有机物和无机物都有显著的效果。
停留池：
臭氧接触池出水自流入停留池，起缓冲的作用。
一级ICB生物炭池：
停留池出水自流进入一级ICB生物碳池，水中的溶解性物质被活性炭上的微孔所吸附而从水中去除，在池底微曝气的情况下，活性炭表面会生成一层生物膜，微生物会对吸附在微孔中的有机物进行降解，从而对活性炭进行再生。
二级ICB生物炭池：
一级ICB生物炭池出水自流进入二级ICB生物炭池，为了保证污染物的去除效果采用二级ICB生物炭池串联使用。
清水池：
二级ICB生物炭池的出水自流到清水池，清水池暂时储存清水，然后排放到市政污水管网。
2.3.2工艺流程特点
选择合理的处理工艺路线，具有良好的去除污水中有机物的效果，以满足相关标准的要求；
①具有较好的耐冲击负荷能力，以适应水质、水量变化的特点；
②采用目前国内先进的工艺技术，有机物得比较彻底的降解，减少污泥的产量；
③充分考虑二次污染产生的可能性，将其影响降低至最低程度；
④采用集中控制、自动化运行，易于管理维修，提高系统可靠性、稳定性。
2.4处理效果预测分析
处理效果分析表
名称
CODcr（mg/L）
NH3-N（mg/L）
进水浓度
20000
200
格栅
20000
200
去除率
-
-
曝气调节池
20000
200
去除率
20%
-
中和池
16000
200
去除率
-
-
UASB反应池
16000
200
去除率
80%
-
厌氧池
3200
-
去除率
70%
-
缺氧池
960
300
去除率
10%
71%
好氧池
864
去除率
70%
MBR膜池
259
86
去除率
20%
69%
臭氧接触池
207
26.7
去除率
30%
停留池
145
去除率
-
ICB生物炭池
145
去除率
50%
50%
出水
73
13.3
三级标准
≤100
≤15
第3章主要构筑物、设备
3.1格栅池
A..构筑物功能
在曝气调节池前设置间隙为10mm的格栅进行拦截，以去除大的固体悬浮物，防止堵塞后续处理装置及管道并保护水泵机组不受磨损，保证处理单元的正常运行。
材料地下式钢筋混凝土；
建筑尺寸0.8×1.2×1.2m
数量一座
B.设备
（1）人工格栅
材料不锈钢；
规格0.8×1.2m
栅宽800mm
栅距10mm
数量1台
3.2曝气调节池
A..构筑物功能
功能：
在铁碳原电池微电解的作用下，将-NH2等基团从有机物上分离出来，形成NH3-N，破坏废水中难降解的化学键，提高废水的BOD/COD。
曝气加强填料与废水的传质效果，为后续生化提供保障。
（1）调节池
数量1座
尺寸10.0×5.0×4.8m
停留时间24h
有效容积200m3
曝气强度3m3/（m2.h）
结构地下式钢筋混凝土
供气量2.52m3/min
B.设备
（1）提升泵
数量2台（一用一备）
型号CP50.75-50
流量10m3/h
扬程10m
功率0.75kW
（2）穿孔管
穿孔管一批
材料UPVC
（3）Fe/C填料
Fe/C填料100m3
3.3中和池
A.构筑物
数量1座
尺寸1.0×5.0×4.8m
停留时间2.4h
有效容积20m3
结构地下式钢筋混凝土
B.设备
（1）中和药箱
数量1套
规格1.0m3
（2）计量泵
数量1台
型号DC2A
流量4L/h（0-22L/h可调）
3.4UASB反应器
反应器设计
A.构筑物
①设计容积负荷为Nv=8kgCOD/（m3/d）
V有效=QC0E/Nv=400m3
②采用方形池体，设计有效高度h=5m,则S=V有效/h=80（m2）
L×B=9m×9m
设计总高为6.5m，其中超高0.5m.
校核后符合有机负荷要求
③水力停留时间
tHRT=（400/200）×24=48h
Vr=Q/S=200/24/80=0.11（m3/m2/h）
符合颗粒污泥的水力负荷要求。
L×B×H=9m×9m×6.5m
进水分配系统
①共设置38个布水点，则每点的负荷面积为：
Si=S/n=80/38=2.1（m2）>2（m2）
布水管距反应器底部200mm
②配水系统设计
采用穿孔管配水，设置2根U形管，管径100mm
孔径采用ø10mm，斜向下45°
三相分离器的设计
①沉淀区设计
与短边平行，沿长边布置5个集气罩，设置4个三相分离器
分离器的长度B=8m,每个单元宽度为L=2.25m，其中沉淀区长B1=8m，宽度b=1.8m，集气罩顶宽度a=0.45m,壁厚0.2m,沉淀室底部进水口宽度b1=0.9m
经负荷，表面负荷及进水口水流上升速度均符合要求。
②沉淀区斜壁角度与深度设计
设计沉淀区最大水深为2m,h1=0.5m,h2=0.5m,h3=1.0m,
则倾角为56.98°<60°
③气液分离设计
设计气封角度为60°，b2=0.4m,分隔板下端距反射锥垂直距离MN=0.2m,则缝隙宽度l1=0.173m
斜面长度BC=0.5m,经计算MB=0.269m,AB=0.866m
经校核符合设计要求
④分隔板的设计
进水缝宽l2=0.13m，h4=0.316m
进水缝下板长度为：
0.615m,上板长度为1.193m
三相分离器总高h=2.34m
分离出流区高2.4m,反应区高度3.6m,其中污泥床高1.6m,悬浮层区高2.0m
⑤排泥系统设计
污泥总量：
M=2336（kgSS）
产泥量：
ΔX=XQSr=0.07×200×16×0.70=156.8（kgVSS/d）
ΔX1=ΔX/0.8=196（kgSS）
污泥产量：
Qs=156.8/0.8/1000/（1-98%）=9.8（m3/d）
污泥龄：
M/ΔX1=2336/196=12（d）
本次设计在三相分离器下0.5m处设置4个排泥口
排泥管为DN150的钢管，排泥总管选用DN200的钢管，4天排一次泥，每次排1h.
⑥出水系统设计
出水槽：
L×B×H=0.5m×0.2m×0.34m
数量：
4个
沿长边设计一条矩形出水渠，4条出水槽的出流流至其出水渠，出水由一个出水口排出，尺寸：
B×H=0.8m×0.2m
⑦沼气收集系统
集气管直径DN150的钢管，设置300mm立管出气，共5根。
总产气量：
980m3/d
产热量：
1.352×10（kJ/d）
B.设备
污泥泵
数量1台
型号CP50.75-50
流量10m3/h
扬程10m
功率0.75kW
污泥池：
L×B×H=2.0×1.5×4.0（储存UASB反应池及膜池污泥）
3.5厌氧反应池
A.构筑物
数量1座
尺寸8.0×5.0×4.8m
有效容积120m3
停留时间14.4h
有效水深3.0m
COD容积负荷6.5kgCOD/m3·d
结构地下式钢筋混凝土
B.设备
（1）组合多孔环填料
体积120m3
规格Φ150mm
（2）布水管
材质UPVC
数量一批
3.6缺氧池
A.构筑物
有效容积42m3
建筑尺寸2.8×5.0×4.8m
有效水深3.0m
停留时间5.2h
数量1座
结构地下式钢筋混凝土
B.设备
（1）组合多孔环填料
体积42m3
规格Φ150mm
（2）穿孔管
曝气管一批
材料UPVC
3.7好氧池
A.构筑物
（1）一级好氧池
COD容积负荷1.5kgCOD/m3.d
有效容积85m3
建筑尺寸5.7×5.0×4.8m
有效水深3.0m
停留时间10.2h
数量1座
结构地下式钢筋混凝土
B.设备
（1）组合多孔环填料
体积86m3
规格Φ150
（2）微孔膜片曝气器
个数72
规格Φ215
（2）二级好氧池
COD容积负荷0.5kgCOD/m3.d
有效容积45m3
建筑尺寸3.0×5.0×4.8m
有效水深3.0m
停留时间5.4h
数量1座
结构地下式钢筋混凝土
B.设备
（1）组合多孔环填料
体积45m3
规格Φ215
（2）鼓风机（供缺氧池，两级生化池共用）
数量2台（一用一备）
型号BK5003
风量3.30m3/min
风压0.5kgf/cm2
功率5.24kw
（3）微孔膜片曝气器
个数38
规格Φ215
（4）回流泵
数量2台（一用一备）
型号CP51.5-65
（1）
流量18m3/h
扬程15m
功率1.5kW
回流比2.5:
1（回流到缺氧池）
3.8MBR膜池
A.构筑物
L×B×H=2.0×1.5×4.0
B.设备
（1）膜组件
型号：
SVM-0680
数量：
18支
材质：
c-PVDF
有效膜面积：
30m2
（2）回流泵
数量1台
型号50WQ10-10-0.75
流量10m3/h
扬程10m
功率0.75kW
回流比100%（回流到厌氧池）
（3）反洗泵
数量1台
型号CP53.7-65
流量30m3/h
扬程18m
功率3.7kW
（4）鼓风机（调节池﹑膜池﹑生物炭池共用）
数量2台（一用一备）
型号BK5003
风量2.20m3/min
风压0.4kgf/cm2
功率3.15kw
3.9臭氧接触反应池
A.构筑物
建筑尺寸1.5×1.2×4.8m
有效水深4.0m
水力停留时间52min
有效容积7.2m3
数量1座
结构地下式钢筋混凝土
B.设备
（1）臭氧发生器（空气源）（1天需臭氧50g）
数量1台
型号JZCF-G-2-50
功率kw
（2）配套臭氧扩散系统和尾气处理系统
3.10停留池
A.构筑物
建筑尺寸1.5×1.2×4.8m
水力停留时间52min
数量1座
结构地下式钢筋混凝土
B.设备
（1）回流泵
数量2台（一用一备）
型号G-31-40
流量9m3/h
扬程11.5m
功率0.75kW
回流比100%（回流到厌氧池）
3.11一级ICB生物炭池
A构筑物功能：
通过活性炭微孔吸附作用，去除部分COD，NH3-N，在微曝气的作用下，通过活性炭上微生物的代谢作用而让吸附饱和的活性炭进行生物再生。
建筑尺寸4.5×5.0×4.8m
有效水深3.0m
单池停留时间0.5h
数量1座
结构地下式钢筋混凝土
B.设备
（1）活性炭
活性炭67.5m3
（2）布气系统
数量1套
材质UPVC
（3）反洗泵
数量1台
型号G-3125-300
流量576m3/h
扬程34m
功率90kW
3.12二级ICB生物炭池
A构筑物功能：
净化水质，采用二级ICB生物碳池是为了保证去除效果。
建筑尺寸4.5×5.0×4.8m
有效水深3.0m
单池停留时间0.5h
数量1座
结构地下式钢筋混凝土
B.设备
（1）活性炭
活性炭67.5m3
（2）布气系统
数量1套
材质UPVC
（3）反洗泵
数量1台
型号G-3125-300
流量576m3/h
扬程34m
功率90kW
3.13清水池
A构筑物功能：
暂时储存ICB池后的出水，以便于排放。
建筑尺寸2.1×5.0×4.8m
停留时间5.7h
有效水深4.5m
数量1座
结构地下式钢筋混凝土
清水池出水排放到市政污水管网
第4章工程投资估算
4.1工程投资估算范围
本工程项目投资范围：
包括土建构建物及附属设施工程、设备仪器、仪表购置、非标设备的制造、安装工程、工程设计、工程施工、运行培菌、运行调试以及其他有关费用。
4.2工程投资编制依据
本工程项目建筑工程、设备和安装工程的投资计算，主要依据：
（1）参考建设部建标（1996）309号文件《全国市政工程投资估算指标通知》中场站及构筑物指标及国家城市给水排水工程研究中心编《给排水预算与经济评价手册》；
（2）设备的购置费主要依据有关厂家出厂报价；
（3）参考类似工程投资概算及工程建设费用。
4.3工程投资估算
4.3.1主要构筑物清单
序号
名称
规格尺寸
数量
单价
总价
备注
1
格栅池
0.8×1.2×1.2m
1座
钢砼
2
曝气调节池
10.0×5.0×4.8m
1座
钢砼
3
中和池
1.0×5.0×4.8m
1座
钢砼
4
UASB反应池
9.0×9.0×6.5m
1座
钢砼
5
厌氧反应池
8.0×8.0×4.8m
1座
钢砼
6
缺氧池
2.8×5.0×4.8m
1座
钢砼
7
一级好氧池
5.7×5.0×4.8m
1座
钢砼
8
二级好氧池
3.0×5.0×4.8m
1座
钢砼
9
MBR膜池
2.0×1.5×4.0m
1座
钢砼
10
臭氧接触池
1.5×1.2×4.8m
1座
钢砼
11
停留池
1.5×1.2×4.8m
1座
钢砼
12
生物炭池
4.5×5.0×4.8m
1座
钢砼
13
清水池
2.1×5.0×4.8m
1座
钢砼
14
污泥池
2.0×1.5×4.0m
1座
钢砼
总价（万元）
4.3.2主要设备清单
序号
设备名称
设备说明
数量
单价（万元）
总价
（万元）
备注
1
人工格栅
n=10mm，B=0.8m
1台
不锈钢
2
曝气调节池提升泵
CP50.75-50
2台
1备
1用
3
Fe/C填料
100m3
4
中和药箱
1.0m3
5
计量泵
DC2A
1台
6
鼓风机
BK5003，3.30m3/min
2台
1备
1用
7
出水堰
4个
不锈钢
8
活性炭
135m3
9
污泥泵
CP50.75-50
1台
10
好氧池回流泵
CP51.5-65
（1）
2台
1备
1用
11
组合多孔环填料
162m3
12
膜组件
SVM-0680
18支
13
14
膜池回流泵
CP50.75-50
1台
15
微孔膜片曝气头
110个
16
膜池反洗泵
CP53.7-65
1台
17
鼓风机
BK5003
2台
18
臭氧发生器
JZCF-G-
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