25吨mbr工艺中回用项目初步设计方案.docx

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25吨mbr工艺中回用项目初步设计方案

***2500m3/d污水回用项目

设计方案

设计单位：

设计人：

审核人：

设计时间：

联系方式：

1.概述

1.1.编制依据

1）建设方提供的废水水质、水量资料

2）建设方提供的回用要求

1.2.设计及供货范围

本工程的设计和供货范围包括废水处理界区内与废水处理工艺有关的管道工程、工艺及电气设备、仪表的安装工程、厂内给排水工程等。

1.3企业概况及自然条件

工程内容为中水回用工程的设计、工程施工、工艺调试运行。

污水处理水源为杂排水，包括厨房污水和洗浴的污水。

经处理达标后的中水用于冲厕、绿化。

1.3.2进出水质条件

根据建设单位提供的资料，中水站处理对象是优质杂排水。

根据排放污水的水质，确定中水站的设计进水水质指标。

本工程设计进水水质条件如下：

项目

数值（mg/l）

CODcr

150~180

BOD5

50~60

80~100

7.0~8.3

根据《城市杂用水水质标准》和《北京市中水水质标准》，确定出水水质条件如下：

项目

数值（≤mg/l）

CODcr

BOD5

6.5~9.0

色度

氨氮

阴离子表面活性剂

0.5

2.工程总体设计

2.1.工艺设计原则

1）贯彻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。

2）设备选型采用通用产品，运行稳定可靠、效率高、管理方便、维修维护工作量小、价格适中。

3）根据设计进水水质和回用水质要求，所选废水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理，减少工程投资及日常运行费用。

4）平面布置力求在便于施工、便于安装和便于维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化面积。

5）妥善处理和处置处理过程中产生的沉砂和污泥，避免造成污染。

6）设计中尽量选用低噪声的动力设备，并适当采取消声、减振措施，防止二次污染。

7）为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件。

采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠、经济合理。

8）废水处理构筑物按半地下式进行设计，力求减少厂区土方量。

9）尽量减少废水提升高度和提升次数，以节约能源。

。

10）对于平面尺寸大、池深高的水池，采用钢筋混凝土结构。

建筑物建于地上，均采用砖混结构，与周围主体环境相匹配。

2.2.采用主要规范与标准

1）《室外排水设计规范》（GBJ14-87）

2）《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）

3）《污水再生利用工程设计规范》（GB/T50335-2002）

4）《北京市水污染物排放标准》

5）《泵站设计规范》（GB/T50265-97）

6）《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）

7）《建筑结构荷载设计规范》（GBJ9-87）

8）《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）

9）《建筑抗震设计规范》（GBJ11-89）

10）《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）

11）《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）

12）《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）

13）《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）

14）《地下工程防水技术规范》（GBJ108-87）

15）《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-95）

16）《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-95）

17）《建筑防雷设计规范》（GB50057-94）

18）《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50060-92）

19）《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）

20）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

21）《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）

22）《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》（CJJ31-89）

23）《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）

2.3.工程规模

中水站处理对象为杂排水，包括厨房污水和洗浴的污水。

根据建设单位提供的统计结果，杂排水日排水量约为2500m3/d，污水排放量及排放水质稳定。

本工程污水处理设计规模为2500m3/d。

本工程采取设置5套日处理量500吨处理单元并联而成，中水站24小时工作制。

3.废水处理工艺方案

3.1水质特性分析

根据进水水质和出水水质要求，废水具有以下特征：

污水中可滤残渣含量较高，这些残渣若不经处理直接进入生化处理系统，会在生化系统中积累而占据大量池容，使池容不断减少最终导致系统完全失效。

同时，去除对生物处理过程有抑制作用的物质，减小生物反应的负荷，改善生物反应的条件，对生物系统正常运行，降低运行费用都是必不可少的一步。

3.2废水的预处理

3.2.1去除部分不可生化降解的物质，均和水质和水量

本工程中不可生化降解的物质主要是一些大块的漂浮物和无机砂粒，去除这些污染物对于避免提升泵的磨损和后续构筑物、管道的堵塞相当重要。

另外，不可生物降解的固体，在生化处理单元中积累会占据大量池容，使池容不断减少最终导致系统完全失效。

此处的预处理主要有格栅，预曝气调节池，沉淀池。

通过这一过程，可有效去除废水中不可生物降解或难于生物降解的有机物，均和水质和水量保证后续处理的正常进行。

3.2.2预处理后的废水水质特性

预处理后废水水质如表5所示

表5预处理后的废水水质单位：

mg/L

污染物名称

COD

BOD

污染物浓度

7.0

180

100

预处理后废水水质各污染物配比如表6所示

表6预处理后各污染物配比

项目

BOD5/COD

数值

0.33

经预处理后的废水BOD5/COD=0.33，可生化性一般，可以使用生化处理的办法，同时该水SS较高，故在膜生物反应器前设立兼氧A段，增加水的可生化性。

3.3工艺流程

进水

粗格栅

集水池

污水泵

细格栅

鼓风机

曝气调节池

沉淀池

混凝剂

污水泵

滤液

MBR（A段）

MBR（O段）

内回流

鼓风机

次氯酸钠

清水池

出水

3.4工艺流程描述

1）生活污水、生产废水通过地沟汇集进入污水处理界区，首先通过人工粗格栅去除水中的20mm以上的杂物后进入集水池，以减少后续处理负荷和保护后续处理设备（泵）。

格栅挡住的杂物被自动刮起送入格栅栏内，定期清理。

2）集水池内设置排污泵将废水移送到调节池。

3）生活污水、生产废水并非24小时/天均匀排放，但为了减少工程投资、满足后续生化处理设施的要求，废水处理系统是按24小时/天连续运行设计，因此需设置调节池均衡水量，同时在池内设空气搅拌，一方面均衡水质，同时对废水进行预曝气处理，防止SS在池内沉淀。

4）由于废水中含有悬浮物浓度较高，因此在进生化前采用混凝沉淀将其去除。

5）废水的处理出水对氨氮要求较高，氨氮废水的处理一般有物化和生化两种方法。

物化法分为氯化法、磷镁沉淀法、离子交换法、汽提法和吹脱法。

氯化法是通过投加足够量的氯使废水中的NH3—N氧化成氮气，此法处理费用高，一般用于给水的处理。

磷镁沉淀法尽管氨与磷、镁生产一种沉淀复盐可作为肥料使用，但肥料的售价仍补偿不了磷酸的价格。

离子交换法是选用对氨离子有很强选择性的沸石作为交换树脂，从而达到去除氨氮的目的，但对于高浓度的氨氮废水，离子交换法会使树脂再生频繁而无法操作，且再生液仍为高浓度氨氮废水需再处理。

汽提法是用蒸气将废水中的游离氨转变为氨气逸出，逸出的氨气可以回收，一般用于处理高浓度氨氮废水；吹脱法则是用空气从废水中将氨气吹脱，一般用于处理中等浓度氨氮废水；但这两种处理方法运行成本较高。

生化法处理成本较低，只需控制一定的条件（如pH、DO和有机物浓度），运行管理较为方便。

本方案根据该废水的特点选用前置式反硝化生物脱氮工艺（A/O工艺），优点如下：

Ø通过反硝化脱氮可彻底消除氮对环境的影响。

Ø该废水中含有大量的氨氮，在硝化过程会产生大量的H+，而当废水中的碱度不能满足硝化反应的需要，会使得pH下降，抑制硝化过程的彻底进行，一方面引起NO2—（还原物）的累积，造成出水CODcr值偏高（理论上1mg/lNO2—造成1.143mg/lCODcr），另外会引起NH3—N不能彻底的去除，造成NH3—N超标，因此必须补充投加一定量的碱以满足硝化过程的需要，而反硝化过程产生的碱度可补偿硝化过程消耗的一半的碱度，可减少后续的硝化过程补充投加的碱量，节省处理的运行费用。

Ø反硝化过程可以利用硝化过程中产生的NO3—、NO2—离子中化合态的氧去氧化废水中的有机物，减少后续的硝化过程的曝气量，可节省处理的运行费用。

本方案中的生化工艺采用先进的膜生物处理技术（MBR），该工艺技术特别适用于有机浓度高、处理要求高的食品、有机化工、医药及畜牧等行业的废水处理以及中水回用处理。

MBR技术以与活性污泥法相同的处理原理去除废水中的有机物，不同的是活性污泥法在沉淀池进行固液分离，而MBR装置则是通过膜分离单元将清水直接抽出。

考虑到日后检修时不至于影响整个系统，生化处理设施设计为并行独立的二个系列。

6）MBR池由于污泥浓度高，抗水质变化能力强。

3.5MBR工艺原理介绍

膜与生物处理工艺结合的膜生物反应器研究迄今已逾30年了，MBR的商业应用也有20年的历史了。

1969年，美国的Smith首次报道了美国Dorr-Oliver公司把活性污泥法和超滤工艺结合处理城市污水的方法。

该工艺最引人瞩目的是用膜分离技术取代常规活性污泥二沉池，用膜分离技术作为处理单元中富集生物的手段，而不是采用常规的回流循环来增加曝气池中微生物的浓度。

它是用一个外部循环的板框式组件来实现膜过滤的。

在生活污水处理中，获得了极佳的处理效果，BOD＜1mg/L，COD=20～30mg/L，系统处理能力为10～100m3/d。

另一个早期的报道是Hardt等人，在1970年用一个10L的好氧生物反应器处理合成废水，流程中用一个死端超滤膜来实现泥水分离，其中的MLSS浓度高达30000mg/L，是常规好氧系统的23倍，膜通量7.5L·m-2/h，COD去除率为98%。

Dorr-Oliver公司在60年代还开发了另外一种膜处理工艺MST（MembraneSewageTreatment）。

在该系统中，污水进入悬浮生长的生物膜反应器中，并通过超滤膜组件的抽吸作用连续出水。

膜组件为板框式，进出口压力分别为345KN·m-2和172KN·m-2，膜通量为16.9L·m-2/h。

尽管这些工艺取得了良好的出水水质，但由于当时膜技术发展相对落后，膜材料种类少，价格昂贵，使用寿命短，限制了该工艺的长期稳定运行，污水膜生物反应器仍然处于初级研究阶段。

1970年美国的Dorr-Oliver公司和日本的Sanki-engineering有限责任公司达成协议，使得该工艺首次进入日本市场。

80年代以后，随着膜制造技术的发展、膜分离工艺的完善、膜清洗方法的改进和污水厂出水水质要求的提高，MBR开始在污水处理行业得到应用。

1989年，日本政府联合许多大公司共同投资进行了为期6年的“90年代水复兴计划（AquaRenaissanceProgramme’90）”科研项目，其目的是寻求满足长期水量需求，解决水污染问题和从污染物中获取能量。

特别是开发一种膜技术与生物反应器相结合来处理工业和城市污水，省能省地，出水水质好，适用于污水回用的工艺。

今天，日本已经有数家公司提供成套产品，应用于家庭污水处理和回用以及废水中COD、NH3-N较高的工业领域。

MBR（膜生物反应器）工艺的工作原理：

首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。

本工程使用的膜为中空丝膜，膜的孔径在0.4μm左右，能够截留住活性污泥以及绝大多数的悬浮物，取得清澈的出水。

为了使得膜能够连续长期稳定的使用，在中空丝膜的下方以一定强度的空气不断对膜进行抖动，既起到为生物氧化供氧作用，又防止活性污泥附着在膜的表面造成膜的污染。

其样例如下：

1、膜的强度高：

由于聚丙烯中空纤维膜的制备方法采用的是“熔融挤出、拉伸成型”的制膜方法，聚丙烯大分子规则取向，因而膜的强度高，在高强度曝气和定期的化学清洗过程中，膜不容易断裂。

2、膜的化学稳定性能好：

聚丙烯中空纤维膜生产过程中，没有投加任何添加剂和致孔剂等，因而化学稳定性能好，可以采用强酸或者强碱清洗。

可以采用含氯消毒剂清洗，以清除膜表面的大量微生物污染。

化学清洗后的流量回复性好。

3、膜片示意图

4、中空丝膜是最适合于MBR技术应用的膜材料之一，主要基于以下性能特点：

MBR工艺的优点如下：

✧运行管理方便

传统的好氧活性污泥处理工艺，在高污泥负荷的情况运行会出现污泥膨胀现象，使得泥不难于分离导致系统不能正常运行、出水不达标。

而MBR工艺是用膜抽吸作用来进行泥水分离，污泥膨胀不会影响MBR系统的正常运行和出水水质，因此运行管理极为方便。

✧占地面积小

传统的活性污泥工艺的活性污泥浓度一般在3000～5000mg/l，而MBR工艺的活性污泥浓度一般在8000～12000mg/l，且不需生化沉淀池，故大大减少了占地面积和土建投资，其土建占地约为传统工艺的1/3。

✧处理水质稳定

中空丝膜能够截留几乎所有的微生物，尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系统内的生物相极大丰富，活性污泥驯化、增量的过程大大缩短，处理的深度和系统抗冲击的能力得以加强，处理水质稳定。

✧具有很好的脱氮效果

MBR系统有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高。

✧泥龄长

膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。

反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排放。

✧动力消耗低

中空丝膜所需的吸引压力仅为－0.1～－0.4公斤/cm2左右，动力消耗低。

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；

MRB的工艺过程如下：

3.6处理效果一览表

单元名称

项目

CODCr

BOD5

预处理

进水（mg/l）

1500

1000

250

出水（mg/l）

≤1200

≤800

≤25

去除率（%）

MBR池

进水（mg/l）

≤1200

≤800

≤25

出水（mg/l）

≤40

≤10

≤5

去除率（%）

≥97

≥99

≥80

清水池

进水（mg/l）

≤40

≤10

≤5

出水（mg/l）

≤35

≤5

去除率（%）

≥12.5

≥50

总去除率（%）

＞98

＞99

＞98

4.工艺计算

各单元计算及相关参数

4.1废水预处理部分

包括粗格栅井和潜污泵吸水池两部分，作用是安装粗格栅和潜污泵，为潜污泵提升吸水池。

数量：

1座

有效容积：

12m3

有效水深：

停留时间为：

0.7h

结构：

钢砼结构。

主要设备：

1）人工粗格栅

数量：

1台

型号：

HT-600×1600

主要参数：

格栅宽度B=400mm，栅条间隙b=20mm，

电机功率：

N=0.55KW

安装角度：

ａ=45°，渠宽：

W3=500mm，渠深：

H2=1600mm

排渣高度：

H1=0.8m，导流槽长：

L2=1800m，安装总长：

L1=2600m

主要作用：

去除体积较大的悬浮物和漂浮物，以免堵塞水泵叶轮和管道。

2）潜污泵

数量：

2台，1用1备

型号：

CP（T）519-100

主要参数：

流量Q=110m3/h，扬程H=30m，功率N=18.5KW

主要作用：

提高废水扬程，减少调节池的挖深，从而降低土建造价。

4.1.2曝气调节池

数量：

1座

有效容积：

140m3

有效水深：

停留时间为：

结构：

钢砼结构。

主要作用：

预曝气，均和水质和水量

主要设备：

1）械回转式细格栅

数量：

1台

型号：

GSHZ-300×800

主要参数：

格栅宽度B=300mm，栅条间隙b=2mm，

电机功率：

N=0.37KW

安装角度：

ａ=75°，渠宽：

W3=400mm，渠深：

H2=800mm

排渣高度：

H1=0.5m，导流槽长：

L2=1000m，安装总长：

L1=2000m

主要作用：

去除体积较小的悬浮物和漂浮物，减小后续处理构筑物的负荷。

膜片式散气盘

数量：

80只

型号：

RCD-270型

主要参数：

服务面积0.8～0.56m2/个，污水中的氧利用率大于19%

平均通气量4m3/h，充氧能力0.378kg/h，阻力2800Pa

主要作用：

均和水质，防止沉泥，预曝气等

11）鼓风机

数量：

2台

型号：

GRB-80

主要参数：

流量4.65m3/min，升压19.6KPa，功率N=2.75KW

主要作用：

为调节池提供气源

4.1.3沉淀池

数量：

1座

有效容积：

65m3

有效水深：

停留时间为：

2.5h

结构：

钢砼结构。

主要作用：

去除悬浮物

主要设备：

1）潜污泵

数量：

2台，1用1备

型号：

CP（T）51.5-65

主要参数：

流量Q=25m3/h，扬程H=10m，功率N=1.5KW

主要作用：

使废水以较为恒定的流量进入后续处理单元

2）PAC加药装置

数量：

1套

溶解罐容积：

1.0m3

配用搅拌器型号JBY-400型

电机功率：

0.25Kw

计量泵

数量：

2台（1用1备）

型号：

GM0400

主要参数：

流量400L/h，压力0.7MPa，功率N=0.25KW

3）PAM加药装置

溶药系统

数量：

2套

溶解罐容积：

1.0m3

配用搅拌器型号JBY-400型

电机功率：

0.25Kw

贮药槽

数量：

1台

溶解罐容积：

10m3

结构：

钢砼

计量泵

数量：

2台（1用1备）

型号：

GM0400

主要参数：

流量400L/h，压力0.5MPa，功率N=0.25KW

4.2MBR池

数量：

1座

有效容积：

450m3，其中缺氧区150m3，好氧区220m3，膜区80m3

有效水深：

停留时间为：

18h

结构：

钢砼结构

主要参数：

有机负荷取0.3kgBOD5/kgMLSS.d

污泥浓度5g/L

曝气池供气量200m3/h

膜区供气量250m3/h

主要作用：

去除有机物

1）潜水搅拌机

数量：

2台

型号：

QJB0.85/8-260/3-740/C/S

主要参数：

单台电机功率0.85KW

主要作用：

使A池的泥水充分混合，接触，反应。

2）膜片式散气盘

数量：

80只

型号：

RCD-270型

主要参数：

服务面积0.8～0.56m2/个，污水中的氧利用率大于19%

平均通气量4m3/h，充氧能力0.378kg/h，阻力2800Pa

3）风机

数量：

2台（1用1备）

型号：

GRB-80

主要参数：

流量4.65m3/min，升压19.6KPa，功率N=2.75KW

主要作用：

为O池有机物降解提供氧气

4）混合液回流泵

数量：

2台（1用1备）

型号：

LISG80-315B

主要参数：

流量Q=20.2m3/h，扬程H=21m，功率N=3KW

主要作用：

将O池硝化后的废水回流至A池进行反硝化脱氮

5）自吸泵

数量：

2台（1用1备）

型号：

CP（T）51.5-65

主要参数：

流量Q=25m3/h，扬程H=10m，功率N=1.5KW

6）清洗泵

数量：

1台

型号：

LISG40-200

主要参数：

流量Q=6.3m3/h，扬程H=50m，功率N=4KW

7）清洗槽

数量：

1台

容积：

5m3

4.3清水池

数量：

1座

有效容积：

75m3

有效水深：

停留时间为：

结构：

钢砼结构。

主要作用：

去除悬浮物

主要设备：

1）次氯酸钠加药装置

数量：

1套

溶解罐容积：

1.0m3

配用搅拌器型号JBY-400型

电机功率：

0.25Kw

计量泵：

数量：

2台（1用1备）

型号：

GM0400

主要参数：

流量400L/h，压力0.7MPa，功率N=0.25KW

4.4污泥处理部分

数量：

1座

有效容积：

120m3

结构：

钢砼结构

主要设备：

1）污泥进料泵

数量：

2台（1用1备）

型号：

50WQ10-10-0.75

主要参数：

流量Q=10m3/h，扬程H=10m，功率N=0.75KW

主要作用：

将污泥池污泥送至污泥脱水机。

数量：

1台

型号：

XMAZ15/800-UKB滤板块数13整机重量（t）2.1

滤室总容积（m3）0.235

配套设备

1）冲洗水泵

数量：

2台（1用1备）

型号：

LISG40-200

主要参数：

流量Q=6.3m3/h，扬程H=50m，功率N=4KW

主要作用：

为脱水机提供滤带冲洗水

4.5辅助设备及用房

地下室中构建底座平台，不在另设房间，为业主降低成本，风机及加药设备全部地下式。

5.公用工程

5.1土建工程

土建设计的指导思想为：

废水处理站属环保事业类建筑，本方案中设备以及土建池体全部为建立于地下室。

建筑物内墙面、地坪材料要便于清扫，以利保持处理站的整洁。

本工程构筑物混凝土标号为C30，混凝土抗渗标号为S6。

池内壁做1：

2防水砂浆粉壁。

池外壁均做1：

2水泥砂浆粉刷，外刷聚丙烯酸酯外墙涂料二度。

所有明露铁件均做红丹底醇酸漆二度。

脱水机房、加药间等基础均为钢砼结构，土建池体外墙粉刷均为1:

6砂浆底，1:

4水泥砂浆面，刷聚丙烯酸酯外墙涂料二度。

5.2给排水系统

5.2.1给水系统

废水处理站给水水源从厂区接入，给水主要用于药剂的配置、滤布冲洗、操作工人的用水，每日用水量小于125m3/d。

场地和设备冲洗可利用处理出水。

5.2.2排水系统

废水处理站的设备检修排水、脱水机房冲洗滤布排水等排入进水集水池循环处理，废水处理站雨水排就近排入厂内的雨水管网。

5.3电气和控制

5.3.1供电量

主要设备用电量表

名称

型号

单机功率

（kW）

安装数量（台）

备用数量（台）

装机功率

（kW）

运行功率

（kW）

集水池潜污泵

CP（T）51.5-65

1.5

7.5

细格栅

GSHZ-300

0.37

调节池鼓风机

GRB-80

2.75

27.5

13.85

沉淀池潜污泵

CP（T）51.5-65

1.5

7.5

混凝剂搅拌机

JBY-400

0.25

12.5

混凝剂计量泵

GM0400

0.25

12.5

助凝剂搅拌机

JBY-40

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