10吨每小时MBR解读.docx

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10吨每小时MBR解读

240吨/天垃圾渗滤液处理

技术方案

第一章概述

水是人类生存的基本条件，人类生活离不开水，工农业生产发展更离不开水；我国是一个干旱缺水严重的国家。

淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1／4、美国的1／5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。

因此，我国未来水资源形势是非常严峻的,水已经成为制约国民经济发展和人民生活水平提高的重要因素。

近年来，随着对水危机认识的提高，我国城市污水再生利用已被各级领导高度重视。

垃圾渗滤液作为一种高浓度有机废水,随着城市化进程的发展,垃圾填埋场的增加,如何有效的对垃圾渗滤液出水进行有效的处理及达标排放,防止对周围地下水、土壤、大气、生物等多方面均会造成严重的二次污染,已经成为当前亟待解决的重要课题。

MBR是高效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型污水处理技术。

它可以取代活性污泥法中的二沉池，进行固液分离。

膜生物反应器技术具有许多其他生物处理工艺无法比拟的明显优势，主要是以下几点：

Ø能够高效地进行泥水分离，出水水质良好、稳定，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用。

Ø生化效率高，耐冲击负荷强,氨氮去除率高。

Ø遭受负荷或毒性物质冲击发生污泥膨胀时，细菌不会随水流失，当来水水质正常后，系统可快速恢复正常工作。

Ø剩余污泥少，大大减小污泥处理费用和二次污染。

Ø容积负荷高，占地面积小。

Ø模块化设计易于扩容。

Ø系统采用PLC控制，可实现全程自动化控制和远程监控。

第二章设计依据

 1     设计规模及进、出水水质

1.1        设计规模

根据第三章第八节计算，综合考虑生产及生活排水量较小（<5t/d）,因此本工程渗沥液设计处理规模确定为：

 240m3/d。

1.2        设计进、出水水质

参考国内外大量生活垃圾卫生填埋场的污水处理站渗沥液进水水质，设计进水水质如下表；另根据环评、尾水的排放的要求出水水质出水水质采用《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889—2008）中表2规定的水污染物排放浓度限值。

所以设计进、出水水质如表4-1：

表4-1 垃圾渗沥液进出水标准

指标

进水

一阶段出水

二阶段出水

BOD5

≤1500mg/L

≤100mg/L

≤30mg/L

CODCr

≤3000mg/L

≤300mg/L

≤100mg/L

SS

≤1000mg/L

≤30mg/L

pH

6~9

6~9

NH3-N

≤1000mg/L

≤25mg/L

渗沥液的组成成分是随时间而发生变化的，对于填埋时间少于5年的渗沥液，其中的有机物浓度高，低分子脂肪酸多，BOD5/COD值在0.5～0.6，采用生化处理方法是有效的；而随着垃圾填埋年数的增加，有机物浓度降低，但腐殖质类物质增加，BOD5/COD值下降，可生化性降低，生化处理难以达到较好的效果。

在实际中，因填埋时间的存在先后的差别，使得“新鲜”和“老”的渗沥液并存。

因此，为了满足渗沥液处理效果在垃圾填埋场的使用期间和封场后一直能够满足环境的要求，有必要采用生化和物化处理组合的处理工艺。

渗沥液中的氨氮浓度随着垃圾填埋年数的增加而增加，可以高达1700mg/L左右，对于如此高氨氮的渗沥液，为确保后续好氧系统稳定运行并保证较低的出水NH3-N、TN浓度，在生物处理系统之前高效、经济地去除渗沥液中的氨氮是必需的，为避免设备闲置，或由于设备老化而造成不必要的财力浪费，氨氮的吹脱设备或构筑物可在垃圾填埋3～5年后根据届时的实测水质或当时的实际情况定是否上。

 1.3工艺选择

目前的生活污水处理及再生主要采用预处理（格栅或格网、调节池、沉砂池等），生化处理（A/O法、SBR、接触氧化等），然后经过二沉池进行泥水分离，经砂滤和消毒后回用；或预处理后经曝气生物滤池（集生化与过滤为一体），再消毒后回用。

但是传统的污水处理工艺污水处理和再生普遍存在处理效果不理想，出水水质波动大等特点。

膜生物反应器（MBR，MembraneBioreactor）结合了膜分离技术和生化技术并强化了生化处理效果，它可以取代活性污泥法中的二沉池，进行固液分离，大大提高反应器污泥浓度，出水水质良好、稳定，悬浮物和浊度接近于零。

经消毒后可直接回用于生活杂用水。

因此，本方案拟采用MBR膜系统，去除COD，氨氮等污染物，再经消毒后回用。

生活污水通常含大量细菌，其中一些可能属于病原菌，再生水必需经过有效的消毒才能回用，特别是用作生活杂用水可能与人体接触。

二氧化氯消毒一般只起氧化作用，不起氯化作用，所以形成很少DBPs（消毒副产物，如三氯甲烷）。

它的氧化性能高于氯而仅次于臭氧，又因有剩余消毒效果而优于臭氧。

MBR出水SS接近于零，浊度很小，一般低于0.5NTU，有效氯直接持续作用于微生物，使微生物死亡或失去继续生存、繁殖的能力，因此可以确保出水水质不会对周围的生活环境造成危害。

1.4MBR工艺特点

●膜生物反应器（MBR）的特点：

MBR是高效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型污水处理技术。

它可以取代活性污泥法中的二沉池，进行固液分离。

膜生物反应器技术具有许多其他生物处理工艺无法比拟的明显优势，主要是以下几点：

Ø能够高效地进行泥水分离，出水水质良好、稳定，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用。

Ø膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。

Ø反应器内的微生物浓度高，可达10,000毫克/升以上，生化效率高，耐冲击负荷强。

Ø可控制较长的SRT，有利于增殖缓慢的硝化菌的截流、生长和繁殖，氨氮去除率高。

Ø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，有利于专性菌的培养，大大提高了难降解有机物的降解效率,COD去除率高。

Ø遭受负荷或毒性物质冲击发生污泥膨胀时，细菌不会随水流失，当来水水质正常后，系统可快速恢复正常工作。

Ø泥龄泥龄长，剩余污泥少，大大减小污泥处理费用和二次污染。

Ø污泥浓度高，容积负荷高，占地面积小。

Ø模块化设计易于扩容。

系统采用PLC控制，可实现全程自动化控制和远程监控。

第三章工艺设计

3.1设计原则

（1）工艺技术先进、可靠，运行稳定。

（2）低能耗，少排污，尽可能回用处理后污水，尽量节约投资。

3.2采用标准和规范

为保证工程设计质量，设计采用以下国家标准和规范：

●《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

●《城市污水再生利用　城市杂用水水质》（GB/T19820-2002）

●《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）

●《建筑结构荷载规范》（GBJ987）

●《混凝土结构设计规范》（GBJ987）

●《建筑结构统一设计标准》（GBJ68-84）

●《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-92）

●《城市区域环境噪声标准》（GB309693）

●《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；

●《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）；

3.3设计水质水量

出水水质：

第一阶段MBR工艺出水达到COD300mg/l以下,BOD100mg/l以下。

此为第一阶段,当地政府明年提标后,出水要求达到COD100mg/l以下,BOD30mg/l以下,此为第二阶段.请注意第一阶段设计时应考虑为第二阶段的预留,

MBR实际出水水质可优于招标要求控制指标。

当设备发生故障时，及时检修，不会影响再生水产量。

万一发生不能及时修复的状况时，达国家生活污水排放二级排放标准。

处理水量：

240m3/d

3.4工艺流程

1）工艺流程

框内为二阶段工程工艺流程

2）工艺流程说明

垃圾渗滤液首先进入调节池进行水质水量的调节，然后通过提升泵进入生化反应系统，生化反应系统包括厌氧、好氧及MBR膜系统，MBR膜组件自身配置了空气曝气系统，用于提供生化所需的需氧量以及用于抖动膜丝，减轻膜污染。

处理后的水汇集于MBR集水管后由清水泵抽出，几乎全部细菌及悬浮物均被截流在好氧曝气池中，因此省去了二沉池，并使出水达到悬浮物接近于零的优良水质。

第一阶段MBR出水达标排放。

根据当地政府要求，本工程需要建设第二阶段工程以提高出水的排放标准，第二阶段采取纳滤和反渗透深度处理工艺，第二阶段工程的出水可以达到污水一级A排放标准。

MBR生化剩余污泥由污泥泵排放，经污泥储池浓缩，脱水机脱水后进行垃圾填埋处置。

第四章系统各单体设计

1  主要工艺构（筑）物及设备设计技术参数

1.1调节池

由于垃圾渗滤液的主要来源是降水和垃圾本身的内含水，因而渗滤液的产生和水量随季节变化而变化。

垃圾渗滤液除了水量变化以外，成份也很复杂。

渗滤液一般含有高浓度的有机物质和无机盐，水质会随着外界水文地质、气候、填埋规模、填埋工艺、填埋时间和垃圾成分变化而变化，另外一个影响垃圾渗滤液水质的因素是人们的生活水平，因此垃圾渗滤液中污染物质的浓度变化较大，因此需要设置调节池对渗滤液的水质水量进行调节。

调节池的长宽深为8.0×3.0×4.0m，有效容积为80m3，停留时间为8h。

1.2    提升泵

在渗沥液调节池内设置潜污泵2台（1用1备），型号：

 RW2110BH,流量Q＝15m3/h、扬程H=15m、功率N=4.0kW。

运行时间24h/d。

将渗沥液提升至MBR膜生物反应器。

为尽量降低进水污染物浓度和减少管理环节，设计采用浮筒安装潜水泵，浮筒浮力大于1000kg，材质为钢质防腐。

1.3      生化反应池

功能：

为去除氨氮浓度，需有硝化与反硝化过程，而反硝化过程要在缺氧的状态下进行。

好氧区池底铺设有曝气装置，提供生化需氧，污水中有机物在微生物作用下进行生化降解，有机物转化为无毒无害的二氧化碳和水，氨氮在硝化菌的作用下转化为硝态氮。

膜区中的MBR膜组件自身配置了空气曝气系统，用于提供生化所需的需氧以及用于抖动膜丝，减轻膜污染。

MBR膜组件置于MBR膜区，主要功能是进行泥水分离。

处理后的泥水混合液在清水泵（或虹吸）的抽吸作用下，清水进入MBR中空纤维膜丝，再汇集于MBR集水管后由清水泵抽出，几乎全部细菌及悬浮物均被截流在好氧曝气池中，因此省去了二沉池，并使出水达到悬浮物接近于零的优良水质。

同时，MBR中0.1微米的中空纤维膜可以完全阻止细菌的通过，将菌胶团和游离细菌保留在生化反应器中，大大提高了反应器内的污泥浓度，强化生化生化效果。

MBR因膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。

反应器内的微生物浓度高，可达5,000毫克/升以上，生化效率高，停留时间一般设计在2—10h。

MBR工艺出水膜采用PVDF膜，膜水通量约为15L/m2.h，膜安装在特制的不锈钢架上，为一个整体安装、维修护养。

膜正常出水模式为20min出水，用水反冲洗30S，每周采用化学反洗1次，化学药剂为0.5%柠檬酸和600ppm次氯酸钠，运行模式为交替运行，即每3个周期中2个周期用柠檬酸反洗、1个周期用次氯酸钠反洗。

每3个月到半年将膜组件取出MBR池体，放入清洗池中进行清洗，化学药剂为0.5%柠檬酸和1000ppm次氯酸钠，运行模式为交替运行，即用柠檬酸清洗1周期、用次氯酸钠清洗1周期，为了避免药剂沉积，设计泵循环搅拌。

MBR膜生物反应器共分三个部分：

即兼氧部分（A段）、好氧部分（O段）、膜分离阶段（M段）。

其中好氧部分设计成硝化池，其活性污泥处于内源呼吸期。

兼氧部分设计成反硝化池。

膜分离部分保证了消化池的污泥浓度，确保污泥负荷<0.05kg[BOD5]/（kgMLSS·d），同时截留近100%的悬浮物及悬浮有机物和细菌。

此工艺使得COD、BOD得到很好地降解，氨氮得以高效的转化和释放，同时配合排泥可以去除部分磷。

由于膜对细菌具有很高的截留作用，出水细菌总数也会相应的很低。

MBR膜生物反应器为联体钢筋砼地下式构筑物，厌氧池直接进入好氧反应池。

该系统共分为A段、O段、M段，A段长×宽×高=16.0×10.0×5.5M；O段长×宽×高=12.0×10×5.5M；M段长×宽×高=4.0×10.0×5.5M。

运行过程中污水通过回流泵在A段和O段两个池子中循环流动交替经好氧、缺氧状态。

好氧段（O段）有效容积600立方，池深5米，污泥负荷为0.1kg[BOD5]/（kgMLSS·d），污泥浓度可达到5000-8000mg/L，设计水力停留时间HRT为60h。

好氧段曝气由ARB-65型鼓风机供应，P=49.0kPa、Qs=6.98m3/min、N=11kW，两台，一用一备。

兼氧段（A段）有效容积800立方，池深5米，设计水力停留时间HRT为80h，设计回流量为200m3/h。

膜分离池截流住好氧池出水中的污泥、细菌和未降解的有机物，确保反应池中的污泥浓度和出水水质稳定达标。

膜分离池另外配鼓风机为膜组件供气，保证膜组件表面流体的流速，有效防止膜污染，设鼓风机在MBR膜分离单元的下部装微孔曝气器，气源由反冲鼓风机ARB-50两台，P=58.8kPa、Qs=11.2m3/min、N=15kW，一用一备。

膜分离池中设中空纤维膜组件。

采用膜通量稳定的进口膜。

膜通量：

生活污水处理中一般取值10L～15L/（h·m2），因为本工程为垃圾渗沥液处理，水质要比生活污水复杂得多，且污泥浓度远远高于生活污水中污泥浓度，因此在设计考虑膜通量应考虑到这一点。

为了安全起见及参照国内其他垃圾填埋场渗沥液处理工程运用MBR工艺的运行经验，本设计取膜通量为6L/（h·m2）、3m2/片，分离液通过抽吸泵排出，水泵采用自Q=12m3/h、吸程=8m、H=20m、功率2.2kW。

MBR膜安装、维修护养时，是以整个膜架和膜为单位，重量非常重，需要设计吊车作为起吊工具，吊车最大吊重为3T。

MBR池出水、水反冲洗、化学反洗、化学清洗等操作通过PLC自动控制实现。

膜组件设计

MBR产水量：

10吨/小时；

膜片型号：

SMM1520；

膜数量：

50片/套，共2套；

设计流量：

15L/m2·h；

膜架外型尺寸：

2455×1430×1925

附属设备：

清水泵

流量：

Q=12m3/h

扬程：

H=20m

功率：

P=2.2KW

数量：

2台（一用一备）

反冲洗泵（与化学清洗泵共用）

功能：

将MBR池膜用水反冲洗

流量：

Q=12m3/h

扬程：

H=20m

功率：

P=2.2KW

数量：

2台（1用1备）

鼓风机

功能：

1、为使进入调节池的污水具有更好的沉砂效果与均化水质，且对污水起预曝气作用，采用穿孔管对沉砂调节池进行预曝气；

2、为好氧池及MBR池体供氧。

一部分用于好氧池，采用微孔曝气器，提高氧利用率，满足生化反应的供氧需求。

另一部分采用大孔曝气（帘式膜自身配置），提供膜区搅拌曝气所需的气量，使膜表面混合液形成较高错流速度，预防膜表面结垢，形成过厚滤饼或严重浓差极化现象发生，确保膜的正常工作。

3、为避免污泥池等溶解氧较低的构筑物中厌氧微生物新陈代谢产生的臭气（臭气成份以硫化氢、硫醇为主），因此，污泥池设置曝气系统，采用穿孔管曝气方式，防止剩余污泥厌氧酸化发臭。

型式：

三叶罗茨风机

流量：

Q=8m3/min（1用1备）

起重机

功能：

安装、维修护养膜起吊用

最大吊重：

3吨

功率：

3.7kw

数量：

1台

MBR化学清洗

化学清洗是在MBR运行约半年至一年间（具体时间需根据进水水质以及设备运行情况确定）对膜组件进行的彻底清洗。

清洗时用吊车将一套膜组件从曝气池内提出，浸泡到预先配好药液（柠檬酸或次氯酸钠）的化学清洗槽中，每次可浸泡1套膜组件，以充分去除附在膜组件上的污染物，清洗完毕后再由吊回曝气池内。

清洗液泵回调节池重新处理。

MBR化学清洗水池

膜组件体积:

2.5m×1.43m×1.925m=6.9m3

化学清洗池体积:

3m×1.9m×3.0m=17m3

有效容积：

8.5m3

数量：

1座

材质：

RC

防腐：

FRP

MBR化学反洗

MBR化学反洗一组柠檬酸（或盐酸）按0.2-0.4%浓度投加：

化学反洗流量为2l/m2×50×20×2=4m3/h,配成0.4%浓度的溶液，

柠檬酸投加量为：

4×0.4%×1000=16kg/h

柠檬酸按30%浓度配置，则柠檬酸的计量泵为：

16/0.3=53.3L/h

MBR化学反洗水NaClO加药量按200-600ppm浓度投加：

化学反洗流量为2l/m2×50×20×2=4m3/h,配成600ppm浓度的溶液，

NaClO投加量为：

4×600×10-6×1000=2.4kg/h

NaClO按10%浓度配置，则NaClO的体积为：

2.4/0.1=24L/h

MBR清洗方式

吹扫空气清洗

在SMM装置内压缩空气可以引起波动，通过引起摆动和污染颗粒的剥落来达到清洗膜的目的。

建议的吹扫空气量0.5～3m3/hr片膜。

水反洗

膜运行过程中会有固体残留在孔中，空气清洗可以除去表面面杂质，而孔中的杂质可用水反洗将其排出。

水反洗是用过滤水从反洗罐中泵到抽水管中，一般每30分钟反洗一次。

在线化学反洗

一般化学反洗应该至少每3个月进行一次，但根据过滤过程可以在3到12周的范围内变动。

这个周期可通过在线检测TMP可确定，一般TMP增加量>30Kpa就需反洗。

化学离线清洗

SMM组件长期使用后可能会造成不同物质的阻塞,空气清洗,水反洗,化学在线清洗已效果不明显,TMP无法恢复。

此时SMM组件应从MBR池中取去，浸泡在特殊的化学溶液中一段时间，即进行化学离线清洗，化学离线清洗只是在线操作无法恢复TMP时才考虑，可能会在3个月到一年进行一次。

清洗方式汇总

项目

周期

频率

方式

空气吹扫

每10分钟停止抽水泵1分钟

一直

在线

水反洗

用泵抽过滤水5秒到2分钟

30分钟

在线

化学反洗

每一组件抽2L化学品

1-12周

在线

化学离线清洗

浸入溶液30－60分钟

3个月到1年

离线

1.4        纳滤装置

纳滤装置1套，处理能力：

Q=10m3/h。

纳滤增压泵1台，型号：

Q=18m3/h、H=80mN=7.5kW。

1.5        反渗透装置

 RO膜一套。

处理能力：

Q=10m3/h。

进水泵2台，TSWA卧室多级离心泵，65TSWA-15，Q=18m3/h，11kW，扬程150m。

清洗设备一套。

电控设备一套。

机座一套

清洗泵2台，DFG50-250（I）2/15，Q=25m3/h，15kW，扬程80m。

1.6        污泥浓缩池

污泥浓缩池1座，钢混，结构尺寸：

3000×3000×5000mm。

污泥泵型号50WQ15-15-1.5，Q=15m3/h、H=15mN=1.5kW；污泥将不再进行脱水处理，直接由污泥泵抽回至填埋场库区。

1.7        清水池

设清水池1座，钢混，结构尺寸：

3000×1500×5000mm。

清水池内的贮存的水用于库区回灌。

设回灌泵2台，Q=12.5m3/h、扬程80m、功率11kW。

1.8各工艺单元预期去除率

 表4-2 各工艺单元预期去除率

工艺阶段 

BOD5（mg/L）

CODcr（mg/L）

NH3-N（mg/L）

SS（mg/L）

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

进水

4000

---

---

8000

---

---

---

---

MBR

1500

150

90%

3000

300

90%

98%

85%

纳滤

150

50

66.7%

300

100

66.7%

50%

83.3%

反渗透

50

20

60%

100

40

60%

33.3%

46.7%

设计出水

20

40

排放标准

30

100

2主要建构筑物及设备清单

2.1建构筑物一览表

序号

名称

尺寸

数量

结构形式

1

调节池

8*3*4m

1座

钢砼

2

厌氧池

16*10*5.5m

1座

钢砼

3

好氧池

12*10*5.5m

1座

钢砼

4

MBR池

4*10*5.5m

1座

钢砼

5

化学清洗池

3*1.9*3m

1座

钢砼，FRP防腐

6

污泥浓缩池

3*3*5m

1座

钢砼

7

设备及值班间

18*6*4.5m

1座

框架

2.2主要设备简要说明一览表

序号

设备名称

主要规格型号材料

单位

数量

备注

生化系统

1

潜水搅拌器

5Kw

台

2

2

潜水推进器

200m3/h

台

1

3

曝气器

批

1

罗茨鼓风机

风量8m3/min

台

2

一用一备

膜系统设备　

4

吊车（不含基础）

起重3吨,N=3.7Kw

台

1

清水泵（自吸罐，变频）

Q=12m3/h,H=20m,N=2.2Kw

台

2

一用一备

MBR膜组件

SMM1520

套

2

反洗泵

Q=12m3/h,H=20m,N=2.2Kw

台

2

一用一备

污泥排放泵（潜水）

Q=15m3/h,H=15m,N=1.5Kw

台

2

一用一备

MBR清洗系统

柠檬酸清洗计量泵

Q=142L/h

台

1

柠檬酸反洗计量泵

Q=53.3L/h

台

1

投药罐

V=0.5m3

台

1

次氯酸纳清洗计量泵

Q=85L/h

台

1

次氯酸纳反洗计量泵

Q=24L/h

台

1

投药罐

V=0.5m3

台

1

第二阶段设备

纳滤装置

Q=10m3/h

套

1

NF增压泵

Q=10m3/h，H=80m，N=7.5Kw

台

2

一用一备

RO装置

Q=10m3/h

套

1

增压泵

Q=10m3/h，H=150m，N=11Kw

台

2

一用一备

清洗装置

Q=25m3/h

套

1

清洗泵

Q=25m3/h，H=80m，N=15Kw

台

1

仪表

13

液位开关

台

2

14

电磁流量计

台

1

15

浊度仪

台

1

16

流量传感器

套

1

管道管件、手动阀门

17

　一批

批

1

电控系统

电控系统

批

1

3投资估算

投资估算表

序号

名称

规格或型号

结构

数量

单价

（万元）

总价

（万元）

第一部分费用（土建）

1

调节池

8*3*4m

钢砼

1座

6.72

6.72

2

厌氧池

16*10*5.5m

钢砼

1座

61.6

61.6

3

好氧池

12*10*5.5m

钢砼

1座

46.2

4