天津博远MBR工艺.docx
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天津博远MBR工艺
博远·海润星城
生活污水处理回用工程
设计方案
沧州市科达环保工程有限公司
2011年11月
目录
1工程概况1
1.1工程名称1
1.2工程地点1
1.3工程简介1
1.4工程范围1
1.5主要技术经济指标1
2方案选择原则及设计依据3
2.1方案选择原则3
2.2设计依据4
3设计参数5
3.1污水处理量5
3.2设计进水水质5
3.3设计出水水质5
4处理工艺选择6
4.1工艺选择原则6
4.2工艺选择6
4.3膜生物反应器工艺介绍7
5工艺设计9
5.1工艺流程9
5.2工艺说明9
6主要构筑物及设备参数15
6.1主要构筑物一览表16
6.2主要设备参数16
7工程设计说明19
7.1总图设计19
7.2建筑设计19
7.3结构设计19
7.4电气设计20
7.5自控设计21
7.6采暖、通风设计21
8工程投资估算22
8.1工程投资估算表22
9运行费用分析23
9.1工资费用23
9.2药剂费用23
9.3耗电费用23
9.4直接运行费用24
10效益分析25
10.1环境效益分析25
10.2经济效益分析25
11附件26
1工程概况
工程名称
博远·海润星城生活污水处理回用工程。
工程地点
博远·海润星城小区。
工程简介
目前我国缺水城市已超过70%，缺水已成为诸多城市生产发展最严重的制约因素。
为了节约用水，充分发挥现有水资源的利用率，将生活污水经过处理后用于洗车、绿化等，这不仅缓解了水资源紧张的矛盾，达到节约用水的目的，也减少了排污量和对环境的污染，实现污水资源化。
博远·海润星城小区从保护环境和节约资源的目的出发，决定建设中水回用工程。
要求污水经处理后达到国家标准经中水处理系统处理后的水回用于绿化、景观和道路喷洒，执行标准为《城市污水再生利用·城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）表1中的标准。
工程范围
110m3/d的生活污水处理工程所需的设备、建（构）筑物（110m3/d）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。
污水处理站进出水管道、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
110m3/d
2
进水水质
生活污水
3
出水水质
《城市污水再生利用·城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）
4
采用工艺
膜生物反应器工艺（MBR）
5
占地面积
130m2
6
工程投资（不含土建）
万元
7
直接运行费用
1.20元/m3水
2
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。
污水处理回用工程一方面应体现环保理念；另一方面是再生水回用系统的先进性。
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。
因此在选择中水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
由于中水回用关系到周围人们的安全问题，因此中水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，本中水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）系统模块性原则
本工程原水收集量会随时间、季节不同而变化，同时考虑远期会增加污水产生量，为了减少运行成本，本工程考虑采用模块式的处理设备，可以根据产生污水量的情况进行系统运行组合，以减少运行成本。
（4）低运行成本原则
中水处理成本应作为技术方案选择的重要原则之一。
（5）少占地原则
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。
（6）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）
《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）
《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082－1999）
《生活杂用水质标准》（CJ/T-1999）
《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）
《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）
《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）
3
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110m3/d。
设计进水水质
据了解，本工程区内排放的污水基本为洗浴水、冲厕水、厨房水等生活污水，无有毒有害性工业废水。
参考国家设计规范及结合我公司以往的污水处理工程设计经验，设计时考虑一定的变化系数，进水水质设计平均值如下：
表3-1设计进水水质
水质参数
CODcr
BOD5
SS
TP
NH3-N
TN
值（mg/l）
≤400
≤200
≤200
≤4
≤30
≤40
设计出水水质
本工程处理后出水用作绿化、景观和道路喷洒，出水要求达到《城市污水再生利用·城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）表1中的标准。
表3-2设计出水水质
表1城市杂用水水质标准
序号
项目
道路清扫、消防
城市绿化
1
pH
6-9
2
五日（BOD5）/（mg/L）≤
15
20
3
氨氮/（mg/L）≤
10
20
4
总余氯（mg/L）
接触30min后≥1.0，管网末端≥0.2
5
总大肠菌群/（个/L）≤
3
4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，化粪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（通常要采用厌氧污泥消化），本方案也不考虑采用。
生物膜法是一种比较适合小型生活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，但如果出水要求较高需要增加深度处理，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。
本工程要求处理出水用作景观水，且不能影响周围人们的身体健康，故对出水水质要求较高，且要求有较高的稳定性。
本工程推荐选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（MembraneBioreactor,MBR）技术,是一种新型高效的污水处理工艺，它用膜组件代替传统活性污泥法中的二沉池，大大提高了系统固液分离的能力。
MBR技术是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。
它利用膜分离组件将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉二沉池。
因此，活性污泥浓度可以大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应和降解。
因此，膜-生物反应器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能。
Ø膜-生物反应器在优化生化作用的优越性：
1对污染物的去除率高，抵抗污泥膨胀能力强，出水水质稳定可靠，出水中没有悬浮物；
2膜生物反应器实现了反应器污泥龄SRT和水力停留时间HRT的彻底分离，设计、操作大大简化；
3膜的机械截流作用避免了微生物的流失，生物反应器内可保持高的污泥浓度，从而能提高体积负荷，降低污泥负荷，且MBR工艺略去了二沉池，大大减少占地面积；
4由于SRT很长，生物反应器又起到了“污泥硝化池”的作用，从而显著减少污泥产量，剩余污泥产量低，污泥处理费用低；
5由于膜的截流作用使SRT延长，营造了有利于增殖缓慢的微生物。
如硝化细菌生长的环境，可以提高系统的硝化能力，同时有利于提高难降解大分子有机物的处理效率和促使其彻底的分解；
6MBR曝气池的活性污泥不因产水而损失，在运行过程中，活性污泥会因进入有机物浓度的变化而变化，并达到一种动态平衡，这使系统出水稳定并有耐冲击负荷的特点；
7较大的水力循环导致了污水的均匀混合，因而使活性污泥有很好的分散性，大大提高活性污泥的比表面积。
MBR系统中活性污泥的高度分散是提高水处理的效果的又一个原因。
这是普通生化法水处理技术形成较大的菌胶团所难以相比的；
8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：
5工艺设计
工艺流程
工艺说明
5.1.1格栅槽
格栅槽内安装格栅。
格栅主要用来拦截污水中的大块漂浮物，以保证后续处理构筑物的正常运行及有效减轻处理负荷，为系统的长期正常运行提供保证。
栅条间隙为20mm、5mm，采用2道。
栅渣需定期清理，可作垃圾处理。
5.1.2调节池
由于来自各时的水质、水量均不一样，一般高峰流量为平均处理量的2～8倍，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，设计一调节池，调节池的设计有效容积一般为平均处理量的4～12倍。
调节池内置潜污泵及回流措施，以保证一定的额定流量提升至后续生物处理系统，减少水量对系统的冲击负荷。
同时为保证调节池内不沉积污物，设置穿孔管用空气进行搅拌。
调节池采用钢筋混凝土结构，埋地设置，设计尺寸为3000×6500×5000mm，有效水深为3.5m，设置超越管，当污水水位超过设定水位时废水可通过超越管流走。
5.1.3水解酸化池
水解酸化池一侧设置有进水口，另一侧上部设置有堰水槽和出水口，可以使污水稳定的自然流入膜生物反应池，池内填充一定的组合填料和缺氧污泥，污泥在水解酸化池的停留时间为12h,通过间歇式的给予氧，有效进行酸化，硝化、反硝化作用，使有机物逐渐转化为无机物而被降解除去。
前端处理池上部设置溢流口，当污水水位超过设定水位时废水可通过溢流管流走。
缺氧池尺寸为2500×6500×3500mm，有效水深为3.5m。
5.1.4MBR池
MBR池一侧设置有进水口，反应池内设置有浸没式帘式膜组建，容纳有活性污泥，周边曝气和曝气管路与风机相连通，膜组件上配套的集水管与抽吸泵相连通，待处理的污水通过进口进入MBR池生化反应池，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。
污水在反应池内的停留时间为16小时，经反应池内的活性污泥降解后，同过帘式膜组件，然后由抽吸泵吸出进入消毒池。
多余的污泥可以通过下部的阀门排入到污泥池，反应池上部设置溢流口，当污水水位超过设定水位时废水可通过溢流管流走。
MBR池尺寸为2500×8500×4000mm，有效水深为2.5m。
相关工艺参数:
水力停留时间：
12小时
处理系统气水比：
30∶1
膜—生物反应池DO：
3~4mg/L
膜—生物反应池MLSS：
5000mg/L
进水BOD浓度：
400mg/L
污泥负荷：
0.3kg/（kg·d）
气水比：
35:
1
帘式膜主要技术参数：
膜材质：
聚偏氟乙烯（PVDF，相对于其他改性PVC、PP等材料，此种材料更耐污染，易清洗，稳定性更强）
外径：
1.0mm
内径：
0.60mm
膜壁厚：
150μm
膜孔径：
0.2μm
纵向强度：
120MPa
孔隙率：
40～50%
出水浊度：
<1NTU
出水SS：
≤1mg/L
膜组件：
帘式膜
型号：
FP-AⅠ
产水量：
2.3m3/天·帘
数量：
54片
膜堆数：
6个（每9片做成一个膜堆）
膜生物反应池内的配置
1）旋回流
在膜分离活性污泥法中，利用生物处理所必需的供给微生物氧的曝气形成旋回流，同时进行膜清洗。
在此组件中由曝气管中供给的空气均匀吹向膜，利用曝气形成的活性污泥流进行膜清洗，如图所示
膜下部产生的曝气，在膜组件内部发生上向流。
使用上向流和空气泡来清洗膜。
在膜部形成上向流很关键，因此必须确保与上向流相均衡的下向流区域。
这样形成均匀的上向流和下向流，并在膜生物反应池内形成大的旋回流，这是稳定运转所必需的条件。
平面布局：
膜组件的平面布局位于曝气管内的中央，并确保前后左右有足够的空间。
空间为膜组件30%以上。
通常在膜生物反应池内设置膜组件时平面布局如下图：
（注：
图中＞0.3X和＞0.3Y处不满300MM时，以300MM为标准）
断面布局：
以通常运转时最低水位为准，设计本组件的断面布局，以确保上下空间。
对于膜组件的上下部，确保以下空间：
膜组件的上面至水面的距离，最低500MM。
曝气管与组件下部之间的距离150-250MM之间，断面布局建议如下图所示。
此种布局目的是为了确保形成均匀的旋回流空间。
布置时请确保膜组件的上部和下部有足够的空间，目的是在膜组件的下部的污泥吸入部（污泥从下向流改变为上向流处）以及膜组件上部的污泥从上向流改变为下向流处形成均匀的旋回流。
出水方式设定
出水方式设定为定流量出水。
随着运转的的继续，膜的压差会上升，因此设置电接点真空表对压差变动进行监视，设置压力下限，当真空度超过下限会自动停泵，停止进水。
运行时由于要进行间歇出水，瞬间的膜通量会比此值大
出水泵的设定
出水时出水管路中的压力很低，一般在1－2米水柱，因此出水泵设定为自吸泵。
在出水泵的出水侧设置电磁流量计，通过变频控制流量，使出水泵的流量一定。
出水泵选定为自吸泵时，容易确保吸引压力，另外，运转停止后，再次进行运转时，能够容易排出管中的空气
间歇出水的设定
用膜生物反应法处理污水时，务必按以下间隔进行间歇出水。
出水时间：
8分钟，停止时间：
2分钟。
这是因为连续出水时，膜表面会堆积污泥的凝聚体和微生物，加快压差上升，所以采用间歇出水。
一般的出水时间设定为6－8分钟，停止时间为2分钟。
当停止时间在2分钟以下时，不能解除膜组件内的负压，清洗效果会减半。
结果加快了压差上升。
空气量的设定
在膜生物反应池中清洗膜用的空气量与生化所需空气量相比很少，池中气水之比经验值为1：
30来设计。
设计时以此空气量的值为基础，运转时确定活性污泥的DO值和旋回流的状况后，调整空气量。
从计算上看，很多时候生物处理所需的空气量会比较大，此时从膜组件的下部按清洗膜所需的空气量进行曝气，剩余的空气量在尽可能不妨碍旋回流的场所曝气。
曝气管堵塞对策
组件中的曝气管一般要求向下开，孔径为3－4MM。
长期使用曝气管时污泥流入管内，干燥后堵住孔眼，妨碍均匀曝气。
曝气不均匀时，各处清洗膜的空气量会产生差异。
在排出空气量少的上部，由于空气的原因膜表面的清洗效果会变弱，膜表面易堆积污泥的凝聚体和微粒子，压差上升很快，清洗时要重点清洗此部位。
为了防止污泥堵塞孔眼，要定期湿润曝气管内部，这对防止污泥的干燥很有效。
反冲洗装置
反冲洗是指膜组件在膜生物反应池内的状态下，从处理水管把规定的药液反向流到膜的原水侧，分解附在膜表面上的有机物等，恢复膜间压差的方法，停止出水后进行此操作，所需设备为加药箱和加药泵，通常的药洗时间不超过3个月，
5.1.5消毒/清水池
经膜过滤的出水尚有一部分病毒不能被去除，出水再经消毒即可达标回用，本设计采用次氯酸钠消毒。
消毒后的水储存在清水池内供使用。
消毒池停留时间5小时，清水池停留时间14小时消毒/清水池采用钢筋混凝土结构，埋地设置，设计尺寸为2500×6500×4000mm，有效水深为3.5m。
5.1.6膜清洗池
膜清洗池，膜使用一段时间需要对膜进行清洗，因此设置膜清洗池一座。
污泥池采用钢筋混凝土结构，埋地设置，设计尺寸为2500×2500×2800mm，有效深度为2.5m
5.1.7设备间。
设备间主要用于安放膜生物反应器、鼓风机、抽吸泵、加药消毒装置等设备。
设计采用砖混结构，地面设置。
设计尺寸为2500×6500×5000mm。
6主要构筑物及设备参数
主要构筑物一览表
序号
名称
尺寸
数量
单位
有效容积
停留时间
材质
有效水深
mm
m3
h
m
1
格栅池
750×1600
1
座
钢砼
－－
2
调节池
3000×6500×5000
1
座
55
12
钢砼
3.5
3
水解酸化池
2500×6500×5000
1
座
55
12
钢砼
3.5
4
MBR池
2500×8500×2800
1
座
55
12
钢砼
2.6
5
消毒/清水池
2500×4500×5000
1
座
50
15
钢砼
3.5
6
膜清洗池
2500×2500×2800
1
座
25
－－
钢砼
3.5
7
综合处理工房
2500×6500×5000
1
座
－－
－－
砖混
－－
主要设备参数
序号
名称
规格型号
数量
单位
材质
备注
1
格栅
B=500mm，栅距20mm、5mm
2
台
碳钢防腐，不锈钢网
沧州正达环保工程机械有限公司
2
带切割装置潜水提升泵
WQK8-12,Q=8m3/h，H=12m，N=0.75kw
2
台
铸铁
上海永胜泵阀厂
3
组合填料
Φ120×100mm
30
m3
材质：
聚丙烯和醛化维纶丝，中心绳材质：
聚酰胺或纤维
江都东新水处理设备有限公司
4
膜生物反应器
膜组件
FP-AⅠ（具体参数见前一节）
60
帘
PVDF
5
膜堆架
按图制作
6
套
碳钢防腐
沧州正达环保工程机械有限公司
6
曝气装置
曝气软管及穿孔管
1
套
PVC
江都东新水处理设备有限公司
7
电动阀门
DN32
12
台
UPVC
天津龙源电动阀门有限公司
8
其他配件
1
套
沧州正达环保工程机械有限公司
9
曝气风机
FSR80，Q=3m3/min，H=4m，N=4.0kw
2
台
山东章丘丰源机械有限公司
10
产水泵（自吸泵）
40ZX6.3-20，Q=6.3m3/h，H=20m，吸程=6.5米
2
台
不锈钢
上海申工泵业有限公司
11
反洗加药箱
1.5m3
1
台
聚乙烯
北京双业盛防腐制品有限公司
12
反洗加药泵（微型磁驱动齿轮泵）
MG2018-2Y-X/38流量：
8400ml/min
1
台
316L不锈钢
南京帕斯卡微型泵有限公司
13
反洗泵（微型磁驱动齿轮泵）
MG2018-2Y-X/38流量：
8400ml/min
1
台
316L不锈钢
南京帕斯卡微型泵有限公司
14
消毒药箱
1.0m3
1
台
聚乙烯
15
消毒加药泵（微型磁驱动齿轮泵）
MG2018-2Y-X/38流量：
8400ml/min
1
台
316L不锈钢
南京帕斯卡微型泵有限公司
16
电接点真空表
-0.1～0.0MPa
2
个
铜及铜合金
江苏苏科仪表有限公司
17
进水流量计
LZB-50,1~10m3/h
1
个
塑料
宜兴市格宁水处理设备有限公司
18
产水流量计
LZB-50,1~10m3/h
1
个
塑料
宜兴市格宁水处理设备有限公司
19
加药流量计
LZB-15,60-600L/L
1
个
塑料
宜兴市格宁水处理设备有限公司
20
袋式过滤器
40m3/h,过滤精度0.5μm
1
台
溧阳市华葳过滤设备有限公司
21
管道、阀门系统
1
套
22
自控、配电系统
1
套
（含液位控制系统）
7工程设计说明
总图设计
本污水处理站处理规模较小，根据地形、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130㎡，处理构筑物均采用埋地设置，构筑物上面覆土，植草绿化，适当配以低灌点缀，整个处理站采用竹篱笆或铁艺围栏进行围挡。
建筑设计
整个站为分为污水处理构筑物和地上设备间，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。
设备间设计与周围建筑物在风格上协调一致。
结构设计
（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：
按照《建筑地基基础设计规范》，本工程各建构筑物的地基基础设计等级为丙级。
一般性建筑物采用浅基础，在土层满足基础承载力的前提下尽量浅埋。
其余构筑物根据工艺流程要求，确定基础持力层位置。
当基础下局部有软弱土层时，需对局部进行地基处理。
（6）材料：
Ø混凝土
外露式贮水构筑物均采用C25、S6，混合结构构件及框架结构采用C25；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HRB335（20MnSi）级以及HPB235（Q235）级。
Ø焊条
E43型焊条用于Q235钢的焊接，E50型焊条用于Q345钢的焊接。
Ø砌体
对于混合结构±0.000米以下的墙体采用M10水泥砂浆砌筑MU10非粘土烧结普通砖，±0.000米以上的墙体采用M7.5（或M10）混合砂浆砌筑MU10非粘土烧结多孔砖（承重型）；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
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