某生活污水MBR膜处理技术方案每天200吨.docx
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某生活污水MBR膜处理技术方案每天200吨
某生活污水处理站工程
技
术
方
案
编制单位：
宜兴市万鹏环保科技有限公司
编制日期：
2015年6月
1工程概况
1.1工程名称
山东某生活污水处理站工程
1.2工程地点
山东
1.3工程简介
本项目中生活污水收集后直接排入污水处理站，生活污水排放量约200m3/d，污水处理后就近排入市政污水管网中。
1.4工程范围
生活污水集中处理站的设计和建设、验收、保修（不含挖填土方费用）
设计原则
●此污水处理工程以投资省，运转费用低，占地面积小为原则。
●处理系统先进，设备运行稳定可靠，维护简单、操作方便。
●污水处理系统不产生二次污染源污染环境。
●控制管理按处理工艺过程要求尽量考虑自控，降低运行操作的劳动强度，使污水处理站运行可靠、维护方便，提高污水处理站运行管理水平。
●使用一体化地下污水处理单元，所有设施埋地设置，地面仅留检修口用于运行维护。
●污水处理后可排放至湖泊、溪流或排放市政污水管网。
●污水处理要求启动时间短、可间断运行。
●处理站出水的主要水质指标需可以连续监控。
设计依据
●《室外排水设计规范》（GB50014-2002）；
●《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）；
●《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；
●《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）；
●《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；
●《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）；
●《江苏省环境工程设计管理规定和技术要求》（试行江苏省环保局1997）
●其他相关标准及规范。
1.5设计参数
1.7.1污水处理量
根据资料，本工程中生活污水处理能力为200m3/d。
1.7.2设计进出水水质
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，进出水水质设计平均值如下：
设计进出水水质
项目
CODcr
BOD5
SS
NH3-N
TN
设计进水水质
400
250
300
30
4
出水水质
≤50
≤10
≤10
≤5（8）
≤1
其中，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A水质要求。
2工艺选择
2.1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。
2.2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MBR工艺作为首选处理工艺。
2.3MBR工艺介绍
膜生物反应器MBR（MembraneBio-reactor）是二十世纪末发展起来的新技术，它是膜分离技术和活性污泥生物技术的结合。
它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用中空纤维膜替代沉淀池，因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000－12000mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。
生活污水处理后可直接回用，在污水处理方面具有传统工艺不具备的优点。
Ø优点：
（1）出水水质优良、稳定。
（2）工艺简单。
由于膜的高效分离作用，不必单独设立沉淀、过滤等固液分离池。
（3）占地面积少。
处理单元内生物量可维持在高浓度，使容积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大缩短。
（4）污泥排放量少，只有传统工艺的30%，污泥处理费用低。
（5）膜生物反应器可以滤除细菌、病毒等有害物质，可显著节省加药消毒所带来的长期运行费用并扩大污水回用范围。
（6）系统抗冲击性强，适应范围广。
（7）较好的设备化和自动化，管理简便。
（8）模块化设计，易于扩容。
3工艺设计
3.1工艺流程
根据本工程的进出水水质，设计工艺流程如下：
3.2工艺设计说明
3.2.1化粪池
化粪池是用来处理生活粪便污水的构筑物。
其作用一方面是沉淀污水，使污水与杂质分离后进入水管道，另一方面是使沉淀下来的污泥在其中厌气分解，杀死粪便中的寄生虫卵。
本工程中，所有楼层排出的生活污水全部没有经过化粪池直接送至了污水处理站，因此污水处理站内设置化粪池一座。
化粪池尺寸：
13.6×3.0×4.3m。
有效水深：
3.0m
3.2.2格栅井
为拦截水中漂浮物，以及不可生化处理的大颗粒物质，防止堵塞后续的水泵或处理设备；避免在后续水池内沉淀，设置格栅井一座。
格栅井尺寸：
4.0×1.5×3.5m。
与调节池合建。
配套机械细格栅1台，栅距5mm。
3.2.3调节池
由于进水的水质、水量有波动，为使后续生化处理系统连续稳定地运行，需设置调节池对水质水量进行调节和均化。
同时为保证调节池内不沉积污物，底部设置曝气管进行搅拌。
调节池，1座，埋地钢砼结构；水力停留时间8.0h，有效容积为80.0m3
调节池尺寸：
8.0×4.0×3.5m，有效水深为2.5m。
配套提升水泵2台，二用一备，提升水泵流量：
10m3/h扬程：
10m功率：
0.75Kw
配套鼓风机1台，鼓风机风量：
0.8m3/min风压：
30KPa,功率：
1.5Kw
3.2.4埋地一体化处理设备
埋地一体化设备由缺氧池、MBR池、消毒清水池和机房四部分组成。
其中：
缺氧池和清水消毒池组合为一个箱体、MBR池为独立箱体，2个箱体均为埋地式一体化设备；机房建筑在地面上。
缺氧池与清水池组合后尺寸Ф1.80×14.00m（缺氧池长度12米，消毒清水池长度2米）；MBR池尺寸：
Ф1.80×20.00m。
本尺寸不含埋地深度。
污水进入缺氧池，同时进入的还有好氧池的回流污泥。
缺氧池的首要功能是脱氮，反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将好氧池回流污泥中带入的大量NO3-和NO2-还原为N2并释放到空气中，BOD浓度继续下降，NO3-浓度也大幅度下降。
池内设曝气管进行搅拌。
缺氧池中污水自流入MBR池内，在曝气状态下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。
池内设置管式橡胶微孔曝气器，具有良好的氧转移率。
利用膜对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。
一方面，膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大增加，达到很高的水平，使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底，另一方面，由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明，得到高质量的产水。
池内设置膜组件系统及配套的出水、反洗、清洗、吹扫等系统。
膜区内的吹扫（曝气）有两个用途，一是用于膜组件周围的气水振荡，保持膜表面清洁，二是为提供生物降解所需要的氧气。
通过膜的高效截留作用，全部细菌及悬浮物均被截流在曝气池中，可以有效截留硝化菌，使硝化反应顺利进行，有效去除氨氮；同时可以截留难于降解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。
剩余污泥通过膜区剩余污泥泵定期排出，可控制系统内活性污泥的浓度及污泥龄。
缺氧池尺寸：
Ф1.80×12.00m，有效水深为1.60m。
水力停留时间3.0h，有效容积为25.5m3。
MBR池尺寸：
Ф1.80×20.00m，有效水深为1.6m。
水力停留时间5.0h，有效容积为42.5m3。
MBR池配套WP-MBR-15型膜组件56个，总膜面积849平方米，含膜组件及膜框架。
.其中：
单个膜组件膜面积15m2，外形尺寸720×110×1400（H）mm
MBR池配套鼓风机2台，一用一备，鼓风机风量：
2.83m3/min风压：
30KPa,功率：
3.0Kw。
MBR池配套曝气管道一批。
MBR池配套弹性填料及支架。
填料体积30m3。
机房尺寸：
3.0×4.0×3.0m，机房布置鼓风机、膜抽吸泵、控制柜等。
污泥回流泵：
配套提升水泵2台，一用一备
提升水泵流量：
40m3/h扬程：
9m功率：
2.2Kw
3.2.5清毒清水池
污水经膜抽吸泵提升至消毒清水池。
清水池，1座，埋地式设计。
与缺氧池组合。
尺寸：
Ф1.80×2.00m，有效水深为1.60m。
水力停留时间0.5h，有效容积为4.25m3。
3.2.6污泥池
污泥池，1座，埋地钢砼结构。
与调节池合建。
尺寸：
1.9×3.0×3.5m，有效水深2.5m。
有效容积：
14.25m3
3.2.7关于消毒
本工程中生活污水处理后流入湖泊。
依据《污水再生利用工程设计规范》中要求，需要配备消毒装置一套。
采用二氧化氯固体药剂溶解后通过计量泵投加至清水池内。
消毒装置：
容积：
500L，计量泵：
22L/H，功率：
0.37Kw。
4主要构筑物及设备参数
4.1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
备注
1
化粪池
13600×3000×4300
1
座
122.4
11.2
钢砼
3.0
其中3.4.5三项为PP一体化污水设备
2
调节池
8000×4000×3500
1
座
117.6
11.2
钢砼
2.8
3
缺氧池
Ф1.80×12.00m
1
座
25.5
3.0
钢
1.6
4
MBR池
Ф1.80×20.00m
1
座
42.5
5.0
钢
1.6
5
消毒清水池
Ф1.80×2.00m
1
座
4.25
0.5
钢
1.6
6
污泥池
1900×3000×3500
1
座
54.81
钢砼
2.9
7
设备间
4000×3000×3000
1
座
建筑埋地式设备附近的地面上
4.2主要设备一览表
序号
名称
规格型号
数量
单位
备注
1
机械格栅
碳钢框架、尼龙耙齿、间隙5mm、总长3.0m
1
套
不锈钢304
2
MBR池鼓风机
HC-80S一用一备
（Q=2.75m3/min、H=0.3kgf/cm2、N=4KW）
2
台
一用一备
3
调节池鼓风机
HZ-401S
（Q=0.8m3/min、H=0.3kgf/cm2、N=1.5KW）
1
台
4
调节池提升泵
50WQ10-10-0.75
Q=10m3/h、H=10、N=0.75KW
2
台
一用一备
5
膜组件
WP-MBR-15
总膜面积850平方米，含膜组件框架
56
组
6
膜抽吸泵
50ZX15-12
Q=15m3/h、H=12m、N=1.5KW
2
台
一用一备
7
曝气系统
包含调节池和MBR池曝气系统
1
套
8
污泥回流泵
65WQ42-9-2.2
Q=40m3/h、H=9m、N=2.2KW
2
台
可作为剩余污泥排放使用
10
膜清洗装置
3000L，配套膜反洗泵
1
套
12
消毒装置
SHXD-10
容积200L、计量泵投加C-660P2台
1
套
13
管道、阀门系统
1
套
14
自控系统
含自动控制机配电系统
1
套
5工程设计说明
5.1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、出水位置进行合理布置，工程总占地面积非常少，主要的处理构筑物采用埋地设置，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。
5.2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（非承重型）。
5.4电气设计
（1）主要用电设备及功率
序号
名称
数量
单位
使用
备用
单台功率
总装机容量
运行功率
kW
kW
kW
1
调节池鼓风机
1
台
1
0
1.50
1.5
0.30
2
MBR池鼓风机
2
台
1
1
3.00
6.0
3.00
3
调节池提升泵
2
台
1
1
0.75
1.5
0.75
4
膜抽吸泵
2
台
1
1
1.50
3.0
1.5
5
污泥回流泵
2
台
1
1
2.2
4.4
2.2
合计
0
（2）供电电源：
本工程用电负380V或220V工业用电。
（3）计量：
本期工程设置独立计量表。
（4）防雷接地：
变电所设置击雷保护。
保护接地采用TN-C-S保护系统，全厂做等位连接。
防雷接地与保护接地共用。
自控装置如无特殊接地要求，也与电器接地共用。
所有电力电缆的芯线含有PE线。
（5）电缆敷设：
室外电缆采用直埋及穿管敷设方式。
5.5自控设计
现场控制站主要由可编程控制器（PLC）、控制器柜及柜内附属设备组成。
污水处理系统内仪表系统由各种传感器和变送器组成。
变送器的标准直流信号（或电压信号）首先送至现场PLC。
工艺设备的控制分为两级:
第一级是PLC根据预定控制程序和现场实际情况，实行自动控制，无需人为干预（自动）；
第二级就是手动控制，当把相应控制柜上的“手动/自动”选择开关打到“手动”时，各设备实现手动操作。
手动控制优先级最高，此时，PLC控制被屏蔽，现场设备可在就地控制箱或控制柜上实现开、停等人工操作。
此种模式主要是用在设备安装阶段的单台调试或PLC故障时的操作。
6运行成本分析
污水处理直接运行费用主要包括人员工资费用、耗电费以及药剂费（暂时不考虑水资源费用、污泥抽吸费及折旧费用）。
污水处理站水量按200m3/d，年运行按360天计算。
6.1人工费用
由于本系统构筑物较简单，控制点较少，系统自动化程度较高，因此污水处理站配备1名工人即可。
工人平均工资以3000元/人·月计算，则每吨水的人员工资成本为:
3000×12/（200×360）=0.50元/立方水
6.2药剂费用
本污水处理系统中主要的药剂消耗为膜的清洗药剂，而膜的清洗往往是几个月才清洗一次，而清洗的药剂用量很小，可以忽略不计，故本工程的药剂消耗可以忽略。
6.3耗电费用
污水机房总运行功率为7.75Kw,每Kw.h电价0.60元计算，则每吨水耗电成本为：
0.60×7.75×24/200＝0.56元/立方水
6.4直接运行费用
单方污水处理成本（不含折旧）:
0.50+0.56＝1.06（元/立方水）
年运行费用：
1.06×200×360=76320元/年
7效益分析
7.1环境效益分析
经过本处理系统可有效地改变排放水质，大量削减污染物，减少对环境的危害，并达到回用要求。
带来良好的环境效益，其主要污染物每年削减量如下：
CODCr:
（400-50）×200×360×10-6=25.20吨/年
BOD5:
（200-10）×200×360×10-6=13.68吨/年
SS:
（300-10）×200×360×10-6=20.88吨/年
TN:
（40-5）×200×360×10-6=2.52吨/年
TP:
（4-1）×200×360×10-6=0.216吨/年
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