MBR污水处理工艺方案设计.docx
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MBR污水处理工艺方案设计
MBR污水处理工艺设计
一、课程设计题目
度假村污水处理工程设计
二、课程设计的原始资料
1、污水水量、水质
（1）设计规模
某度假村管理人员共有200人，另有大量外来人员和游客，由于旅游区污水
水量季节性变化大，初步统计高峰期水量约为300m3/d，旅游淡季水量低于
70m3/d，常年水量为100—150m3/d，自行确定设计水量。
（2）进水水质
处理的对象为餐饮废水和居民区生活污水。
进水水质：
项目CODBOD5SSpHNH3-NTP
含量/（mg/L）150-25090-150200-2407.0-7.535-554-5
2、污水处理要求
污水处理后水质应优于《城市污水再生利用景观环境用水水质》
（GB18921-2002）
项目BOD5SSpHNH3-NTP
含量/（mg/L）6106.0-9.050.5
3、处理工艺
污水拟采用MBR工艺处理
4、气象资料
常年主导风向为西南风
5、污水排水接纳河流资料
该污水处理设施的出水需要回用于度假村内景观湖泊，最高水位为103米，
常年水位为100米，枯水位为98米
6、厂址及场地现状
进入该污水处理设施污水管端点的地面标高为109米
1
三、工艺流程图
图1工艺流程图
四、参考资料
1.《水污染控制工程》教材
2.《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB18921-2002）
3.《给排水设计手册》
4、《给水排水快速设计手册》
5．《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2002）
6.《MBR设计手册》
7．《膜生物反应器——在污水处理中的研究和应用》顾国维、何义亮编著
8．《简明管道工手册》第2版
五、细格栅的工艺设计
1.细格栅设计参数
（1）栅前水深h=0.1m；
（2）过栅流速v=0.6m/s；
（3）格栅间隙b细=0.005m；
（4）栅条宽度s=0.01m；
（5）格栅安装倾角α=60?
。
2.细格栅的设计计算
本设计选用两细格栅，一用一备
1）栅条间隙数：
2
n
Q
max
sin
bhv
n
细
4.sin600
7.0.10.6
≈
3.,
（取n=11）
式中：
n——细格栅间隙数；
Qmax——最大设计流量，0.0035m3/s
b——栅条间隙，0.005；
h——栅前水深，取0.1m
v——过栅流速，取0.6/s；
α——格栅倾角，取60?
；
2）栅槽宽度：
B=s（n－1）＋bn
式中：
B——栅槽宽度，m；
S——格条宽度，取0.01m。
B=0.01×（11－1）＋0.005×11=0.155m；（取B=0.2m）
3）过栅水头损失：
K取3
β=1.67（选用迎水、背水面均为半圆形的矩形）
s0.010.62
4（）4v2
hk（）sin31.67sin6000.2
33
2
b2g0.00519.62
m
6）栅前槽总高度：
取栅前渠道超高h1=0.3m
栅前槽高H1=h+h1=0.1＋0.3=0.4
7）栅后槽总高度：
Hhhh0.10.30.20.6
12
m
8）栅槽总长度：
细格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度L1：
若进水渠宽B1=0.18m渐宽部分展开角α1=20?
，则此进水渠道内的流速
v1=0.6m/s,则：
3
BB0.20.18
L0.03m
1
12tan2002tan0
20
4）细格栅与出水渠道连接处的渐窄部位的长度L2：
L0.03
L0.015
1
2
22
L
L
1
L0.51.0
2
H
1
tan60
0
5.
8.
4.
1.1
0.4
tan600
1.8m
9）每日栅渣量：
Kz=1.5
m细格栅取m3
3
w0.1-0.01,0.10
一般为
010m10
333
m3
w
Qw3000.1033
mm
00.020.2
＜
d
1000*Kz1000*1.5
d
故采用人工清渣
六、初沉池设计
（1）沉淀区的表面积A：
A=Qmax/q
2
A=12.5/2=6.25m
式中：
A——沉淀区表面积，m
2；
Qmax——最大设计流量，m
3/h；
q——表面水力负荷，m
3/（m2·h）；取q=2
（2）沉淀区有效水深h2:
h2=q·t
h2=2*1.0=2.0m
式中：
h2——沉淀区有效水深，m；
t——沉淀时间，初沉池一般取0.5～2.0h；二沉池一般取1.5～4.0h。
沉
淀区的有效水深h2通常取2.0～4.0m。
取t=1.0h
（3）沉淀区有效容积V：
V=A·h2
3
V=6.25*2.0=12.5m
4
式中：
V——沉淀池有效容积，m
3。
（4）沉淀池长度L：
L=3.6vt·
L=3.6*4.5*1.0=16.2m
式中：
L——沉淀池长度，m；
V——最大设计流量时的水平流速，mm/s，一般不大于5mm/s。
取
v=4.5mm/s
（5）沉淀池的总宽度B：
B=A/L
B=6.25/16.2=0.4m
式中：
B——沉淀区的总宽度，m。
（6）沉淀池的数量n：
n=B/b
式中：
n——沉淀池数量或分格数；此例设计n=1单斗排泥
校核：
L/B=16.2/0.4=40.5＞4（符合）
L/h2=16.2/2=8.1＞8（符合）
（7）污泥区的容积Vw：
对于已知污水悬浮固体浓度与去除率，污泥区的容积可按下式计算：
Vw=Qmax·24·c0·η·100·T/[1000r-（p100）]0
式中：
c0——沉淀池进水悬浮物浓度，mg/L
η——悬浮固体的去除率，取η=50%
T——两次排泥的时间间隔，d，初沉池按2d考虑
r——污泥容重，Kg/m
3,含水率在95%以上时，可取1000Kg/m3
p0——污泥含水率，%；取p0=96
3
Vw=12.5*24*240*50%*100*2/[1000*1000（100-96）]=1.8m
（8）贮泥斗得容积V1：
V1=（1/3）·h4＇[S1+S2+（S1·S2）
0.5]
V1=（1/3）·2.8[1.44+0.16+（1.440.16·）
9.]=1.94m3
3
式中：
V1——贮泥斗得容积，m
；
5
2。
S1，S2——贮泥斗得上下口面积，m
2
设计S1=3.6*0.4=1.44m
2
S2=0.4*0.4=0.16m
h4＇=（3.6-0.4）*tan60?
/2=2.8m
h4＂=（16.2+0.3-3.6）*0.01=0.129m
（9）沉淀池的总高度H：
H=h1+h2+h3+h4＇+h4＂
H=0.3+2+0.5+2.8+0.129=5.729m
式中：
H——沉淀池总高度，m；
h1——淀池超高，m，一般取0.3m；
h2——沉淀区的有效水深，m；
h3——缓冲层高度，m，无机械刮泥设备时为0.5m，有机械刮泥设备时，
其上缘应高出刮板0.3m；
h4＇——贮泥斗高度，m；
h4＂——梯形部分的高度，m。
（10）贮泥斗以上梯形部分的污泥容积V2：
V2=0.5*（L1+L2）·h4＂·b
3
V2=0.5*（17+3.6）*0.129*0.4=0.53m
式中：
L1=16.2+0.3+0.5=17m
L2=3.6m
b=0.4m
污泥斗和梯形部分污泥容积
3
V1+V2=1.94+0.53=2.47m
七、调节池的设计
3/d，高峰由于本例是旅游区，污水量季节性变化大，淡季时水量低于70m
3/d，设计连续高峰水量的时长为2d。
该MBR工艺设备取用设
期又能达到300m
3/d。
当出现连续高峰水量时，调节池可用来蓄水。
但当出现淡季
计流量为200m
水量时，调节池中的水又过少。
所以为了保证污水处理设施在最高水量或最低水
6
量的情况下都能正常运行。
拟设计总体积为210m
3的调节池，分三格，每格设计
体积为70m
3。
当水量小于设计流量时，调节池单格运行，当水量大于设计流量
时，可采用双格运行或三格运行起到蓄水作用。
1．单格调节池设计
3/h，停留时间T=7.0h，采用穿孔管空气搅拌，气水比为4:
1
设计流量Q=8.4m
（1）单格调节池有效容积
3
V=QT=8.47.0=58.8m
（2）单格调节池尺寸
调节池平面形状为矩形，其有效水深采用h2=3.0m，调节池面积为：
2
F=V/h2=58.8/3.0=19.6m
池宽B取4.0m，则池长为
L=F/B=19.6/4.0=4.9m取L=5.0m
保护高h1=0.5m
池总高H=0.5+3.0=3.5m
3
则单格调节池的尺寸为5.0*4.0*3.5=70m
2．空气管计算
3/s。
在调节池内布置曝气管，气水比为4:
1，空气量为Qs=8.44=0.0094m
利用气体的搅拌作用使来水均匀混合，同时达到预曝气的作用。
空气总管D1取30mm，管内流速V1为
V1=
4QS
2
D
1
=
4
6.
14
10.
0094
5.
2
03
=13.3m/s
V1在10～15m/s范围内，满足规范要求
空气支管D2：
共设4根支管，每根支管的空气流量q为：
1
q=Qs
4
1
=0.0094
4
=0.00235m3/s
3/s
支管内空气流速V2应在5～10m/s范围内，选V2=8m/s,则支管管径D2为
D2=
4q
v
2
=
40.
00235
8
=0.0193m=19.3mm
取D2=20mm,则V2=
4
1.2
0.5
=7.48m/s
7
穿孔径D3：
每根支管连接两根穿孔管，则每根穿孔管的空气流量为
q1=0.001175m
3/s,取V3=7m/s
D3=
40.
001175
7
=0.0146m.取D3=15mm.则V3为
V3=
4
7.
001175
2
015
11.
=6.65m/s
3．孔眼计算
孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45o处，并交错排列，孔眼间距b=100mm,
孔径Ф=2mm,穿孔管长一般为4m，孔眼数m=74个，则孔眼流速v为
V=
4
q
1
2
m
=
6.
1.3
785
001175
2=5.06m/s
0.600274
八、MBR池设计
数量：
1座
构筑物：
钢砼结构
池容积：
4.3×4.3×3.5m
水力停留时间：
5h
（1）膜组件
数量：
1组
规格：
2.8×0.51×2m
清洗：
3～6个月清洗一次
（2）曝气系统
数量：
1套
组成：
罗茨风机（2台，一用一备）、曝气器、管路阀门等
膜组件
有效容积计算
设计参数：
a.MBR进水BOD5S0=114mg/L
b.设计处理水流量Qd=200m
3/d
c.MBR对BOD5的去除率达到95%～98%，出水BOD5Se≤5.7mg/L
0.7膜组件选型
本设计的膜选用日本久保田（Kubota）公司生产的液中膜，膜技术参数表如
下：
8
序号名称特性参数
1材质聚氯乙烯
2膜孔直径0.4μm
3过滤方式重力过滤/吸引过滤
4最大过滤压力重力过滤：
12kpa/吸引过滤：
20kpa
5耐化学药品性耐酸耐碱性强（PH值2～12）
6膜支架尺寸510宽×高×厚：
490mm×1000mm×6mm
型
7膜支架有效面
8.m2/张
2/张
积
8膜通量0.4～0.8m
3/m2.d
12.膜支架张数计算（按每天24小时运行计算）
n=Qd÷η÷t/24÷0.8
=200÷0.4÷24/24÷0.8=625张
式中：
n——膜支架张数，张；
η——膜通量，一般取0.4～0.8m
3/m2.d；
t——每天运行时间，h；
7.——膜支架有效面积，m
2/张
同一膜生物反映器内应选同型号的膜组件,膜组件分为AS型、FF型、ES
型三种：
AS形适用于大型市政排水处理
FF型适用于地埋式小型污水处理
ES型适用于生活污水、工业废水，是常用膜组件,尤其推荐作为中水回用处
理工艺。
故膜组件选用ES200（n0=200）
N=n÷n0=625÷200=3.12组，取4组
13.膜生物反应器池有效容积计算:
（1）按膜组件安装尺寸计算
9
ES200平面布置尺寸为：
4.3×4.3m,池深为3.0m；
膜生物反应器有效容积:
33
V=4.3×4.3×3m=55.5m
取保护高度0.5m,则总容积
33
V总=4.3×4.3×3.5m=64.7m
3
（2）取BOD5容积负荷NV为1.0kg/（m.d）
-3-3
WBOD5=Qd×S0×10=2001×14×10=23kg.BOD5/d
3
V=WBOD5÷NV=23÷1.0=23m
由于根据BOD5容积负荷算出的池有效容积小于膜平面布置所得的池容积，
故MBR池容积及尺寸按膜组件安装尺寸确定。
3.膜生物反应器池所需空气量计算
（1）膜装置洗净所需空气：
MBR所需鼓风量G=N×n0×q=8001×2
=9.6m
3/min
式中：
q——每张膜洗净所需空气量，一般为10～15L/min
（2）生物处理所需空气量：
需氧量OD=aLr+bSa=aQd（S0-Se）+bVXf
式中：
a——系数，一般为0.42～1.0；
Lr——BOD5去除量，Lr=S0-Se；
b——污泥自身氧化需氧率，一般为0.11～0.18kgO2/kgMLVSS·d；
Sa——反应器内MLVSS的量；
3；V——MBR池容积，m
X——MBR池内MLSS浓度取12000mg/L；
f——混合液MLVSS/MLSS，一般为0.7～0.8；
-3＋0.12×64.7×12×0.8OD=200×0.5×（114-6）1×0
=10.8+74.5=85.3kg.O2/d
所需空气量:
G=OD/（0.277e）=85.3/（0.277×0.03）
=10265m
3/d=7.1m3/min
式中：
e——溶解效率，因水深、水温、水压级污泥浓度而异，一般为0.02～
14.；
由于生物氧化所需空气量小于膜洗净所需空气量，鼓风机的选择应以膜洗净
3/min左右的风机或总风量相同的数台风
所需空气量为依据，可选送风量为9.6m
机并联运行。
风口的压力以池深为依据，本池深为3.5m，考虑到风管的阻力降，
可取风压P=4000mm水柱的风机。
4.池内曝气系统设计
10
一般要求：
曝气管与膜组件下部距离一般为200～300mm，不能低于180
mm；崔玉川,刘振江,张绍怡.城市污水厂处理设施设计计算[M].北京:
化学化工出
版社,2004.
排气压计算
（1）供风管道沿程阻力以及局部阻力
取曝气干管管径DN100，每池采用一根干管与22支支管管安装于池底（详见
图纸）。
则干管空气流速V=q气/A管=9.6/（3.14*0.01/4）=1222.9m/min=20.4m/s
根据《简明管道工手册》，有管道沿程压损hf=RL，局部阻力损失hj=0.3hf。
式中：
R——每米管长的沿程水力损失，Pa/m；
L——管长，m；
查圆形钢板风管的线解图，取R=52Pa/m，L=10m,计算干管压损
hf=RL=52×10=520Pa,hj=0.3hf=156Pa
设计曝气侧管（支管）DN50，每支2.0m,每池22支
计算得曝气支管压损，查《简明管道工手册》取R=592Pa/m
总hf=nRL=26048Pa,总hj=0.3hf=7814.4Pa
（2）曝气器阻力
采用BSD-Q-192球冠式微孔曝气器，主要性能参数：
曝气器尺寸D192×180mm
适用工作空气量0．8～3m
3／h个
服务面积O．35～0．8m
3／个
氧利用率24～41％
充氧能力O．169～0．294kg02／h
动力效率6．5～8．8kg02／kw．h
阻力损失≤3200Pa
Q9.6603
/（h﹒个）则n192（个），
按供风量计算取q=3m
q3
取198个，每支198/22=9个,平均纵横分布于MBR池底。
（3）曝气器淹没水头
设计MBR膜组件有效水深3m,则水深压力3mH2O=29.4kPa
所以总排气压为
9.+0.156+26.05+7.81+29.4=63.9kPa
曝气鼓风机的选择：
选择RC100罗茨鼓风机,主要参数如下：
转速理论流升压流量轴功率配套电机机组最
r/min
量pa
m3/min
3/min
m3/min
3/min
kw
型号功率kw
大重量
kg
11
250013.7868.610.517.5Y180L-222730
10.出水系统设计
3/d=8.4m3/h，得好氧MBR出水流量8.4m3/h；水
根据设计总流量Q＝200m
力停留时间取20%即24×0.2=4.8h，取5h,经校核，5×8.4=42m
3＜55.5m3，可设
计出水时间为19h。
根据MBR池水深3.5m，可确定吸程>=3.5m，考虑MBR出水水质较高，可
以满足中水回用需要，确定抽吸泵的选择：
永嘉县扬子江泵业有限公司生产的
GDF型自吸泵,具体性能如下表所示。
表3-7GDF型自吸泵
型号
流量
/（m3/h）
3/h）
扬程/m
吸程/m
转速功率/kw电压/v
气蚀余
量
进出口内
径
GDF50-82210528000.95220450
数量：
2台，一用一备；
11.膜清洗系统设计
图3.6MBR膜清洗系统示意图
MBR膜清洗所需药物如下表所示。
表3-8膜清洗药剂表
清洗对象药剂种类药剂浓度/%
无机物盐酸0.3～0.1
有机物（藻类、细菌次氯酸钠0.5～0.1
等）
有机物（蛋白质、菌残氢氧化钠0.2～0.5
骸等）
MBR清洗用泵选择：
扬子江泵业有限公司生产的FPZ型耐酸耐碱射流泵。
12
表3-9FPZ型耐酸耐碱射流泵
型号型号进口×出口/流量/扬程/转速转速/吸程/电机功率P/
（mm）（mm）
（m3/h）
3/h）
m
r/min
m
kw
32FPZ-11（D）30×303.411284050.75
7．MBR池排泥设计
理论上每日的污泥量（按SS去除率计算）：
W=Q×（C0-C1）/1000
2（1-P0）
式中：
Q-----设计流量，m
3/d
C0-----进水悬浮物浓度，mg/L
C1-----出水悬浮物浓度，mg/L
P0-----污泥含水率，%，取为98%
2
3/d每日的污泥量计算得W=200×（120-10）/（1000×（1-0.98））=1.1m
3
可以取为每天污泥产量1.1m/d，可用40mm排泥管，每天排泥一次，每次
3/s。
排泥20min，每次排泥流量0.0009m
九、污泥浓缩池设计及计算
1．污泥浓缩池设计说明
污泥浓缩的主要目的是减少污泥体积，以便后续的单元操作。
污泥浓缩的
操作方法有间歇式和连续式两种。
通常间歇式主要用于污泥量较小的场合，而连
续式则用于污泥较大的场合。
污泥浓缩的方法有重力浓缩、气浮浓缩、和离心浓
缩，其中重力浓缩应用最广。
根据本次设计知整个工艺流程产泥量较小，因此选
择一个不带中心管的间歇式重力浓缩池，其结构如图所示。
其浓缩原理是污泥在
重力浓缩池中，污泥依次通过自由沉降、絮凝沉降、区域沉降、压缩沉降的过程
来脱去部分水分。
即是通过自身重力来压密的过程。
污泥浓缩池采用钢混结构。
13
图3.7不带中心管间歇式重力浓缩池示意图
2．污泥浓缩池设计计算
（1）本次设计的污泥来源：
a.初沉池产生的剩余污泥；
b.MBR产生的剩余污泥。
3/d根据前面计算，产生的污泥流量为1.8+1.1=2.9m
（2）污泥固体浓度C
C=1P
3；式中：
C——污泥固体浓度，kg/m
P——浓缩前含水率，取P=96%；
3。
——污泥密度，=1000kg/m
3
计算得：
污泥固体浓度C=（1-0.96）×1000=40kg/m
（3）浓缩池面积A
A
VC
M
2；式中：
A——浓缩池面积，m
V——污泥量，m
3/d；
3
C——污泥固体浓度，kg/m
；
M——浓缩池污泥固体负荷，取M=30
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