200吨每天生活污水一体化膜生物器方案.docx
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200吨每天生活污水一体化膜生物器方案
10m³/h生活污水
一体化膜生物反应器（RGE-MBR）
工艺方案
2016年11月
第一章项目背景
1.1生活污水现状
随着我国城乡一体化进程的加快，经济、建设的迅速发展以及人口的迅猛增加，生活污水的排放量也急剧增长。
由于缺乏必要的污水收集管网和处理的市政设施，生活污水、部分少量工业废水、初期雨雪水一同排进周边、居民房前屋后传统应用于饮用和灌溉的天然水体。
随着自然水体环境容量的压缩，大多数的水环境污染日益严重，生态、生活环境恶化，夏秋季节的黑臭严重影响到周边居民的基本生活，水污染现已成为环境综合治理的难点和广大群众关注的焦点。
目前，我国环境污染形式严峻，特点如下：
（1）点源污染和面源污染共存，生活污染和工业污染叠加；
（2）各种新旧污染相互交织；
（3）工业及城市污染向转移；
（4）环境保护政策、法规、标准体系不健全。
因此，加快污水处理建设，有效治理水体黑臭、改善居民生活环境已迫在眉睫。
1.2生活污水特点与治理技术发展
1.2.1生活污水特点
（1）来源多：
除了来自人的粪便、厨房产生的污水外，还有家庭清洁、生活垃圾堆放渗滤而产生的污水；
（2）增长快：
随着农民生活水平的提高以及生活方式的改变，生活污水的产生量也随之增长；
（3）波动大：
雨污不分离，造成水质水量波动大；
（4）处理率低：
污水间歇排放,排量少且分散；
（5）污水中氮磷浓度高及含有大量的营养盐、细菌、病毒。
1.2.2生活污水治理技术发展
生活污水污染的控制按处理方式主要分为：
污水的自然生物处理和生物处理两大类。
污水的自然生物处理主要有：
人工湿地、土地处理、稳定塘等处理技术。
此类方法适用于有废弃洼地、低坑及河道等自然条件，常年气候适宜的地区，占地面积较大，适用于处理污染程度轻，污水量较小的情况。
污水的生物处理主要分为活性污泥法和生物膜法两大类，通过人工强化的措施可以应对水量较大，水质质量较差的废水。
但传统的污水生物处理方法都存在需要定人职守——自控程度低、需要污泥沉淀池——占地面积大、需要精心管理——运行稳定性差等诸多劣势。
无法有效解决生活污水建设占地受限、运维管理困难等现状。
综上，基于生活污水由于以上特点以及污水处理技术现状。
普通的自然生物处理方法无法适应现有的污水的水质、水量特点。
而采用传统的污水生物处理方法，存在污水处理设施维护难度高、运行成本高、需人定期管理，也不适合治理污水。
因此，根据不同区域的生活污水，选择节能型、智能型、免维护的污水处理工艺将切实解决生活污水治理问题。
1.3RGE-MBR简介
针对多个污水处理设施建设和运营状况的实际调研，并且经过污水处理实验分析，提出了适合于生活污水特点的专业处理方案，并在装备中引入了最为先进的MBR平板膜技术，能彻底解决“污水收集难”、“污水管网投资高”、“占地面积大”和“施工周期长”等问题，并且其相较于常规的城镇污水处理具有“处理水质好”、“占地面积小”、“运行成本低”、“投资成本低”、“智能化管理”等特点，出水主要指标可直接达到《城镇污水处理厂排放标准》（GB18918-2002）一级A标准或者中水回用标准。
RGE-MBR一体化装置优势
南京瑞洁特RGE-MBR是一款智能化装备，本设备为我司自主研发设备，拥有自主知识产权。
RGE-MBR一体化装置在设计中优点如下：
技术先进
Ø模块设计：
采用独特的外观及高度集成模块化设计，可以根据实际情况将缺氧池、膜池及控制室分开设计和安装，便于运输。
Ø新型技术：
集成新型超滤膜技术及生物模拟技术，脱氮除磷效果好、剩余污泥量少，处理流程短，无需沉淀、砂滤环节；
Ø智能控制：
采用智能监控技术，可实现全自动操作，运行稳定、操作直观简便；
使用省心
Ø减少投资：
小型分散就地处理方式替代集中式污水处理，无需大规模开挖铺设管道和建设构筑物，投资成本低；
Ø建设快捷：
占地面积仅有传统再生处理工艺的30-50%，基建工程量少，只需建设设备基础，接管处理即可再生回用，省工省时省地；
Ø低运行费：
直接运行成本低，高性能超滤膜组件，使用寿命更长。
成效显著
Ø优质出水：
出水水质稳定，污染物指标完全优于《城镇污水处理厂排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，并且主要排放指标优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）标准；
Ø节能环保：
低运行费用，运行过程无噪音、无异味、剩余有机污泥量少。
第二章设计概述
2.1设计依据及标准
2.1.1工艺设计
GB18918-2002
《城镇污水处理厂排放标准》
GB/T18920-2002
《城市污水再生利用城市杂用水水质》
CJ343-2010
《污水排入城市下水道水质标准》
HJ2015-2012
《水污染治理工程技术导则》
HJ579-2010
《膜分离法污水处理工程技术规范》
HJ2527-2012
《环境保护产品技术要求膜生物反应器》
HJ576-2010
《厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范》
GB50013-2006
《室外给水设计规范》
GB50014-2006
《室外排水设计规范》
GB50268-2008
《给排水管道工程施工及验收规范》
GB50335-2002
《污水再生利用工程设计规范》
GB5083-1999
《生产设备安全、卫生设计总则》
GB12348-2008
《工业企业厂界噪声排放标准》
GBZ1-2010
《工业企业设计卫生标准》
GB/T13922.1-1992
《水处理设备性能试验总则》
2.1.2电气设计
GB50052-2009
《供配电系统设计规范》
GB50054-2009
《低压配电设计规范》
GB/T50062-2008
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》
GB50057-2010
《建筑物防雷设计规范》
GB50217-2007
《电力工程电缆设计规范》
GB/T16935-2008
《低压系统内设备的绝缘配合》
GB7251.1-2005
《低压成套开关设备和控制设备》
GB/T14048-2001
《低压开关和控制设备》
GB50054-2011
《低压配电设计规范》
GB50311-2007
《综合布线系统工程设计规范》
GB4061-1983
《电气设备安全设计导则》
2.1.3仪表设计
HG/T20507-2000
《自动化仪表选型设计规定》
HG/T20510-2000
《仪表供气设计规定》
HG/T20511-2000
《信号报警﹑安全联锁系统设计规定》
HG/T20512-2000
《仪表配管配线设计规定》
HG/T20513-2000
《仪表系统接地设计规定》
HG/T21581-2010
《自控安装图册》
HG/T20637-98
《自控专业工程设计文件的编制规定》
HG/T20639-98
《自控专业工程设计用典型图表及标准目录》
HG/T20508-2000
《控制室设计规定》
GB50093-2002
《工业自动化仪表工程施工及验收规范》
GB4208-2008
《气动调节阀》
2.2设计原则
、经济及效益原则：
以最小的投资，取得最大的效益，确保出水水质达到相关处理要求。
②、采用先进成熟可靠、节省投资的技术原则
选用技术先进、安全可靠、经济适用的污水及再生水处理工艺路线，降低投资，减少运行费用，力求运行可靠，操作简单、管理方便。
③、建筑布局实用美观的原则
根据项目实际情况，合理用地，即使工程符合建设整体规划，又能在和当地环境与建筑相协调。
④、节约运行费用原则
水处理工程除了一次性工程投资外，还包括日常运行费用。
运行费用主要包括电源消耗、药品消耗和人力消耗。
为了降低运行费用，在深化设计时，应结合工程使用情况，选择性能好、能耗低、使用寿命长的设备，在工艺条件许可和确保出水水质的情况下，尽量减少药品的投加，尽量采用动力少的工艺。
为了减轻操作人员的劳动强度，最大限度地减少人为因素的影响，在深化设计过程中应针对工艺的需要配置自动控制系统，以提升操作条件和管理水平。
第三章设计基础数据
3.1设计参数选择
3.1.1设计污水处理水量
经业主提资，污水汇总流量约为10m³/h，日处理量为200m³/d。
表3.1.1-1污水处理水量
项目序号
一体化设备处理能力（m³/d）
1
200
3.1.2设计污水进水水质
1）设计进水水质
废水种类
序号
项目
污水水质指标
单位
水量m³/d
生活污水
1
pH
6～9
无量纲
≦200
2
CODCr
≤300
mg/L
3
BOD5
≤200
mg/L
4
NH3-N
≤30
mg/L
2）设计出水水质
处理后的污水水质要求达到以下标准，即：
《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准
表2.2设计出水水质表
序号
项目
污水水质指标
单位
1
pH
6～9
无量纲
2
CODCr
≤50
mg/L
3
BOD5
≤10
mg/L
4
NH3-N
≤5（10）
mg/L
3.2工程范围
本方案设计范围从一体化进水口至一体化出水口止。
包括一体化设计工艺、构（建）筑物、设备、管线、电气、仪表及自动控制设计。
设备工程施工进场条件为“三通一平”（施工道路通、施工用电通、施工用水通，施工场地已平整），业主提供施工系统设备运行所需的一次性电源、水源，动力线接至系统总电控柜。
设计项目
◆治理方案的选择、工艺流程的制定、控制设备的设计。
◆工艺条件图纸设计。
◆系统工艺及管道设计。
◆电气及自动控制系统设计。
甲方自备项目
业主完成项目包括以下项目不局限于以下项目：
一体化设备以外的土建工程，浇筑基础，回填土，厂区绿化工程、排水沟、排水沟盖板等。
施工期间用电和系统运行一次性电源分支接至各配电盘内，配合乙方的设备制造/安装工作。
调试及运行所需人员、药品等劳保、安全防护用品。
④环保及验收事项及所涉及的所有费用，环保部门特殊要求的水质、水量在线监测系统。
完成本项目报审、立项、开工证、土建结构设计费用、报验、环保验收事项及所涉及相关报验等所有费用。
本工程“三通一平”的具体内容，水、电源提供到位。
乙方提供的所有设备经验收合格后，开始进入设备质保，业主负责设备的保管和维护工作。
乙方完成项目
①按预期设计一体化的工艺流程及工艺条件图，保质保量完成工程。
②委任项目责任人及派驻工程师、工艺技术工程师，督导设备工程的施工。
③提供给甲方设备正常运行所需要的水、电、气量等准确信息。
④按双方协定的工期进行施工。
严格按照设计工艺的要求进行设备、电控系统的设计、制作、安装，保证设备安装工程如期完工，按期调试至系统能够正常运行，确保系统水质达设计要求。
⑥编制污水处理系统的操作说明书，培训操作管理人员，长期为系统提供免费技术服务。
协助甲方完成环保及其它相关验收。
第四章处理工艺的选择
4.1选择思路和方案
根据现有的水质水量，目前对于污水处理工艺一般有以下几种：
1、物化处理
物化法常作为一种预处理的方法应用于污水处理，预处理的目的是通过回收废水中的有用成分，或对一些难生物降解物进行处理，从而达到去除有机物，提高生化性，降低生化处理负荷，提高处理效率。
一般常用的物化法有絮凝沉淀（气浮）、吸附法等。
1）絮凝沉淀
废水中含有胶体、酯类及悬浮物，使废水呈高分散系胶体溶液，这种胶体一般较稳定，治理这类废水首先要破坏其胶体状态。
化学絮凝法正是通过药剂的物理化学作用，破坏废水胶体，使分散状态有机物脱稳、凝聚，形成聚集状态粗颗粒物质从水中分离而出。
在废水处理研究中，絮凝沉淀法因其可有效降低废水浊度和色度，能去除多种高分子有机物而被广泛采用。
近年来，絮凝剂开发从传统无机絮凝剂发展到无机高分子，有机高分子絮凝剂，目前正在进一步探讨微生物絮凝剂。
2）吸附法
吸附剂的种类很多，有活性炭、大孔树脂、活性白土、硅藻土等。
在有机废水中常用的吸附剂有活性炭和大孔树脂。
虽然活性炭具有较高的吸附性，但由于再生困难、费用高而在国内较少使用。
2、化学处理
化学氧化法分为两大类,一类是在常温常压下利用强氧化剂（如过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸盐、臭氧等）将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水;另一类是在高温高压下分解废水中有机物,包括超临界水氧化和湿空气氧化工艺,所用的氧化剂通常为氧气或过氧化氢,一般采用催化剂降低反应条件,加快反应速率。
化学氧化法反应速度快、控制简单,但成本较高,通常难以将难降解的有机物一步氧化到无机物质,而且目前对中间产物的控制的研究较少。
该技术也常常作为生化处理的预处理方法使用。
其主要的方法有：
1）Fenton氧化法
Fenton试剂具有很强的氧化能力，因此Fenton氧化法在处理废水有机物过程中发挥了巨大的作用。
但由于体系中含有大量的Fe2+离子，H2O2的利用率不高,使有机物降解不完全。
2）臭氧氧化法
臭氧在水处理方面具有氧化能力强,反应速度快,不产生污泥,无二次污染等特点,在去除合成洗涤剂以及降低水中的BOD、COD等方面都具有特殊的效果。
臭氧对难降解有机物的氧化通常是使其环状分子的部分环或长链分子部分断裂,从而使大分子物质变成小分子物质,生成易于生化降解的物质,提高废水的可生化性。
3）电化学氧化法
电化学氧化又称电化学燃烧,它是在电极表面的电氧化作用下或由电场作用而产生的自由基作用下使有机物氧化。
电化学氧化分为直接电化学氧化和间接电化学氧化。
直接电化学氧化是使难降解有机物在电极表面发生氧化还原反应。
3、生物处理技术
生物处理技术是一般有机废水处理系统中最重要的过程之一，是利用微生物，主要是细菌的代谢作用，氧化、分解、吸附废水中可溶性的有机物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质从而使水得到净化的技术。
在现代的生物技术处理过程中，主要有好氧生物氧化、兼氧生物降解及厌氧消化降解这三类，生物处理技术由于经济可行、无二次污染等特点，已越来越引起重视。
长期以来好氧生物处理技术，尤其是活性污泥法一直是我国污水处理的主体工艺，它具有处理效率高、出水水质好的特点，但它也存在能耗高、运行费用大、剩余污泥产量多等缺点。
厌氧生物处理技术因其具有能耗低、污泥产量少的特点，废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术，是有机废水强有力的处理方法之一。
虽然厌氧处理有一些优点，但是厌氧出水很难直接达到排放标准，一般用于高浓度有机污水的前段生物处理，因此后段生物处理仍然必须通过好氧处理才能达到排放标准。
处理工艺选择
综合上述处理介绍，对于生活污水处理工艺优先选择生物处理技术为主要处理工艺，主要原因是生物处理工艺运行费用省，处理效果好。
废水主要来源是生活污水，浓度较低，COD<=350mg/L，不适合采用厌氧工艺，污水中氨氮浓度有35mg/L，传统OD法比较适合，但是传统工艺负荷较低，需要设置二沉池进行泥水分离，出水不稳定，需要一定专业水准的管理人员维护运行，因此，综合考虑各种因素的影响，采用“OD—MBR”工艺。
MBR工艺又称膜生物反应器（MembraneBio-Reactor），是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。
在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能以及污泥浓度，沉降性越好，污泥浓度越低，泥水分离效率越高，因此传统工艺需要综合考虑污泥浓度及沉降性能。
而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。
与许多传统的生物水处理工艺相比，MBR具有以下主要特点：
Ø工艺简短、处理效率较高、占地面积小、出水水质高
瑞洁特采用浸没式低压双叠式MBR平板膜和生化反应器相结合来生产出高质量的出水。
RGE平板膜可以替代传统工艺的二沉池和颗粒过滤介质器。
由于不需要污泥的沉淀及平板膜的截留作用，RGE平板膜在膜池中的污泥浓度可以达到8000到15000mg/L，甚至20000mg/L，比传统工艺高2到5倍，在达到同样处理效果的情况下，使得系统的占地更加紧凑。
Ø全自动化控制，操作维护简便
更少的工艺流程（不需要二沉池）和高度自动的PLC自动化控制，使得操作更简单，无须大量劳力。
操作员只需要进行日常的设备维护的工作即可。
Ø抗破损能力强，使用寿命长
瑞洁特双叠式平板膜，孔径接近超滤膜的孔径。
RGE平板膜的设计使它拥有出色的耐久性和抗破损能力。
为达到这个目的，RGE公司采用了内支撑膜的专利技术。
这种支撑技术加固和保护了膜，使它在不降低通量的情况下，提高了抗破损的能力。
Ø机械稳定出水
系统通过抽吸泵工作在平板膜内部形成真空。
经过处理的水通过膜的孔径进入了平板膜内部，然后通过抽吸泵进入产品水箱。
Ø高质量稳定的出水水质环境
RGE平板膜是水流由外向内的平板膜（污水在外，净水在内）。
这意味着膜内部只有干净的水通过。
而污水中的细菌和悬浮物仍停留在膜的外部，所以水流渠道没有被固体悬浮物阻塞的风险。
Ø客户值得信赖的品牌
RGE平板膜也是对氨氮有严格要求的污水处理系统的最佳选择。
RGE平板膜能截留污泥，生长周期较长的硝化菌被截留在膜池，不至于流失，氨氮的去除率大大提高。
Ø大大节省消毒药剂成本
由于膜可滤除细菌、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。
综上所述：
本方案确定处理工艺路线为：
OD+MBR，该工艺主要特点是以生物处理工艺为主工艺，运行费用低，避免了二次污染，自动化程度高，稳定成熟可靠，运行管理方便。
4.2工艺流程说明
经过收集的生活污水流经手动格栅，将较大的悬浮物去除后，进入调节池，在调节池内调节水质、水量。
缓解水量水质对后续工艺的冲击。
调节池中的污水经过潜水泵提升至3ES-MBR装备，突出优点是利用MBR膜生物反应技术有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此脱氮除磷效果非常好。
膜生物反应器处理后的水经抽吸泵抽吸后达标直接排放。
4.2.1预处理工艺
预处理工艺由手动格栅、调节池组成，为设备配套设施。
①、调节池
调节池的功能是调节处理水量和水质的不均匀性。
为防止因水质、水量的大幅度波动造成整个污水处理系统处理能力下降，同时为提高后续处理系统的处理效率，故设置调节池，可大幅降低处理设备的容量和电耗。
调节池的末端安装液位控制装置，当调节池的水位达到设定值时启动提升水泵，否则停止运行，以达到节约电耗的目的。
4.2.2RGE-MBR装备
原理介绍：
RGE-MBR装备将缺氧、超滤膜过滤及控制室集于一体，克服了传统处理工艺流程冗长、占地面积大、操作管理复杂等缺点。
具有结构紧凑、外观美观、占地面积小、运行费用低、稳定可靠、自动化程度高、维护操作方便、脱氮效率高、出水水质好、节能高效、自动化程度高等优点。
①（缺氧池）反硝化
反硝化细菌通过在缺氧状态下将硝酸盐还原，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）实现脱氮目的的过程，膜滤池中的污泥回流至反硝化池，进行反硝化脱氮，并由潜水搅拌机进行搅拌，防止污泥沉积，同时加强污水与污泥的接触。
②MBR膜生物反应区（好氧）
经过处理的污水，通过浸没式超滤，超滤产水进入吸附除磷区超滤膜孔径为0.001-0.1um，超滤膜材质为PVDF，浸没式超滤组件下方安装有曝气管道，在保证水体中有好氧细菌所需的高浓度溶解氧的前提下，对膜表面进行实时清洗，保证了膜通量的稳定性；同时浸没式超滤池中的高浓度污泥经过污泥回流管道回流，进入反硝化池，降低膜池中的污泥浓度。
RGE-MBR装备取代了传统工艺中的二沉池，可以高效的进行固液分离得到稳定的出水，又可以在生物池内维持高浓度的微生物量，工艺剩余污泥少，极有效的去除氨氮，出水悬浮物和浊度接近于零，出水中细菌和病毒被大幅度去除，出水水质效果好。
4.3核心技术简介
浸没式超滤技术：
本设备核心技术为浸没式超滤技术（MBR），它是将膜分离技术与生物处理技术有机的结合在一起的新型废水处理技术，也称膜分离活性污泥法。
它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，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、降解。
一方面，膜截留了反应池中的微生物，使用池中的活性污泥浓度大大增加，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，保证泥水分离的效果，从而节省了二次沉淀。
因此，MBR工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。
图4.2-1瑞洁特分散式污水净化器核心组件图
MBR的优点：
①出水水质稳定，浸没式超滤是以膜分离过程取代传统工艺中的重力沉淀，解决了由颗粒沉降性决定处理结果的技术难题，恒定的过滤精度对于产水水质和运行情况的变化均有很强的适应性，能很好地实现固液分离，保证出水水质。
②工艺简单。
与传统物化、重力沉淀、柱式超滤相比，工艺更为简单，也易于管理。
③占地面积小，由于膜的高效分离作用，还可节省重力沉淀空间、过滤等固液分离设备，且出水悬浮物浓度远低于传统固液分离设备，使整个设备流程简单，易于集成，设备占地大为缩小。
④管理简单方便、自动控制化程度高、运行成本低，整机能够实现自动间歇运行，设备泵阀自动遵照程序启停，设有水位自动控制、膜污染控制、故障报警等控制，管理和操作更为方便，并可节省加药消毒、清洗所带来的长期运行费用。
第五章设备配置清单
5.1土建设施
表5-1土建设施一览表
序号
名称
处理水量
数量
规格
材质
备注
1
一体化设备基础
200m3/d
1
17500×2700×500mm
钢筋混凝土
业主建设
2
调节池
200m3/d
1
4000×4000×3500mm
钢筋混凝土
业主建设
5.2RGE-MBR装备一览表
5.2.1设备外形尺寸
表5-2设备外形尺寸一览表
处理量（m3/d）
运行时间（h/d）
小时处理量（m3/h）
长（m）
宽（m）
高（m）
200
24
8.3
17
2.2
2.5
5.2.23ES-MBR装置MBR平板膜参数
表5-3设备各处理单元尺寸一览表
日处理量
（m3/d）
膜通量
m3/（m2.d）
膜片总面积
（m2）
膜组件规格（m2/piece）
膜片数量
（piece）
单组膜片数量
（piece）
膜组数量
（组）
200
0.4
500
1
500
100
5
5.2.3设备清单表
序号
设备
型号
数量
1
提升泵
流量：
Q=8.3m3/h扬程：
10m功率：
1.1kW
2台
2
设备主体
17×2.2×2.5m
1套
3
膜组件
RGE-100-100
5套
4
鼓风机
风量：
Q=5.5m3/min风压：
P=30kPa功率：
5.5kW
2台
5
自吸泵
流量：
Q=10.4m3/h扬程：
9m功率：
0.75kW
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