中水和生活污水MBR工艺.docx

1、中水和生活污水MBR工艺北京XXXXX现代商城工程中水处理系统设备方案书XXXXX2009年6月1 公司简介2 设计原则、规范和范围2.1 设计原则 严格遵守国家及地方的环保法规，认真执行有关的技术规范。 设计工艺采用技术先进，运行可靠，操作管理简单的工艺，使先进性和可靠性有机结合起来。水处理工艺与生产工艺密切配合，尽可能推行清洁生产，将排污量减少到最低。 在平面布置和工程设计时，力求布局合理通畅，减少占地面积。 采用目前国内成熟先进技术，尽量降低工程投资和运行费用。 选用质量可靠的自动化仪表，以提高工程的自动化水平，使运行管理简单、方便，尽量减少操作人员，并保证处理效果。 处理站的设备尽量选

2、用操作运行与维护管理简单方便的。2.2 设计参考规范、标准工艺设计以及设备制造和材料参考以下相关规范： 甲方提供的相关数据和资料 GB50336-2002 建筑中水设计规范 DB11307-2005 水污染物排放标准 GB50015-2003建筑给水排水设计规范 GB/T18920-2002城市污水再生利用城市杂用水水质 GB50303-2002建筑电气工程施工质量验收规范 GB50286-97 给排水管道施工及验收规范 城市区域环境噪声标准（GB3096-93） CECS97：97 鼓风曝气系统设计规范 HG20509-92 仪表供电设计规定 HG20507-92 自动化仪表选型规定 GBJ

3、63-90 电力装置的电气测量仪表装置设计规范 2.3 工程范围 本项目建议书内容包括中水处理系统工程设计、设备与管道采购、供货、安装工程、电气工程、自控工程、污水处理系统调试、人员的培训和售后服务等内容。 污水处理站的废水来水管由建设方送至界区内1.0米处，电线、电缆送至低压配电柜和风机配电柜，排水至污水处理站边界线止。3 设计基础资料3.1 项目介绍XXX有限公司在XXXXX开发建设“XXX”项目工程，总建筑面积395450平米。为节约用水，实现资源的循环利用，现对本项目的优质杂排水及餐饮废水进行处理，处理后水质达到城市污水再生利用城市杂用水水质（GB/T18920-2002）中的规定，回

4、用于冲厕、道路喷洒及绿化。XXXXX本着认真负责的精神，并结合丰富的工程实践经验，为北京中坤长业房地产开发有限公司设计一套技术先进可靠、一次性投资省、运行费用低、运行管理方便的水处理工程方案。3.2 设计要求3.2.1 废水水质及水量根据建设方提供的水质水量，同时参考相关污水处理厂的实际经验，本方案设计水质水量如下：指标类别单位出水水质pH69CODCrmg/L400-700mg/lBOD5mg/L250-400mg/lSSmg/L270-450mg/l油脂mg/L270-450mg/l氨氮mg/L4-40mg/l水量：Q882m3/d3.2.2 出水水质要求根据建设方要求用于绿化、浇洒道路、

5、洗车、冲厕时的回用水水质标准，应达到城市污水再生利用城市杂用水水质标准 （GB/T 18920）的规定序号项目冲厕道路清扫城市绿化车辆冲洗1PH6.0-9.02色度（度） 303嗅无不快感4浊度（NTU） 5101055溶解性总固体（mg/l） 15001500100010006五日生化需氧量BOD5（mg/l）101520107氨氮（mg/l） 101020108阴离子表面活性剂（mg/l） 1.01.01.00.59铁（mg/l） 0.3-0.310锰（mg/l） 0.1-0.111溶解氧（mg/l） 1.012总余氯（mg/l）接触30min后1.0，管网末端0.213总大肠菌群（个/l

6、） 34 工程设计说明4.1 工艺选择原水大部分为餐饮废水，还含有小部分优质杂排水。餐饮废水的成分复杂,有机物含量高,主要有食物纤维、淀粉、脂肪、动植物油脂、各类佐料、洗涤剂和蛋白质等，餐饮废水的治理任务主要是去除油脂、有机物和悬浮物，该废水可生化性相对较高，采用单纯的物化或生化方法很难达到处理要求，且处理成本较高，根据水质分析和已有实际工程的经验，本方案考虑采用物化预处理+生化预处理+MBR生化处理作为本工程的处理工艺。常见生化法有接触氧化法、陶粒生物滤池法、膜生物反应器法（MBR）。接触氧化法、生物陶粒滤池法耐冲击负荷、降解难降解物质如发泡剂等能力差，且占地大，管理复杂。后续处理操作复杂，

7、运行成本高，不易进行程控化管理（PLC），杀菌全靠消毒工序完成，当投药不均匀或是投药系统出现故障时不符合要求的水将进入使用系统，待发现更改时，用户已经受到长时间不合格水的侵害。膜生物反应器技术是二十世纪末发展起来的高新技术。它是将污水中的生化处理与物化处理结合在一起的崭新处理工艺，生化有效降解有机物，孔隙率0.08m级膜将净水与杂质彻底分离，出水中SS值趋于零。绝大部分的细菌、微生物、热源、病毒随同它的载体一道被截留在污水中，后续消毒手段可做为杀菌的双重保险，避免了传统工艺可能会出现的水质不合格的问题，出水水质完全得到保证。它的前处理与后处理极其简单，所以占地小，可程控化管理，每年仅需清洗23

8、次。MBR反应器污泥浓度（MLSS）可达到300020000mg/l以上，所以有机物在MBR池内被分解氧化，基本不产生剩余污泥，极少需要排泥，不产生二次污染，仅需利用简单的PLC技术对水位进行自动控制、膜污染报警及开启相应反洗设施即可程控化管理。MBR是较为理想的水处理工艺。MBR工艺的实际商业应用最早出现在20世纪70年代末期的北美，紧接着出现在80年代早期的日本。在这个时候，MBR工艺在南非进入了工业污水处理市场。在欧洲，MBR工艺直到80年代中期才第一次出现。我国在2000年也已将膜产业列为国家重点支持的22项化工产业之一。对膜生物反应器处理污水技术还设立了国家高技术研究发展计划（863

9、计划）课题进行研究。目前在世界范围内，实际运行的MBR系统已超过几千套，同时许多工程正在计划或者建设中。对于所有的MBR工艺而言，获得非常高质量的出水水质是很平常的。不管处理的污水类型如何，也不管采用何种商业化的MBR工艺，固体物质的完全去除、优良的消毒特性、高速度和高效率的有机物与营养物质的去除以及占地面积小是所有MBR的共同特点。关键问题是膜组件的使用寿命。4.1.1物化预处理为保证后续主体生化工艺的稳定运行，确保出水水质稳定，需要对来水进行预处理。预处理的目的有如下几点： 防止大块悬浮物、漂浮物进入污水处理系统，造成水泵、管路的堵塞 均匀来水水质，减轻主处理工艺的冲击负荷 防止悬浮物在原

10、水池中沉淀，造成原水池中的淤泥沉积 防止污水在原水池中发生腐败 去除来水中的油脂，包括乳化油，油脂堵塞MBR膜组件，直接影响MBR膜的通量及污染熟虑 去除来水中的悬浮物，防止对MBR膜照成堵塞为满足后续生化处理的要求，本方案的预处理工艺采用机械格栅+曝气调节池+混凝气浮。4.1.2 生化预处理污水中有机物和悬浮物等大颗粒物质较多，如直接采用好氧处理势必加大曝气量和污水停留时间，造成投资及运行成本增加。所以，本方案设计污水在进入好氧处理系统之前，先经过生化预处理水解酸化工艺提高废水的可生化性，以降低投资和运行成本。水解酸化放弃了厌氧反应中甲烷发酵阶段，利用厌氧反应中水解和产酸作用，使得污水、污泥

11、一次得到处理。在整个过程中80%以上的进水悬浮物水解成可溶性物质，将大分子降解为小分子，不仅使难降解的大分子物质得到降解，对污水中的部分COD及BOD得到一定程度的去除，同时出水BOD/COD比值提高，降低了生化处理的需氧量和曝气时间。并把部分消化液回流到水解酸化池，利用反硝化达到去除氨氮的目的。我公司针对传统水解酸化池的运行情况进行了优化改进，并且已经成功运用于国内多个中等浓度废水处理工程，在设计、施工、调试和运营中积累了丰富的经验，故本方案选定水解酸化池作为好氧工艺的预处理工艺。4.1.3 好氧工艺的选择好氧工艺是一个主要耗能单元，在选择时应考虑如何提高污泥负荷，降低投资费用和运行费用。根

12、据上述原则，结合工程特点，参照国内外中水运行经验，列出下面的工艺进行比较：表3.1 主要生物处理技术的比较生物接触氧化法工艺MBR膜生物反应器工艺处理工艺的先进性比较传统国际先进技术处理工艺的复杂性较复杂本处理工艺后需加过滤、吸附及消毒设备的处理才能够达到中水回用水水质的要求简单MBR设备出水即可达到中水回用水水质的要求。设备及购筑物占地面积较大较小（仅为接触氧化法的50%左右主要是调节池及回用池占用面积）出水水质情况仅能达到中水回用水水质的要求，如长时间不使用再次使用启动期较长(需做生物膜培养工作)。稳定且优于中水回用水水质要求。即使长时间不使用再次使用仍可随时启动。操作维护较复杂（反冲洗由

13、人工控制）。可完全实现自动化控制、无人值守。设备每年只需清洗2-3次。运行费用较高低（耗电量低、加氯量小、无人值守）初期投资低较高综合比较综合性价比较低综合性价比高通过对于两种工艺的比较，具体总结如下： 占地：膜工艺占地为传统接触氧化处理工艺的1/31/2。 出水水质：接触氧化工艺虽然可以达到中水回用标准（COD50，BOD520，SS20），但不稳定，膜工艺出水水质稳定可靠，均可达到相当高的水平（COD20，BOD55，SS无），同时由于处理后中水回用至冲厕水箱，长时间存放不会有异味产生。 运行费用：膜处理工艺运行成本比常规接触氧化处理工艺每吨水略高。 运行操作：膜处理工艺采用PLC可编程控

14、制器进行控制，操作简单，无需专人运行。 由于接触氧化工艺处理工艺较膜处理工艺长，因此占地及水箱个数均较多，膜工艺需要3个水箱，而接触氧化工艺需要7个箱体，而且对层高均有要求，。4.2 艺流程说明4.2.1流程框图根据以上分析可以确定本改造工程采用MBR工艺，具体工艺流程为： 提升泵罗茨鼓风机提升泵MBR反应池混凝气浮细格栅格栅槽原水曝气调节池自吸泵变频回用设备中水储存池消毒设备药洗设备水解酸化4.2.2工艺流程说明混合废水经机械格栅除去较大的漂浮的杂物后进入曝气调节池，调节池内装穿孔管进行水力搅拌，均衡和调节水质水量。调节池出水通过污水泵泵入混凝气浮，通过混凝和破乳，去除大部分悬浮物和油脂。气

15、浮出水泵入水解酸化池，在水解酸化池内大块有机物得到分解或去除，MBR池的部分污泥返回水解酸化池，保证水解酸化池的运行效果，并起到去除氨氮的作用。水解酸化池出水自流入后续的MBR池，在此完成有机物的好氧去除。 4.3 单元说明1. 格栅槽作为安装细格栅之用，底部落在曝气调节池的顶板上。格栅槽为：钢板焊接；用以去除水中的悬浮物和漂浮物，包括纸张、塑料袋等，保证后续构筑物的正常运转。2.调节池厂区废水的排放水质和水量一天24小时不是恒定和连续的，这种波动对污水处理设备发挥其净化功能是不利的，甚至可能遭到破坏，水量水质的波动越大，过程参数越难以控制，处理效果越不稳定，反之，波动越小，效果越稳定，在这种

16、情况下，为了保证后续的正常工作，必须在废水站内设置大容积的调节池。本方案在调节池内装设穿孔管进行水力搅拌，对水质水量进行均衡处理。调节池为碳钢防腐结构，设计尺寸为：106.55.5m，有效容积为325m3。3.混凝气浮原水大部分为餐饮废水，餐饮废水的成分复杂,主要是含有油脂、有机物和悬浮物，虽然前端设置了一级隔油，但是仍有一部分油不能去除，特别是乳化油，废水中的油直接影响MBR膜的通量及污染速率。 为彻底去除水中的油类，并减少运行费用，考虑采用混凝气浮对污水进行预处理。4.水解酸化池水解酸化放弃了厌氧反应中甲烷发酵阶段，利用厌氧反应中水解和产酸作用，使得污水、污泥一次得到处理。在整个过程中80

17、%以上的进水悬浮物水解成可溶性物质，将大分子降解为小分子，不仅使难降解的大分子物质得到降解，而且出水BOD/COD比值提高，降低了生化处理的需氧量和曝气时间。MBR池的部分污泥返回水解酸化池，保证水解酸化池的运行效果，并起到去除氨氮的作用。5. MBR池膜生物反应器（Membrane Bio-reactor）是膜分离技术和生物技术的有机结合。使水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（STR）完全分离。其高效的固液分离能力使出水水质良好，悬浮物和浊度接近于零，并可截留大肠菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用或外排。MBR技术特点 由于膜的分离作用，不必设立沉淀、过滤等其他固液分离设备。高效的固液

18、分离将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元的微生物菌群与已净化的水分开，不须经三级处理即直接可回用。 可使生物处理单元微生物量维持在高浓度，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，生物反应器的占地面积减少。系统占地仅为传统方法的三分之一。 膜生物反应器可以滤除细菌、病毒等有害生物，可显著节省加药消毒所带来的长期运行费用并扩大废水回用范围。 膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反映器内，实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，运行控制灵活稳定。 防止各种微生物菌群的流失，有利于生长速度缓慢的细菌（硝化细菌等）的生长，使一些大分子难降解有机物停

19、留时间长，有利于它们的分解，从而使系统中各种代谢过程顺利进行。 膜生物反应器内生物污泥在运行中可以达到动态平衡，几乎无剩余污泥排放，污泥处理费用低。 由于膜的分离作用，不必设立沉淀过滤等其他固液分离设备。高效的固液分离将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元的微生物菌群与已净化的水分开，不须经三级处理。在反应池中设有好氧区和厌氧区，因为在好氧区内固定大量的硝化菌，进行硝化作用：硝化菌NH41.382O21.982HCO3- 0.982NO20.018C5H7O2N1.036H2O1.891H2CO3硝化菌NO20.003NH40.01H2CO30.003HCO30.488O2 0.003C5H7

20、O2NNO3而在缺氧区和厌氧区固定大量兼性的反硝化菌，进行反硝化反应：反硝化菌 NO3H NO2H2O反硝化菌NO2H N2H2O这样使整个系统具有较高的脱氮效果。图1-1和图1-2分别为传统活性污泥法和MBR（膜生物反应器）的流程图。相对传统的活性污泥法，MBR用膜分离来取代活性污泥法沉淀池的沉降分离。MBR还具有如下一些优点。活性污泥槽沉淀池（沉降分离）污水放流图1-1 标准活性污泥法流程浸没式膜组件污水放流或中水回用膜再利用图1-2 MBR流程（1）紧凑合理的污水处理系统MBR可以在高浓度的活性污泥（700018000mg/L）条件下，仍可以进行生物反应。也就是说，在MBR中，含有更多有

21、机组分的污水在短时间内或在更小的空间内可以被分解，生物反应速度较快。他不仅可以降解BOD等有机物，还具有硝化除氮的功能。而且在MBR中，不需要二沉池。因此相比传统的活性污泥法来说，安装MBR空间要小得多。它可以适用于既有设备的扩容改造，也可以减少新建设备的占地面积。（2）高质量的处理水质膜分离不可能像沉降分离那样发生悬浮物泄漏的问题，而且一些微生物如大肠杆菌，隐孢子虫等均可被微滤膜除去。设计采用日本东丽MBR膜组件： 东丽浸没式膜组件包含曝气箱和膜元件箱组成。膜元件箱装有一定数量的按一定的间隔装填的膜元件，每片膜元件是在支持板的两面贴上平板膜而形成的。曝气箱体包括了提供空气的曝气管（如图1-3

22、所示）。图1-3 MBR组件这就是在活性污泥池中使用的组件。关于东丽浸没式膜组件的特性叙述如下：（1）膜元件形状膜元件是由具有竖直放置的支撑板作为夹层的平板膜组成（如图1-4所示）。从膜元件底部曝气管不断进入的气泡对膜表面进行有效的清洗（如图1-5所示）。因为这一机理使得活性污泥不易在膜表面沉积，从而保证了过滤的稳定进行。图1-4 平板膜元件的结构图1-5 活性污泥的过滤原理（2） 膜的材料采用了PVDF（聚偏氟乙烯）作为膜材料和PET无纺布作为基层的复合膜构造保证了膜的物理强度和化学稳定性。（3）膜结构东丽的PVDF膜表面上孔的直径小而均匀，相对于其它厂商的膜而言，东丽的PVDF膜不仅可生产

23、高质量的产水还具有卓越的透水性能，并且可以防止膜孔的污堵。图1-6 膜表面电子显微镜照片图1-8 膜孔径分布在过滤运转中，存在简便的连续过滤运转以及间歇的过滤运转两种方式。在间歇的过滤运转状态下，过滤和停止的反复操作，而曝气是连续进行的，如图4-1所示。当过滤暂停时，曝气仍然连续。没有抽吸时的曝气可以实现有效的膜面清洁。尽管过滤的启动和停止需要控制设备，当需要获得高通量时，推荐并鼓励使用间歇过滤运转。推荐的间歇过滤设定：9min运转，1min停止。图4-1 运转时间标准运转流程图关于膜元件的标准化的运转流程图（过滤运转部分），自然水头运转和泵的抽吸运转的流程如（1）、（2）所示。另外，关于附带

24、设备如（3）所示。自然水头运转从反应池的液面开始到过滤水出水口间的高度差所引起的自然水头作为进行过滤运转的驱动力（如图4-2所示）。为了利用自然水头，将过滤水出水口设置在相对膜生物反应器的液面较低的位置。（通常，以元件的最下端高度计算）过滤水配管推荐使用如图4-2所示的贯通膜生物反应器的过滤水出水口连接方式。对于不贯通槽、而是跨越槽壁的配管场合，使用一种虹吸管作用的设备（自吸泵等）是非常必要的。另外，在过滤水出水口处，为了在过滤停止时，使配管水封，设计U型管部件。图4-2 自然水头运转出水控制阀的开度由流量计自动控制。此外，如果反应池内的水位到达下液位时，停止过滤出水；如果到达上液位时，停止进

25、原水。原水流量的波动通过调节池来解决（图中没有给出），调节池的容量要能够满足原水水量的波动调节。为了聚集配管内的空气，有效减少自然水头损失，自然水头运转时，请务必实施1次/日的抽空气操作。贯通壁的过滤水出水口连接场合，过滤停止时，打开排气阀排除空气。推荐使用自动排气阀。跨越槽壁的配管场合，请使用一种设备来抽空气从而保证虹吸。泵抽吸运转利用泵抽吸进行过滤运转如图4-3所示。图4-3 泵抽吸运转出水控制阀的开度由流量计自动控制。此外，如果反应池内的水位到达下液位时，停止过滤出水；如果到达上液位时，停止进原水。原水流量的波动通过调节池来解决（图中没有给出），调节池的容量要能够满足原水水量的波动调节。

26、MBR是中水处理工艺的主处理单元，它是将污水中的生化处理与物化处理结合在一起的崭新处理工艺。水透过膜的推动力主要靠自吸泵产生的负压来实现，依靠曝气时空气泡的搅动在膜表面形成交错流，来实现膜表面的清洁。池内生化有效降解有机物，膜将净水与杂质彻底分离，省掉二沉池。因此其污泥浓度大大提高，污泥停留时间得到延长，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此MBR通过膜分离技术强化了生物反应器的功能，与传统的生物处理方法相比，占地小，低能耗节省运行费用，抗负荷冲击能力强，出水水质好，出水中SS值趋于零，出水水质大大优于其它污水处理工艺。采用液中膜具有以下特点： 液中膜是标准模块化组件，可根据处理水量不同

27、任意组合； 液中膜的结构，它是由两张过滤膜粘贴在一个框架而构成的，使膜组件寿命长； 膜片之间的气水异向流使的空气既为好氧微生物供氧，又为膜片的自净提供动力，使膜片不易堵塞。6.鼓风机采用罗茨鼓风机，并加隔音罩降低躁音。鼓风机供气给MBR反应池中，池中好氧微生物用以降解污染物，同时以空气动力使膜组件表面震动达到膜片自净的目的。7.药洗设备药洗设备包含融药筒、搅拌器、耐腐蚀药液提升泵。8.自吸泵用于抽吸膜组件处理出水。5 工程设计及设备选型5.1 主要构筑物与设备选型5.11机械细格栅材质：耙齿不锈钢栅宽：300mm间距：3mm5.12曝气调节池材质：碳钢防腐尺寸：106.55.5m（h）设备：1

28、.穿孔布水管：数量：1套材质：pvc2.提升泵数量：2台 （一用一备）流量:40m3/h扬程:10干式安装5.14混凝气浮材质：碳钢防腐尺寸：72.42.0m（h）设备：1.PAM加药装置：1套 加药泵：100L/H 数量：1台 溶、加药桶：1m3数量：2个溶、加药搅拌机：2台2.PAC加药装置：1套加药泵：50L/H数量：1台溶、加药桶：1m3数量：2个溶、加药搅拌机：2台3.破乳剂加药装置：1套加药泵：50L/H数量：1台加药桶：1m3数量：1个加药搅拌机：1台4.提升泵数量：2台 （一用一备）流量:40m3/h扬程:10干式安装5.15 MBR池材质：碳钢防腐尺寸：14.355.55.0

29、m（h）设备：1. MBR膜单元 数量：8套 正常运行压力：0.020.04MPa型号：TMR140-100S形式：平板膜材质：采用了PVDF（聚偏氟乙烯）作为膜材料和PET无纺布作为基层品牌：日本东丽产地：日本2.调节池风机风量：1.84m3/min风压：60kp数量：1台3.MBR池风机风量：12.3m3/min风压：60kp数量：2台 一用一备4. 混流曝气头规格：260数量：25套方式：微孔5. MBR膜药洗装置规格：2000L数量：1套6.自吸泵：数量：3台流量：22m3/h扬程：10m7.反冲洗泵数量：1台流量：30m3/h扬程：12m8.电动葫芦规格：1吨数量：2套5.16中水储存池材质：碳钢防腐尺寸：1093.0m（h）设备：1.回用泵：数量：2台流量：40m3/h扬程：15m6 建构筑物配置6.1 直接费用序号名称规格尺寸(m)容积/面积（m3/m2）备注1调节池基础10.06.50.426素混2中水池基础10.09.00.436素混3MBR一体化设备基础14.355.50.432素混4合计947 主要设备及仪器仪表选型及报价7.1