污水处理MBR技术方案.doc

门城湖门城湖60m3 d MBR污水处理项目污水处理项目 技技 术术 方方 案案 2013 年年 04 月月 目目 录录 1概 述 4 1 1工程建设规模 4 1 2设计进 出水水质 4 1 3设计原则 4 1 4范围划分 4 2工艺流程 6 2 1工艺流程 6 2 2外置压力式 MBR 工艺描述 7 2 3外置压力式 MBR 与浸没式 MBR 的比较 8 3工艺设计 12 3 1现有设施的利用和新增设施 12 3 1 1现有设施的利用 12 3 1 2新增设施 12 3 2系统设计参数 12 3 3工艺设计 12 3 3 1污水格栅 12 3 3 2化粪池 13 3 3 3调节池 13 3 3 4可移动式 MBR 装置 13 4运行及自动控制 15 4 1设计原则 15 4 2仪表配置要求 15 4 2 1在线流量表 15 4 2 2压力表 15 4 2 3液位计 15 4 3控制系统的构成和功能 15 4 3 1控制方式 15 4 3 2控制系统的功能 16 5耗定额 化学品规格及产品成本 17 5 1消耗定额 17 5 2化学品规格 17 5 2 1柠檬酸 17 5 2 2次氯酸钠 17 5 3产品成本 17 5 3 1基础数据 17 5 3 2产品成本 18 6设备清单 19 1概概 述述 1 1工程建设规模工程建设规模 根据要求 本项目的建设规模为 设计进水流量 60m3 d 设计进水温度 12 25 其它相关的指标见进出水水质 1 2设计进 出水水质设计进 出水水质 设计进 出水水质如表 1 1 所示 表 1 1 进出水水质指标 项 目单位进水产水 CODmg L 400 50 BODmg L 180 10 SSmg L 270 10 氨氮mg L 35 5 温度 12 25 1 3设计原则设计原则 本项目设计遵循以下原则 1 关键产水水质达到 GB18918 一级 A 标准 具体见表 1 1 2 严格遵守国家关于环保 职业安全卫生 消防和节能等方面的规定 3 采用合理的工艺和控制水平 确保出水水质和生产安全可靠 4 贯彻节约用地 节约投资的原则 5 合理布置 精心设计 节省工程建设投资 加快工程建设进度 1 4范围划分范围划分 乙方范围 乙方范围 乙方负责粗格栅 调节池水泵 可移动式 MBR 装置 含生化池 MBR 机 组 等相关设备 以及供货设备 粗格栅除外 以及设备与设备之间的管道的 安装 调试 具体供货设备详见第 6 章 设备清单 甲方范围 甲方范围 粗格栅的安装 提供可移动式 MBR 机组的地面平整工作 负责提供 380V 电源至可移动式 MBR 装置内配电柜 MBR 产水从可移动式 MBR 装置至门城湖公园的管道安装 2工艺流程工艺流程 2 1工艺流程工艺流程 本项目采用金科蓝泰 MBR 净水机组 总体工艺为外置压力式 MBR 工艺 膜 生物反应器 Membrane Bioreactor 简称 MBR 是一种将膜分离 技术与传统污水生物处理工艺有机结合的新型高效污水处理与回用工艺 近 年来在国际水处理技术领域日益得到广泛关注 在国内再生水处理工程中也 得到了较大的推广和应用 膜生物反应器具有如下特点 产水率高 处理后出水可全部回用 处理效率高 出水水质优良稳定 处理出水几乎不含 SS 极其清 澈 感观好 可直接作为生活杂用水回用 运行灵活 对水质水量的变化适应性很强 尤其对于一些新建社区 或季节性的度假场所 即使进水量远低于设计水量 通过PLC 编 程调节运行周期 使运行不受影响 工艺流程简单 结构紧凑 占地少 适用于任何场合 易于完全实现自动化 无需专人负责运行维护 剩余污泥产量低 来水先经过粗格栅预处理后 进入调节池进行水质水量均衡 调节池出水 用泵提升至生化部分 生化池内的活性污泥混合液经进水循环泵送入膜组件 风机在膜组件内进行曝气 形成错流循环 膜出水在出水泵的作用下 进入膜 产水箱 为减缓膜污染的发展 出水泵运行一定时间后 启动反冲洗泵 对膜 组件进行反冲洗 当膜污染发展到一定程度后 分别投加一定量的柠檬酸和次 氯酸钠 对膜组件进行化学强化清洗 MBR 出水先进入膜产水箱 膜产水箱兼作反洗水箱用 MBR 工艺产生的 污泥量非常少 定期将污泥排到附近的化粪池 排空水定期排至附近的化粪池 2 2外置压力式外置压力式 MBR 工艺描述工艺描述 好氧池内的活性污泥混合液经进水循环泵送入膜组件 风机在膜组件内进 行曝气 形成错流循环 膜出水在出水泵的作用下 进入膜产水箱 而循环液 则回到好氧池 由于回流活性污泥回流至缺氧区 已硝化的混合液再回流到缺氧池前端 在这里部分硝酸盐通过反硝化转化成为氮气以达到除氮的目的 为了提高生物 反硝化的效果 缺氧池设计成推流形式 Air 循环泵 生化池 鼓风机 膜组件 反洗水箱及反洗泵 产水泵 MBR 系统示意图 MBR 工程照片 在外置压力式 MBR 的运行中 生化曝气池内的活性污泥混合液经进水循 环泵送入膜组件 风机在膜组件内进行曝气 形成错流循环 膜出水在出水泵 的作用下 进入膜产水箱 为减缓膜污染的发展 出水泵运行一定时间后 启 动反冲洗泵 对膜组件进行反冲洗 当膜污染发展到一定程度后 分别投加一 定量的柠檬酸和次氯酸钠 对膜组件进行化学强化清洗 系统全自动化运行 设有流量传感器 压力传感器等 对运行状况进行实 时监测 出水管路设置在线浊度仪 监测系统出水水质的变化 实现自动预警 工艺特色 1 膜组件强度高 不易出现断丝 出水水质稳定 相对于其他厂商的中空纤维膜组件 Airlift MBR 膜组件 膜丝间有坚固的 支撑层 强度高 不易出现断丝 破裂和脱落 从而确保了出水水质的稳定 2 外置式设计 美观大方 便于膜组件的清洗 更换等 运行管理方便 外置式膜 生物反应器 膜组件与生物反应器分开 便于膜组件的清洗 更 换等 维护操作简单安全 易于控制 2 3外置压力式外置压力式 MBR 与浸没式与浸没式 MBR 的比较的比较 膜生物反应器有两种形式 压力式和浸没式 对于这两种形式的比较如下 膜膜 污水污水 处理水处理水 污水污水 处理水处理水 膜膜 图 1压力式膜生物反应器图 2浸没式膜生物反应器 1 给水方式 给水方式 外置压力式 MBR 超滤膜安装在好氧生物反应池的外部 因此循环给水泵 供给每个超滤单元的水质是一致的 浸没式 MBR 超滤膜组件浸没在好氧生物反应池中 给水管设置了水池的 一端 因此在运行时浸没式膜的给水呈推流式 靠近给水侧的膜组件的给水中 污染物浓度低 随着给水不断抽吸进入产水端 距给水侧越远 膜组件的给水 中污染浓度越高 因此超滤膜丝截留污染物是不均匀分布的 浸没式 MBR 超 滤膜组件由许多中空纤维膜丝组成 外压式设计导致运行时会产生膜丝集束问 题 大量膜丝由于污染物堆积在膜丝间造成部分膜丝相互黏附在一起 导致实 际过滤面积变小 膜通量比实际设计通量大 2 反洗方式 反洗方式 外置压力式 MBR 超滤组件膜丝截留的污染物分布均匀 而且运行时采用循 环错流方式 膜表面污染物不易堆积 大流量的普通水力加气反洗就可以完全 去除机械截留和部分吸附的污染物 反洗没有死角存在 浸没式 MBR 超滤膜组件由于其膜丝截留污染物分布不均以及膜丝间污染物 堆积产生集束问题 即使每次反洗时需要进行气冲洗来增强反洗效果 但是这 样堆积在膜丝和接口之间的污染物仍然很难去除 3 化学清洗方式 化学清洗方式 外置压力式 MBR 超滤膜组件采用定期进行化学增强反洗的方式 清洗剂限 制在 MBR 超滤系统的小空间内 不影响好氧生物反应池中微生物的生长繁殖 可以实现自动化 化学增强反洗步骤 水力反洗 加入清洗液 浸泡 水力反 洗 过程简单 耗时少 浸没式 MBR 超滤膜组件采用定期化学清洗方式 为了不影响 MBR 好氧生 物反应池内微生物的生长繁殖 需要将超滤膜组件从生化池中取出放入专用清 洗水池中进行化学清洗 清洗剂需要充满整个专用水池 浪费大量清洗液 化 学清洗步骤 将膜组件从生化池中取出 加入清洗液 浸泡 反洗排放清洗液 将膜组件放回生化池中 过程复杂 耗时长 工作量很大 4 设备维护和检修 设备维护和检修 外置压力式 MBR 超滤设备维护和检修方便 在不需要拆卸膜组件的情况下 完整性检测可以通过压力衰减法快速定位存在破损膜丝的膜组件 膜组件中存 在破损的膜丝可以通过简单的产水侧水压 进水侧水流方法快速找到 浸没式 MBR 超滤设备只用压力衰减法 如果出现膜丝破损需要用起重机将 整个膜模块从水池中吊出然后将一个膜模块中的所有膜组件依次进行检测 工 作量大 5 投资成本 投资成本 压力式 MBR 超滤系统土建投资成本低 无需特殊的土建设计 适合各种 生化处理池 而且 根据不同时期 不同生产的要求进行设备的安装和设置 灵活性好 可以根据实际情况进行设备的添加和减少 浸没式超滤系统需要在建设初期设计特殊的土建 结构复杂 投资较大 设备的应变能力差 不能随着水量和水质的变化进行调整设计 一旦设备安装 完成 改造和扩建的可能性较差 若水量进行调整时 无法达到经济的运行模 式 此外 综合整个设备的投资 包括膜 曝气头 鼓风机 真空泵等设备 比较大 运行管理要求高 6 运行成本 运行成本 外置压力式 MBR 超滤系统运行成本 电耗费用 清洗药剂费 人工费 较 低 其中电耗费用 水泵运行费 为 0 35Kw 吨水 并且 由于采用了先进的 膜丝生产工艺和膜丝的制造材料 聚醚砜 膜丝的耐腐蚀性能和抗老化能力大 大提高 在运行过程中断丝率非常低 正常的工况条件下 膜丝在使用生命周 期内 一般为 5 7 年 断丝率几乎接近于零 而浸没式超滤系统的电耗费用较高 这是由于它不仅要负担水泵的电耗 还要折算上鼓风机的电耗费用 同时 由于浸没式超滤系统的结构形式注定了 断丝率较高 膜丝的使用寿命短 更换周期短 使用成本高 3工艺设计工艺设计 3 1现有设施的利用和新增设施现有设施的利用和新增设施 门头沟门城湖公园现有的污水处理装置为简单的沉淀处理装置 由于周边人 口和商业活动的增加 现有的处理设施已经不能满足使用要求 经常造成溢流 或几乎两天就需要采用车将污水运至污水处理厂 造成运行成本大幅度增加 劳动强度大 需要新增处理设施 将污水处理至排放标准 最终排入门城湖公 园内 3 1 1现有设施的利用现有设施的利用 门城湖公园现有的污水处理装置可利用的设施有 1 将沉淀池利用为新处理设施的预处理化粪池和调节池 2 充分利用现有的重力流 减少水力提升 3 1 2新增设施新增设施 新增的设施有 1 粗格栅 利用现有的重力流条件 设置粗格栅 2 增加 2 台提升泵 将污水提升至生化反应池 3 新增生化反应池和 MBR 膜装置 3 2系统设计参数系统设计参数 系列数 1 个系列 平均处理量 60m3 d 短时峰值时流量 4m3 h 四小时以内 混合液设计浓度 MLSS 8 000 mg l 3 3工艺设计工艺设计 3 3 1污水格栅污水格栅 格栅渠内设机械粗格栅一台 以截取污水中较大的漂浮物及杂质 保护后 续水工构筑物及设备正常运行 栅渣排入手推小车 定期外运 粗格栅的设计 参数为 格栅数量 1 台 格栅形式 回转式格栅 设计处理量 100m3 h 格栅间隙 2mm 格栅宽带 500m 设计过栅流速 0 6mm s 3 3 2化粪池化粪池 化粪池利用现有设施 废水经格栅拦污后 进入化粪池 3 3 3调节池调节池 调节池利用现有设施 污水自化粪池自流进入均质调节池 调节池内设潜污泵 2 台 1 用 1 库备 废水经加压提升后输送至生化反应池 潜污泵设计参数为 形式 潜污泵 流量 4m3 h 扬程 15m 功率 0 37KW 材质 铸铁 3 3 4可移动式可移动式 MBR 装置装置 可移动式 MBR 装置内布置生化池 MBR 膜机组以及相应的配电及控制 生化池采用不锈钢拼接水箱 停留时间为 7 小时 采用曝气头进行充气曝 气 生化曝气池内的活性污泥混合液经膜进水泵送入膜组件 膜鼓风机在膜组 件内进行曝气 形成错流循环 膜出水在膜产水泵的作用下 进入膜产水箱 为减缓膜污染的发展 膜产水泵运行一定时间后 启动膜反冲洗泵 对膜组件 进行反冲洗 当膜污染发展到一定程度后 分别定期人工投加一定量的柠檬酸 和次氯酸钠 对膜组件进行化学强化清洗 设备技术规格表 MBR供水泵 变频控制 1台 立式管道泵 单台参数Q 50m3 h H 5m P 1 5KW MBR产水泵 变频控制 1台 立式管道泵 单台参数Q 4m3 h H 6m P 0 37KW MBR反洗泵1台 立式管道泵 单台参数Q 20m3 h H 15m P 2 2KW 气提风机1台 单台参数Q 0 67m3 min H 4 5m P 2 2KW 反洗Y型过滤器1台 单台参数Q 20m3 h 过滤精度3mm MBR膜组套数1套 2支膜组件 MBR系统单套设计处理能力60m3 d 膜材质聚偏二氟乙烯 膜形式中空管式膜 每支膜过滤面积33m2 过滤精度0 025 m 管内径5 2 mm 单支膜组件大小 200 H3000 mm 膜通量 60L m2 h TMP0 05 0 2 bar 水温 12 25 MBR膜操作周期7 10min 清洗历时10s 手动CEB频率1 2 month CEB历时2 h 4运行及自动控制运行及自动控制 4 1设计原则设计原则 根据工艺装置的规模 特点及其控制要求 本系统控制基本为自动控制运 行 与系统运行相关的各工艺单元的有关温度 液位 压力 流量设置相应的 在线分析仪表 对控制系统的关键变量 均采取了自动联锁和报警措施 对于 MBR 膜组等部分 在现场设置现场 PLC 以满足流程实际操作需要 4 2仪表配置要求仪表配置要求 4 2 1在线流量表在线流量表 1 MBR 进水管设在线流量计 2 MBR 产水设在线流量计 3 空气管设在线流量计 4 2 2压力表压力表 1 MBR 机组 2 水泵及风机进出管 4 2 3液位计液位计 各类水池 水箱设置静压式液位计或液位开头及与水泵连锁 4 3控制系统的构成和功能控制系统的构成和功能 4 3 1控制方式控制方式 采用操作员站进行监视控制 即通过 CRT 画面和键盘 或鼠标 对整个工 艺系统进行监视控制 控制室不再设常规控制仪表盘 整套工艺流程及测量参 数 控制对象状态 成组参数都可在 CRT 屏幕上显示出来 当参数越限报警或 控制对象故障和变化时 CRT 以不同的颜色显示 并配有音响提示 在每台设 备旁边设有就地控制箱 就地控制箱上有一对一的操作开关 主要用于调试初 期和紧急情况下的操作 正常情况下操作集中在控制室由 PLC 进行程控操作 4 3 2控制系统的功能控制系统的功能 本系统采用先进的计算机控制系统 主要用于水处理系统的生产控制 运行 操作 监视管理 控制系统不仅有可靠的硬件设备 还有功能强大 运行可靠 界面友好的系统软件 编程软件和控制软件 操作员站具有以下功能 1 实现水处理系统自动 半自动 手动的运行及工艺过程实现实时监控 每个工艺设备运行状态以不同颜色指示 2 对系统工艺参数仪表信号数据进行采集 显示 报警 提醒运行人员注 意 3 PLC 编程及参数修改 4 工艺系统总画面 此画面可显示整套工艺系统的运行工况 5 MBR 系统画面 此画面可显示 MBR 工艺系统的的运行工况 包括流量 压力等 5耗定额 化学品规格及产品成本耗定额 化学品规格及产品成本 5 1消耗定额消耗定额 本工程的所需要辅助材料见表 5 1 表 5 1 辅助原料表 序号化学品名称规格包装形式 年消耗 t 年 1柠檬酸工业级 50 固体 袋装0 08 2次氯酸钠工业级 10 液体 桶装0 03 5 2化学品规格化学品规格 5 2 1柠檬酸柠檬酸 标