某工程MBR设计方案50方水每天(DOC)

50m3 d 污污水水处处理工程理工程 MBR 系系统统方案方案 目 录 一 概况 1 二 设计依据 1 三 设计参数 1 3 1污水水量 1 3 2进水水质 1 3 3污水处理后排放标准 2 3 4污水处理程度 2 四 工艺设计 3 4 1 工艺选择 3 4 1 1传统污水处理工艺介绍 3 4 1 2膜生物反应器技术介绍 4 4 1 3膜生物反应器 MBR 的优点和特点 4 4 1 4污水厂建设需要考虑的实际问题 5 4 1 5推荐处理工艺 6 4 1 6 推荐处理工艺流程 6 4 2 设计范围 7 4 2 1 本方案仅对MBR系统进行设计 7 4 2 2 MBR构造物设计 设备设计及选型等 7 4 2 3 Memstar MBR工艺说明 7 五 MBR 系统主要设计参数 11 5 1 膜池设计参数 11 5 2 MBR系统设备清单 12 第 3 页 共 13 页 一 概况 略 二 设计依据 用户提供的相关资料 地表水环境质量标准 GB3838 2002 污水再生利用工程设计规范 GB50335 2002 城市污水再生利用景观环境用水水质 GB T18921 2002 建筑给水排水设计规范 GB50015 2003 给水排水工程构筑物结构设计规范 GB50069 2002 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程 CEC138 2002 三 设计参数三 设计参数 3 1 污水水量污水水量 根据甲方提供的相关资料 本工程 MBR 系统处理水量为 50m3 d 3 2 进水水质进水水质 根据甲方提供的资料 本污水处理工程 MBR 系统进水水质主要指标如下 表 3 1 MBR 系统进水水质 序号序号指标名称指标名称指标值指标值 1CODCr450mg L 2BOD5250mg L 3SS180mg L 4NH3 N50mg L 第 4 页 共 13 页 5TP3mg L 6pH6 9 3 3 污水处理后要求排放标准污水处理后要求排放标准 根据甲方要求 本污水处理工程 MBR 系统出水达标排放水质满足 城市污水再生利用景 观环境用水水质 GB T18921 2002 中的景观环境用水水质 出水排入景观湖中 即 表 3 2 MBR 系统出水水质 序号序号指标名称指标名称指标值指标值 1CODCr 50mg L 2BOD5 6mg L 3SS 10mg L 4NH3 N 5mg L 5TN15mg L 6TP0 5mg L 7pH6 9 8大肠菌群 3 个 L 9色度30 倍 四 工艺设计 4 1 工艺选择工艺选择 4 1 1 传统污水处理工艺介绍传统污水处理工艺介绍 城市污水的二级处理通常可选用生物法 化学法及物理化学法等 从技术经济综合比较 生化法与化学法和物理化学法相比具有处理效率高 运行费用低 效果好 运行稳定 运行 经验丰富等优点 所以无论是工业废水还是生活污水都广泛采用生化方法进行处理 生化法 主要分为两大类 活性污泥法和生物膜法 其中 活性污泥法是应用最为广泛的污水处理技 第 5 页 共 13 页 术 它具有处理有机废水效果好 去除率高 运行稳定 运转经验丰富 运行费用低等优点 经过实际广泛应用和通过技术上的不断改进 活性污泥法一直是当今污水处理技术的主体 目前国内外常用的活性污泥法有传统活性污泥法 A2O 法 A B 法 SBR 法 氧化沟等 一般大型城市污水处理厂多应用传统活性污泥法 而在中小型城市污水处理厂的工艺选择上 则较为灵活 随着各国对废水处理要求的不断提高 使得传统活性污泥工艺在多功能性 稳定性和经 济性等方面已难以满足不断提高的要求 80 年代以来废水生物处理新工艺 新技术的研究 开发 应用取得了长足的进步 许多新工艺应运而生 这些新工艺的共同特点是 高效 稳 定 节能 并具有脱氮除磷等多功能性 其中较典型的处理工艺有 1 A2O 工艺 以往的生物处理工艺主要目的是降低污水中以 BOD COD 等综合指标表 示的耗氧有机污染物质 随着水体富营养化问题的日益严重 氮 磷等污染物质的危害引起 了人们的足够重视 使得缺氧 厌氧 好氧工艺应运而生 A2O 工艺根据活性污泥中的不同 微生物在完成硝化 反硝化以及生物除磷过程对环境条件要求的不同 在池子不同的区域分 别设置厌氧区 缺氧区和好氧区 A2O 工艺应用较为广泛 历史较长 已积累一定的设计和 运行经验 通过精心的控制和调节 一般可以获得较好的除磷脱氮效果 出水水质较稳定 在国内外大中小型城市污水处理厂常有采用 2 氧化沟 Oxidation Ditch 工艺 因其构筑物呈封闭沟渠而得名 属于活性污 泥法的一种改型 能够同时实现碳有机物氧化 氮硝化以及生物脱氮是氧化沟的基本特征 目前常用的几种商业性氧化沟有荷兰 DHV 公司开发的 Carrousel 氧化沟 美国 Envirex 公司 开发的 Orbal 氧化沟 丹麦 Kruger 公司发明的交替工作式氧化沟等 3 A B 法 Adsorption Biodegradation 工艺 由德国亚琛大学 Bohnke 教授于 70 年代中期开创 该工艺可以同时实现脱氮除磷 并具有较强的抗冲击负荷能力 4 SBR 工艺 Sequencing Batch Reactor SBR 实际上是出现最早的活性污泥法 早期的实验研究都是采用这一工艺 但直到近 10 年来 由于自动控制 机械制造方面的技 术突破才使得这一工艺真正应用于生产实践 到目前为止共有 5 种专利型 SBR 工艺和设备 如 CASS ICEAS CAST MSBR DAT IAT 等 5 曝气生物滤池工艺 Biological Aerated Filter 该工艺是 80 年代开发的新 型微生物附着型污水处理设备 属于生物膜法范畴 它的优点是同时完成生物处理与固液分 离 减少了占地面积和运行费用 目前商业产品有 OTV 公司的 BIOSTYR 和 Degremont 公司的 BIOFOR 第 6 页 共 13 页 6 Unitank 工艺 该工艺池子布置和运行方式与三沟式氧化沟相类似 但在池体构 型 曝气方法 出水方式等方面有所不同 Unitank 工艺一般由一矩形池子组成 内分三格 三格在水力上是连通的 池子外侧二格即第一格和第三格交替作为曝气池和沉淀池 第二格 始终作为曝气池 在第一格和第三格中另需设置周边出水堰 所需堰长如同传统二沉池 由于受池子沉淀功能 即需要一定的池子表面积 的制约 一般一组 Unitank 池子的处理能 力在 2 万 m3 d 左右 4 1 2 膜生物反应器技术介绍膜生物反应器技术介绍 膜生物反应器技术 MBR 是膜分离技术和污水生物处理技术有机结合的产物 被普 遍认为是性能稳定 效果良好 和极具发展潜力的污水处理技术 该技术的特点是以超 微 滤膜分离过程取代传统活性污泥处理过程中的泥水重力沉降分离过程 由于膜可全面截留细 菌 大大提高了生物反应器中的生物浓度和种群数量 特别是像硝化菌这类不易形成菌胶团 的细菌被截留 使得生物降解效率明显提高 因此膜生物反应器不单纯是生物处理与膜过滤 技术的简单叠加 而是具有 1 1 远大于 2 的效应 4 1 3 膜生物反应器膜生物反应器 MBR 的优点和特点的优点和特点 MBR 工艺在国内外已经成功地应用于城市污水与工业污水的处理 具有以下优点和特 点 出水水质良好出水水质良好 采用膜生物反应器技术处理后的污水 其 COD 可达 30mg l 以下 BOD 可达 5mg l 以下 可以直接回用于生活杂用水等方面 这是一般传统工艺很难达到的 高品质的出水 可以直接回用 从而有效减少污水的排放量 对于保护环境作用极大 占地面积小占地面积小 反应器内的微生物浓度高 大大提高容积负荷 可高达 2 5KgCOD m3 d 减小了生化池容 采用膜生物反应器一个处理构筑物 替代了传统污水处理工艺的曝 气 二沉 混凝 过滤等多个处理构筑物 大大减少了对土地的占用 剩余污泥排放少剩余污泥排放少 有机负荷低 泥龄长 污泥产率低 氨氮去除率高氨氮去除率高 由于膜分离作用 可以有效控制泥龄 因此可以使世代周期较长的硝 化细菌 24 天 得到有效地截流 生长繁殖 从而大大提高污水中 NH3 N 的去除率 可达 95 以上 除磷效果好除磷效果好 污泥浓度高 可以直接进行脱水 避免传统工艺沉淀池和污泥浓缩池缺 第 7 页 共 13 页 氧状况下磷的释放 以生化除磷为主 辅助化学除磷确保达标 可以直接将铝盐和铁 盐投入生化池中 形成的磷酸盐沉淀可被膜截留 随剩余污泥排放 而传统的混凝过 滤难以避免部分磷酸盐絮状物随 SS 随水带出 抗冲击负荷能力强抗冲击负荷能力强 由于具有很高的生物相浓度 因此抗冲击负荷的能力很强 这对 于保证水质 水量变化较大的城市污水处理设施的稳定运行 尤显重要 生物相丰富生物相丰富 膜的高效截留作用 使微生物完全截留在反应器内 可以使得世代周期 较长的微生物以及不易形成菌胶团的微生物得以富集和繁殖 可以在整个生物相内形 成生物富集和共代谢作用 形成较为完整的微生物链 大大提高处理效率和系统的稳 定性 而这在传统生化工艺中较为少见 自动化程度高自动化程度高 运行管理简便 模块化设计模块化设计 由于膜生物反应器技术的模块化特征 生化池污泥浓度有很宽的可控范 围 因此它可以通过增加必要的膜组建模块 来应对处理水量的增长 4 1 4 污水厂建设需要考虑的实际问题污水厂建设需要考虑的实际问题 污水厂的建设实施中 必然将会面临以下实际问题 污水厂占地 污水厂占地 随着城市化进程的加快 污水厂会被城市包围 土地价值很高 征地拆迁 或投资管网引水至城郊新建都要付出昂贵代价 污泥问题 污泥问题 随着污水处理量的不断上升从而带来污泥产量的增加 以及污泥处置标准的 提高 处置费用的上升 人们对污泥二次污染认识的提高 污泥处置已成为环境综合治理工 作中的新难点 高标准排放要求 高标准排放要求 由于环境治理排放标准日趋严格 污水厂升级运行几年后可能又面临 为满足更高排放标准的升级 因此污水厂所采用的工艺和排放指标需要有一定的前瞻性 采 用先进的处理工艺对排放水体的水质保护和改善将起到重要作用 再生回用 再生回用 随着水污染严重和水资源短缺与经济可持续性发展的矛盾日益突出 许多国 家已把水环境污染治理与水资源开发有机结合 战略目标由传统意义上的 污水处理 达标排 放 转变为以 处理再生 资源化利用 污水处理厂已被 新生水厂 取而代之 推广再生 利用既可补充城市水资源不足 又可减少污水排放对环境的继续污染 是促进水资源良性循环 一举两得的优良措施 对周围环境的影响 对周围环境的影响 考虑到污水厂对周围住宅的影响 在工程上要考虑气味对环境的 影响和外观与周围环境的协调性 第 8 页 共 13 页 因此 需考虑占地小 污泥产量小 出水能满足高标准排放或回用要求的污水处理工 艺技术 并在工程上考虑除臭和景观建设 4 1 5 推荐处理工艺推荐处理工艺 针对污水处理厂遇到的占地 污泥和排放要求逐步提高的问题 借鉴国外污水治理技 术选择理念 Best available technology 可行的最佳技术 建议考虑选择膜生物反应器 membrane bioreactor 简称 MBR 污水处理技术 污水经过处理后的水质良好 达到地 表排放要求 同时也达到生活杂用水和景观用水等回用标准 由于采用了膜过滤 出水的浊 度小于 1NTU 自来水一般 3NTU 能见度大于 2m 该工艺处理后污水直接就近排入水体或 考虑回用 4 24 2 设计范围设计范围 4 2 14 2 1 本方案仅对本方案仅对 MBRMBR 系统进行设计系统进行设计 4 2 24 2 2 MBRMBR 构造物设计 设备设计及选型等构造物设计 设备设计及选型等 4 2 34 2 3 MemstarMemstar MBRMBR 工艺说明工艺说明 功功 能 能 MBR膜组件置于MBR膜区 主要功能是进行泥水分离 膜区中的MBR膜组件 自身配置了空气曝气系统 用于提供生化所需的需氧以及用于抖动膜丝 减轻膜污染 处理 后的泥水混合液在清水泵 或虹吸 的抽吸作用下 清水进入MBR中空纤维膜丝 再汇集于 MBR集水管后由清水泵抽出 几乎全部细菌及悬浮物均被截流在好氧曝气池中 因此省去了 二沉池 并使出水达到悬浮物接近于零的优良水质 同时 MBR中0 1微米的中空纤维膜可以 完全阻止细菌的通过 将菌胶团和游离细菌保留在生化反应器中 大大提高了反应器内的污 泥浓度 强化生化效果 MBR因膜的高效截流作用 使微生物完全截流在反应器内 实现了反应器水力停留时 间 HRT 和污泥龄 SRT 的完全分离 使运行控制更加灵活稳定 反应器内的微生物浓度 高 可达10 000毫克 升以上 生化效率高 停留时间一般设计在2 10h MBR工艺出水膜采用PVDF膜 考虑四季温度对膜水通量的影响 膜水通量约为 10 50L m2 h 膜安装在特制的不锈钢架上 为一个整体安装 维修护养 第 9 页 共 13 页 MBR膜安装 维修护养时 是以整个膜架和膜为单位 重量非常重 需要设计吊车作 为起吊工具 吊车最大吊重为5T MBR池出水 水反冲洗 化学反洗 化学清洗等操作通过PLC自动控制实现 MemstarMBR 技术综合了 Memstar 先进的制膜技术优势 研发出独特的膜生物反应器 Memstar 膜生物反应器系统的膜工艺研发基于美能公司拥有世界上一流的膜技术专家及研发 设备 拥有几十项国内外发明及应用专利 并同时拥有 NIPS 和 TIPS 制造技术 MemstarMBR 系统包括 SMM 系列膜组件 膜架 每个膜架上装膜组件 膜池 多个膜架浸没在膜池内形成一个工艺单元 每个单元包括相关的泵 阀门和控制 系统 膜池辅助配套设备和清洗系统 平行并联运行的膜池和辅助设备组成一个完整的运行系统 MBR 反应器操作系统描述反应器操作系统描述 MBR 由独立的膜过滤系统和与之相邻的前处理组成 分置式的优点体现在 可以控制膜系统的操作环境 混合液配送至膜池后 可实现膜组件底部固液传递及混合的均匀性 占地面积小 膜工艺单独运行 系统可分别最佳化 不用拆卸就可进行膜的化学清洗 实现更安全的运行条件和更短的停机时间 膜过滤膜过滤 污水先经过预处理后进入生化池进行生化处理 生化后出水进入膜池进水渠后 再通过 重力流将混合液分配到膜池 膜池内设计特有的抽吸系统与膜吹扫装置 气水混合液在膜池 内向上流动 在膜表面产生错流 错流持续冲刷膜表面 避免了固体颗粒在膜表面的沉积 透过液抽吸泵使膜纤维内部保持负压状态 将滤后液抽上来后输送到下游 所有的污泥均被 截留在混合液中 浓缩后的混合液从膜系统排出 Memstar 膜系统的基本元件是 SMM 膜片 由中空纤维膜丝组成 能够生产出高品质的 滤后水 该膜组件采用快插式安装方法 能够很方便地进行拆卸 维修和更换 MBR 系统的膜片包括上千根 PVDF 中空纤维膜丝 膜丝两端由环氧树脂及聚氨酯封胶 上下两端的封胶口构造可使膜丝内腔 即过滤出水上下端与集水管联通 膜片底部封胶口上 端约 10cm 地方设有吹扫气管 用于空气进入膜组件并可以冲刷膜丝的表面 第 10 页 共 13 页 整个处理过程的运行可自动控制并可通过 PLC 进行控制 MBR 的膜系统独特设计使混合液在纵向布水与布气均匀 本设计采用膜组件紧密排列方式 减少气洗时空气的流失 使气液处于紊流状态 对膜 表面的附着污染物进行有效冲刷 减少膜过滤阻力 从而降低能耗 本设计还有另一个功能 在使用清洗液清洗膜时 可对膜表面形成有效冲刷 使膜的在线清洗更为高效 快捷 此外 在线清洗时 无需将膜组件从膜池中吊出拆卸 从而避免了操作人员对膜的损坏风险 膜的运行维护膜的运行维护 运行过程中 膜截留了混合液中的固体悬浮物 并在膜表面形成了可压缩的滤饼 滤饼 本身也可以作为一种过滤介质 使装置的过滤性能得以增强 但是也需要对滤饼层加以控制 以保证过滤过程中跨膜压差维持在合理的范围之内 污染层可通过 4 种方式进行控制 分别 是 吹扫空气清洗 水反洗 化学在线维护性反洗 化学离线清洗 在膜装置内通入空气可以引起膜丝波动 通过引起摆动和污染颗粒的剥落来达到清洗膜 的目的 膜运行过程中会有固体残留在孔中 空气清洗可以除去表面杂质 而孔中的杂质可用水 反洗将其排出 水反洗是用过滤水从反洗罐中泵到抽水管中 一般每30分钟反洗一次 考 虑到水反洗可能存在的隐患 建议水反洗程序为保留程序 一般化学维护性清洗每周进行两次 清洗时间为 30 分钟 是将化学清洗药剂进到原水 一侧的在线清洗过程 可以除去沉积在膜表面的细菌和有机物 恢复 TMP 采用滤后液配制 的 150 200ppm 次氯酸钠对膜组件进行清洗 SMM 组件长期使用后可能会造成不同物质的阻塞 空气清洗 水反洗 化学在线清洗已 效果不明显 TMP 无法恢复 此时 SMM 组件应从 MBR 池中取去 浸泡在特殊的化学溶液中一 段时间 即进行化学离线清洗 一般讲化学离线清洗只是在线操作无法恢复 TMP 时才考虑 可能会在 3 个月到一年进行一次 离线清洗时间一般为 1 6 小时 运行程序设计运行程序设计 启动系统 以适当的气量供给吹扫空气 启动抽水泵 运行 10 分钟后 停止抽水泵 1 分钟 启动抽水泵 运行 10 分钟后停止抽水泵 1 分钟 第 11 页 共 13 页 启动抽水泵 运行 10 分钟后停止抽水泵 1 分钟 净空气吹扫 1min 打通产水流程 启动抽水泵 重复步骤 化学在线维护性清洗化学在线维护性清洗 在对单个膜工艺单元进行化学在线清洗时 一般的膜系统运行包括每周进行两次维护性 清洗 采用 150 200ppm 次氯酸钠的滤后液对膜组件进行反冲洗 耗时约 30min 在清洗罐中加入 NaClO 配制成约 150 200ppm 有效氯溶液或膜专用清洗剂 溶液的体 积要求 2L m2膜元件 保持供给吹扫空气 停止抽水泵 打通反洗流程 启动化学反洗水泵直到将溶液差不多抽干 停止抽水泵 化学离线清洗化学离线清洗 化学离线清洗频率为至少每个月进行一次 该工艺是将要清洗的膜池内溶液排至好氧池 并在膜池内配置好所需的化学药剂 膜组件在膜池内进行浸泡 清洗方式有 2 种 酸洗及氯 洗 酸洗一般采用柠檬酸或盐酸 每次只进行一个工艺单元 膜池 的化学离线洗 其他膜池正常运行出水 将单个膜池内地活性污泥回流至好氧池 在膜池内配置化学溶液 浸泡并曝气 60min 将清洗后的化学药液排放到排水系统 然后恢复正常运行 MemstarMemstar 膜的特点膜的特点 为了延长膜的使用寿命并将运行成本降至最低 Memstar 精心设计膜的工作环境 通过 下列方法可以优化膜环境 膜组件本身自带的曝气系统 使每片膜片都能得到足够的吹扫气量 从而确保膜表面悬 浮固体淤积 五 MBR 系统主要设计参数 5 1 膜池设计参数膜池设计参数 Memstar 在设计方案中考虑适当的安全系数和余量 以使系统长期安全可靠运行 设 第 12 页 共 13 页 计基础条件及基本参数的选取如下 表 5 1 膜池设计基础条件及基本参数表 参数 设计处理水量 2 08m3 h 使用水温 最高 45 0C 使用水温 最低 5 0C 膜组件型号 MEMSTAR SMM 1010 膜片尺寸 571 45 815mm 膜片面积 10 m2 片 设计膜通量 10L hr m2 总需膜片数 20 片 膜组件数量 1 套 产水运行时间 10min 产水暂停时间 1min 平均运行通量 10L hr m2 产水时膜吹扫气量 3 m3 h 片膜 停止产水时膜吹扫气量 5 m3 h 片膜 每组膜组件膜片数 20 片 架 膜架尺寸 长 宽 高 1980 740 1400mm 使用跨膜压力 0 05Mpa 反洗进膜压力 0 05Mpa 设计 pH 操作范围2 11 油脂耐受浓度 99 化学离线清洗次氯酸钠需要量视清洗水池定L 次 化学离线清洗柠檬酸需要量视清洗