500吨每天MBR生活污水处理方案

500 吨吨/天生活天生活污污水水处处理理 设设 计计 方方 案案 日期：日期：2012 年年 11 月月 1 日日 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 1 目录目录 一、工程概况一、工程概况.2 2 二、设计标准及规范二、设计标准及规范.2 2 三、设计原则三、设计原则.2 2 四、设计范围四、设计范围.3 3 五、设计条件五、设计条件.3 3 5.1 进水水量、水质 .3 5.2.、出水水量、水质.3 六、工艺流程及说明六、工艺流程及说明.3 3 6.1 工艺流程图 .3 6.2 工艺流程说明 .3 6.3 技术（设备）特点 .4 七、各处理单元功能及技术参数七、各处理单元功能及技术参数.9 9 7.1 调节池.9 7.2 缺氧池 .10 7.3 MBR 膜池 .11 7.4 清水池 .14 7.5 污泥池 .14 7.6 设备房 .14 八、运行费用八、运行费用.1414 8.1 电力消耗 .14 8.2 运行成本分析 .14 九、控制系统九、控制系统.1515 十、工程预算十、工程预算.1515 10.1 土建投资 .15 10.2 设备投资 .16 十一、处理效果、效益分析十一、处理效果、效益分析.1717 11.1 处理效果分析 .17 11.2 环境效益和影响分析.17 十二、售后服务十二、售后服务.1717 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 2 一、工程概况一、工程概况 略 二、设计标准及规范二、设计标准及规范 室外排水设计规范(GBJ14-87) 建筑给水排水设计规范 (GBJ15-88) 污水再生利用工程设计规范 (GB/T50335-2002) 工业建筑防腐蚀设计规范 (GB50046-95) 建筑结构荷载设计规范 (GBJ9-87) 给水排水工程结构设计规范 (GBJ69-84) 工业企业噪声控制设计规范 (GBJ87-85) 工业与民用供配电系统设计规范 (GB50052-95) 低压配电装置及线路设计规范 (GB50054-95) 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 (GB50060-92) 通用用电设备配电设计规范 (GB50055-93) 污水综合排放标准(GB8978-1996) 城市污水处理厂污水污泥排放标准(CJ3025-93) 城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准 (CJJ31-89) 工业企业设计卫生标准 (TJ36-79) 膜生物反应器相关技术规程 三、设计原则三、设计原则 采用技术先进，运行可靠，操作管理简单，适用于当地区的工艺，使 先进性和可靠性有机地结合起来。 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。 平面布置和工程设计时，布局力求合理、通畅尽量节省占地。 污水处理设施应尽量使操作运行与维护管理简单方便。为确保工程的 可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工 作量，改善工人操作条件。采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理， 做到技术可靠、经济合理。 尽量减少废水提升高度和提升次数，以节约能源。 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 3 四、设计范围四、设计范围 本设计主要对污水处理工艺流程、处理构筑物及相关设备进行设计。 五、设计条件五、设计条件 5.15.1 进水水量、水质进水水量、水质 根据生活污水的经验数据，进水水质按下表设计。Q=400t/d. 表 1：进水水质 单位：mg/L 污染物化学需氧量（CODCr） 生化需氧量（BOD5） 氨氮（NH3- N） 悬浮物 （SS） pH 排放浓度 mg/L 400200302506-9 5.2.5.2.、出水水量、水质、出水水量、水质 出水达到生活杂用水水质标准（见表 2） 表 2：出水水质 单位：mg/L 污染物化学需氧量（CODCr） 生化需氧量（BOD5） 氨氮（NH3- N） 悬浮物 （SS） pH 排放浓度 mg/L 50108106-9 六、工艺流程六、工艺流程及说明及说明 6.16.1 工艺流程图工艺流程图 格栅调节池缺氧池 MBR 膜 池 风机 污 泥 回 流 此工艺流程仅做参考 ,以实际构筑物为准。 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 4 6.26.2 工艺流程说明工艺流程说明 污水经调节池调节水量、均化水质后通过污水提升泵进入缺氧池，利 用缺氧微生物的降解能力将污水中较难分解的有机高分子污染物分解成较 易分解的有机低分子污染物，同时通过将 MBR 膜池泥水混合物回流至缺氧 池，依靠原水中的含碳有机物利用缺氧微生物的反硝化作用将氮氨转化为 氮气。缺氧池内混合液自流至 MBR 池，利用好氧微生物将污染物最终分解 成二氧化碳和水，并利用好氧微生物的聚磷作用将磷从污水中分离出来， 再经平板膜的过滤作用实现泥水混合物的固液分离，从而达到去除有机物、 实现脱氮除磷的目的。 6.36.3 技术（设备）特点技术（设备）特点 MBR 膜生物反应器（Membrane bioreactor, MBR）是将膜分离技术和生 物反应器的生物降解作用集于一体的生物反应系统。它以浸没式膜组件替 代传统活性污泥法中的二沉池实现泥水分离。该系统具有处理能力强、固 液分离效率高、出水水质好、占地空间小、运行管理简单等特点。由于膜 的过滤作用，微生物被完全截留在生物反应器中，实现了水力停留时间与 活性污泥泥龄的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。MBR 具 有对污染物去除效率高，硝化能力强，出水水质稳定，剩余污泥产量低， 设备紧凑，操作简单等优点。 经过缺氧池进行脱氮反硝化后的污水进入膜生物反应池。进入膜池 的污水经硝化细菌的硝化作用实现脱氮作用，同时好氧微生物通过内源呼 吸对有机物进行氧化分解而达到降低 COD 的目的。浸没安装在膜生物反应 池中的 MBR 平板膜装置对泥水混合液进行过滤处理，进一步去除 SS、油、 大肠杆菌等。 膜生物反应池运行稳定，清洗周期长，产水能耗低，不需投加混凝剂， 助凝剂等化学药剂，降低了运行成本。膜生物反应池内污泥浓度高，耐冲 击性能好，占地面积小，出水水质良好。 （1） 平板膜过滤出水原理 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 5 图 2：自旋回流过滤示意图 平板膜竖直放置在好氧反应池中，清水及小分子物质（如盐分）在负 压引流下垂直膜的表面透过膜，具有一定浓度的活性污泥混合液在曝气的 作用下沿平板膜向上流动，并不断冲刷平板膜表面，使污泥不容易在膜表 面堆积，从而保持恒定的透水产量。 （2）平板膜结构 图 3：平板膜结构图 具有特殊结构的导流板的最外层是以聚偏二氟乙烯（PVDF）材料制作 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 6 的具有不对称结构的孔径为 0.1 微米的滤膜，经过滤膜过滤的清水从出水 口被负压吸出或重力自流，工程中一般采用负压抽吸的方式。 （3）平板膜组件的构造 图 4：膜组件结构图 平板膜组件主要由曝气系统和膜板支撑框架组成。曝气系统将从风机 输送来的空气通过曝气管进入气水混合空间，经混合均匀后到达膜片部分， 保障每一片平板膜均匀地获得气体冲刷力；膜板支撑框架通过导轨支撑膜 板，使每块平板膜的空间距离一致，通过集水管把每块平板膜的出水联接 在一起。膜元件可以每张取出，检查和互换都很容易。 （4）膜组件的曝气系统 膜组件的曝气主要有两方面的作用： a、连续不断地曝气对膜面起冲刷作用，这样就可以最大可能的减少通 过过滤作用在膜面上形成的滤饼层，尽量降低膜的污染。 b、为微生物提供足够的氧气，满足微生物新成代谢的条件。 膜组件中的曝气管路系统如下图所示 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 7 图 4：曝气管路系统图 曝气管冲洗方法： （1）自吸泵停止运行。 （2）打开清洗用阀门 V2。通过该操作使曝气管中的污泥逆流进入 V2 阀控制的放空管路，同空气一起被排放。 （3）保持阀门 V2 开一段时间后关闭阀门 V2，如果曝气稳定则曝气系 统已经正常，若曝气仍然不均匀重复上面的操作。 （4）自吸泵开启重新启动 MBR 系统 DF 浸没式平板膜组件通常采用恒流量间歇出水方式运行，这是因为连 续出水会加快混合污泥在膜表面堆积，形成滤饼层。采用间歇出水方式将 大大改善这种状况。当停止抽吸时，膜两侧的压差减少，以致降低为零， 停止产水期间，曝气风机正常运行，堆积在膜表面的污泥在气泡和向上涌 动的液流的搅动下脱落，达到清洗的效果。 使用膜生物反应器处理污水时，一般按照以下方式运行：抽吸出水时 间 8 分钟，空曝时间 2 分钟，上述抽停时间循环往复。 （6）平板膜的清洗 当平板膜在膜池内运行较长的时间，膜表面发生了污染，会使抽吸压 力上升，如果不采取措施会导致产水量下降，因此必须进行清洗使膜性能 恢复。清洗的方式包括“在线化学清洗” 、 “离线物理清洗”和“离线化学 清洗” 。 A在线化学清洗 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 8 膜组件设置在池内的状态下，也可使药液进行清洗。而且多组件一起 运行的情况下，也可对单组件或多个组件进行在线清洗。一般在线化学清 洗周期为 34 个月。 清洗原理如下： 图 7：在线化学清洗图 在线化学清洗药液： 碱清洗：根据工程安装平板膜的数量首先确定安装清洗装置，连接清 洗管路。DF150 单片膜元件计算，每片膜约需 5L 的 0.5%次氯酸钠溶液浸泡 3-5 小时。 酸清洗：按 0.1%配比草酸溶液，浸泡 3-5 小时。 在线化学清洗方法： （a） 关闭出水管阀门，开启阀门及阀门，将清洗液从高位水 箱由漏斗注入抽吸管道至膜元件； (b) 注入清洗液为 5L/片，注满后关闭阀门，碱洗液浸泡 35 小 时即可； (c) 浸泡完毕后关闭阀门，重新开启阀门，开启设备正常出水。 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 9 若漏斗设置于室外，在不使用时需加盖，防止脏物跟随清洗液进入抽 吸管影响正常运行。 B物理清洗（一般不需要） 当在线化学清洗无法解决问题时，需将膜元件从组件中取出，用高压 水枪冲洗膜表面。 C离线化学清洗（一般不需要） 膜元件经过物理清洗后，再置于专用容器中，投加清洗剂，浸泡 5 小 时，可使滤膜的过滤能力得到有效的恢复。 七、各处理单元功能及技术参数七、各处理单元功能及技术参数 7.17.1 调节池调节池 用来收集生活污水，同时兼作污水提升泵集水池。该池具有调节水 量、均化水质，提高整个处理系统抗冲击性能的功能。池底采用穿孔曝气， 起搅拌作用，用来均和水质，防止 SS 下沉池底。 单池有效容积（m）：800050004500 停留时间：8h 材质：钢砼 数量：1 座 配置： (1)格栅 主要用于拦截大颗粒的固体物质及漂浮物，防止以上物质堵塞水泵叶 轮及划破 MBR 膜池里的平板膜。 栅距：2mm （2）污水提升泵： 型 号：50QW20-15-1.5 流 量：20 m3/h, 扬 程：15 m 功 率：1.5Kw 数 量：2 台（1 用 1 备） （3）预曝气系统 材质：UPVC 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 10 数量：一套 方式：穿孔曝气 （4）液位控制系统 采用浮球液位控制实现工艺的自动控制，浮球开关不含导致故障发生 和波纹管、弹簧、密封等部件。而是采用直浮子驱动开关内部磁铁，浮球 开关的简捷的杠杆使开关瞬间动作。浮子悬臂角有限位设计，防止浮子垂 直。 浮球液位开关是一种结构简单、使用方便、安全可靠的液位控制器。 它比一般机械开关速度快、工作寿命长；与电子开关相比，它又有抗负载 冲击能力强的特点,一只产品可以实现多点控制。 型号：FK 型 数量：2 套 7.27.2 缺氧池缺氧池 主要作用是依靠污水中的有机物做为碳源将回流至该池泥水混合物 中的硝酸盐、亚硝酸盐利用反硝化细菌的反硝化作用转化为氮气，从而实 现脱氮作用，同时由于脱氮时也消耗了污水中的有机物所以也降低了 COD。 有效尺寸：长宽高（mm）：500030004500 单池有效容积（m）：60m 停留时间：3.0h 材质：钢结构 数量：1 座 配置： （1） 填料 型号：YID-150 材质：PP 数量：45m3 （2）填料支架 材质：Q235 螺纹钢防腐 数量：30 m2 （3）曝气系统 材质：UPVC 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 11 数量：一套 方式：穿孔曝气 7.37.3 MBRMBR 膜池膜池 MBR 膜池既实现了 MBR 膜支架的安装，又是传统意义上的好氧池，同时 又利用 MBR 平板膜的泥水分离特性实现了泥水分离。所以 MBR 膜池是本工 艺的核心部分。首先好氧微生物在氧气的作用下，以好氧池里的有机物作 为碳源维持正常的生命活动，另一方面硝化菌将氨氮转化为硝态氮，为反 硝化提供必要的前提条件。 膜生物反应器（Membrane Bioreactor, MBR）是一种将高效膜分离技术 与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺, 它用膜组件代替传统 活性污泥法中的二沉池，大大提高了系统固液分离的能力，从而使系统出 水水质和容积负荷都得到大幅度提高，出水可以作为中水回用。由于膜的 过滤作用，微生物被完全截留在生物反应器中，实现了水力停留时间与活 性污泥泥龄的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。 MBR 具有对污染物去除效率高，硝化能力强，出水水质稳定，剩余污泥 产量低，设备紧凑，操作简单等优点，应用与处理量大面广的有机生活污 水，实现污水资源化具有很大的潜力 有效尺寸：长宽高（mm）：800030004500 单池有效容积（m）：96m 停留时间：6.0h 材质：钢结构 数量：1 座 配置： （1）DF150-130 膜组件 型号：DF150-130 有效膜面积（m）： 195 外形尺寸：长宽高（mm）：21006052500 数量（组）：8 曝气量： 膜组件需要的曝气量 Q=n.q 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 12 n：膜片数量（片） q：单片膜所需要的空气量（L/min）,对于 DF150 取 q=10L/min. 则：Q=104010=10.4m3/min （2）出水泵 根据日处理水量及运行方式可以推算出所需抽吸泵的类型，以抽停时 间比为 8 分钟比 2 分钟为例，Q 抽吸=Q 日/2410/8/N。 Q 抽吸：抽吸泵流量 Q 日：日处理水量 N:所选的泵的数量 *一般要求抽吸泵吸上真空高度为 6m。 即：Q 抽吸=500/2410/8=26m3/h 出水泵前一定要安装负压真空表（观察平板膜污染的程度） 、阀门（控 制出水流量） ，膜组件正常运行的负压为 0-30KPa,负压超过或接近 30KPa 时 膜元件属于严重污染，则需要清洗。自吸泵后一定要安装出水流量计，确 定膜组件的出水水量。 出水泵参数： 型号：GMP32-65 流量：Q=25m3/h 扬程：H=9m 功率：1.5KW 数量: 2 台（一用一备） （3）鼓风机 型号：ZSR-150 风量：Q=16.07m3/min 风压：P=0.045MPa 功率：22KW 数量: 2 台（1 用 1 备） （4）液位控制系统 采用浮球液位控制实现工艺的自动控制，浮球开关不含导致故障发生 和波纹管、弹簧、密封等部件。而是采用直浮子驱动开关内部磁铁，浮球 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 13 开关的简捷的杠杆使开关瞬间动作。浮子悬臂角有限位设计，防止浮子垂 直。 浮球液位开关是一种结构简单、使用方便、安全可靠的液位控制器。 它比一般机械开关速度快、工作寿命长；与电子开关相比，它又有抗负载 冲击能力强的特点,一只产品可以实现多点控制。 型号：FK 型 数量：2 套 （5）污泥回流泵 型 号：50QW10-15-0.75 流 量：10m3/h, 扬 程：15 m 功 率：0.75KW 数 量：2 台（1 用 1 备） （6）清洗系统 当平板膜在膜池内运行较长的时间，膜表面发生了污染，会使抽吸压 力上升，如果不采取措施会导致产水量下降，因此必须进行清洗使膜性能 恢复。清洗的方式包括“在线化学清洗” 、 “离线物理清洗”和“离线化学 清洗” 。 1次氯酸清洗（采用重力滴入） a) 清洗药箱： 清洗药箱容积：6.0m3 7.47.4 设备房设备房 1) 主车间 MBR 一体化设备均放在主车间里，保证设备正常运行。 有效尺寸：长宽高（mm）以现场实际尺寸为准 数量：1 座 2）辅助用房 主要用于安装鼓风机、出水泵、控制系统、清洗药剂及现场工作所必 须的工具。 有效尺寸：长宽高（mm）600040003500 材质：钢结构 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 14 数量：1 座 八、八、运行费用运行费用 8.18.1 电力消耗电力消耗 表 3：机电总功率表 序号名称规格型号数量装机容量 （KW） 实际运行功率 （KW） 1 污水泵 50QW20-15-1.5 2 台 21.5 =3.01.5 2 出水泵 GMP32-65 2 台 21.5=3.01.5 3 回流泵 50QW10-15-0.75 2 台 20.75=1.50.75 4 鼓风机 ZSR-150,N=22kw 2 台 222=44.022.0 5 合计 25.75 8.28.2 运行成本分析运行成本分析 直接运行成本按电耗和药剂消耗计算 1.、电费（按 0.5 元/KWh 计） 功率因子取 0.8 则： 25.75240.50.8500=0.349 元/吨水 2、药剂费用： （1）次氯酸钠清洗药液费用 该处理工艺中主要用 0.5%的次氯酸钠溶液进行化学清洗膜元件，一般 情况下膜的清洗周期为两个月，则：一次需要 26Kg 分析纯的次氯酸钠大约 为 624 元，则 624230500=0.02 元/吨废水 3、人工费 该系统采用自动化控制，一般只需要 1 个工人即可，工资按 2500/月计 算。 则直接运行费用合计： 2500130500=0.16 处理每吨废水每天需要的费用为：0.49+0.02+0.16=0.67 元 九、控制系统九、控制系统 1、污水提升泵 2 台，1 用 1 备。根据调节池液位开关自动运行，低液 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 15 位停止工作，高液位正常运行，工作 6-8 小时自动切换。 2、出水泵 2 台，1 用 1 备。根据膜反应池液位控制开关自动运行，高 液位正常运行且污水提升泵停止工作，低液位自吸泵停止运行，正常情况 下以开 8min 停 2min 规律运行，工作 6-8 小时自动切换。 3、真空负压表读数到-30KPa 时报警并且自吸泵自动停止工作，对膜进 行清洗，清洗完成后自吸泵重新启动。 3、鼓风机 2 台，1 用 1 备。正常情况下，风机连续运行状态，为延长 使用寿命，两台交替使用，工作 6-8 小时自动切换. 4、污泥回流泵两台，1 用 1 备，根据 MBR 膜池液位自动控制，与污水 提升泵联动。为延长使用寿命，2 台交替使用，工作 6-8 小时自动切换。 5、电控设备设有自动报警，不但可自动控制，也可手动控制。 十、工程预算十、工程预算 10.110.1 土建投资土建投资 表 4：构筑物参数 人民币：万元 序号名称型号规格数量单价总价备注 1 调节池 854.5m 1 座 2 缺氧池 534.5m 1 座 3 MBR 膜池 934.5m 1 座 4 中水池排放可以省掉 10.210.2 设备投资设备投资 表 5：设备报价表 人民币：万元 序号名称型号规格数量单价总价备注 1 格栅栅距 2mm1 台 0.150.15 2 污水泵 50QW20-15-1.5 2 台 0.250.50 3 液位控制器FK 型4 套 0.0150.06 4 预曝气系统 DN50 1 套 0.200.20UPVC 5 填料支架螺纹钢 30m20.020.60 6 弹性填料 YTD-15045m30.010.45 500t/d 生活污水 MBR 设计方案 16 7 曝气系统 DN50 1 套 0.200.20UPVC 8 膜组件 DF150-130 8 组 7.0056.00 130 片/组 9 风机 ZSR150,N=22kw 2 台 3.206.40 10 出水泵 GMP32-65 2 台 0.501.00 11 污泥回流泵 50QW10-15-0.75 2 台 0.250.50 12 次氯酸清洗系统 V=6.0m3 1 只 0.300.30 13 草酸清洗系统 V=6.0m3 1 只 0.3