20000吨项目初步方案(沈阳浑南)

20000 吨吨/天污水处理升级改造天污水处理升级改造 MBR 系统方案系统方案 天津膜天膜科技有限公司天津膜天膜科技有限公司 2009-8-30 目目 录录 第第一一章章 总总论论 .12 1.1 设计依据.12 1.2 设计参考资料.12 1.3 设计原则.12 1.4 设计范围.13 1.5 设计规模.13 第第二二章章 生生化化系系统统改改造造.14 2.1 进水水质指标.14 2.2 出水水质指标.14 2.3 MBR 工艺介绍 .16 第第三三章章 膜膜系系统统工工艺艺技技术术描描述述.12 3.1 基础数据.12 3.2 膜生物反器（MBR）概述.12 3.2.1 膜生物反器（MBR）特点.12 3.2.2 中空纤维及膜组件特性介绍.13 3.2.3 化学药剂.13 3.2.4 MBR 系统整体检测方法 .13 3.3 工艺流程.14 3.3.1 工艺流程图.14 3.3.2 流程简述.14 3.4 工艺参数.15 3.4.1 计算条件.15 3.4.2 用膜数量的计算.15 3.4.3 膜单元计算.15 3.4.4.膜吹扫气量.16 3.4.5 反洗用水量核算.16 3.4.6 膜单元重量核算.16 第第四四章章 主主要要构构筑筑物物及及设设备备参参数数.17 4.1 膜池.17 4.2 清水池.17 4.3 化学清洗池.17 4.4 膜单元.17 4.5 产水泵.17 4.6 MBR 反洗泵 .18 4.7 鼓风机.18 4.8 回流泵.18 4.9 剩余污泥泵.18 4.10 真空泵.18 4.11 加药泵.19 4.12 酸碱泵.19 4.13 液位计.19 4.14 浮子液位计.19 4.15 电磁流量计.19 4.16 电磁流量计.20 4.17 蜗接流量计.20 4.18 压力变送器.20 4.19 压力变送器.20 4.20 压力变送器.20 4.21 起重设备.20 第第五五章章 工工程程项项目目实实施施计计划划.26 5.1 原则与步骤.26 5.2 实施组织机构及分工.26 5.3 主要执行单位的选择.27 5.4 设计、施工与安装.27 5.5 调试与试运转.28 第第六六章章 工工程程项项目目管管理理 .29 6.1 组织管理措施.29 6.2 技术管理措施.29 6.3 运行维护措施.29 第第七七章章 设设备备明明细细及及经经济济分分析析.30 7.1MBR 系统设备规格.30 7.2 详细设备清单.34 7.3 膜系统材料成本明细.37 7.4 工程费用明细.41 7.5 运行成本分析.41 第第八八章章 附附件件 .43 12 第第一一章章 总总论论 1.1设计依据 业主提供原水水质指标。 业主提供的设计基础资料。 水处理相关法规和设计规范。 1.2 设计参考资料 甲方提供的资料数据； 中华人民共和国环境保护法 （1989 年 12 月） ； 废水工程处理与回用 ； 环境工程手册 ； 水污染控制工程 ； 室外排水设计规范 （GBJ14-87） （1997 年版） ； 建筑给水排水设计规范 （GBJ15-88） ； 建筑结构设计统一标准 （GBJ68-84） ； 钢筋混凝土结构设计规范 （JJ1-74） ； 建筑电气设计技术规范 （JGJ16-83） 。 工业企业噪声控制设计规范 （GBJ8785） 国家水质排放标准 1.3 设计原则 根据污水处理系统的布局和工艺情况，尽量节约基建投资，尽量降低运行费用。 工艺技术先进可靠、经济合理、自动化程度高、运行维护简单易行。 设计中尽可能采用先进设备，并考虑防爆要求，监测、自控仪表立足于稳妥实效。 充分利用原有构筑物和原有设备，降低投资规模。 13 1.4 设计范围 本设计仅包括 MBR 处理系统进水口处到排放口的工艺、电气、自控、土建条件、 平面布置图等设计，段外的工程以及本区内的地基处理工程，降水工程，防雷防火工 程不属于本设计的范围。 确定 MBR 污水处理站的规模及处理程度；确定处理工艺；对处理工艺进行设计 及说明； 确定 MBR 污水处理站的设计范围为污水生化系统出水口到经过处理后的达标排 放取样口； MBR 污水处理站的设备设计； MBR 污水处理站的土建条件设计； MBR 污水处理站的电气设计及安装； 1.5 设计规模 按业主的要求，设计规模为 20000m3/d。 14 第第二二章章 生生化化系系统统改改造造 2.1 进水水质指标 根据沈阳浑南规划设计院提供的设计进水水质，确定该污水处理厂升级改造工程设 计进水水质下表： COD （mg/L） BOD5 （mg/L） SS （mg/L） NH4N （mg/L） TN （mg/L） TP (mg/L) 1003030- 2.2 出水水质指标 根据辽宁省地方标准DB 21/1627-2008污水综合排放标准（发布稿）中第 4.2.1 节的规定：省辖市规划城市中心区的城镇污水处理厂及国家、省、市级的各类工业园区 （开发区）污水处理厂的出水执行 GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准 中一级标准的 A 标准。省辖市郊区、县级（含县级市）城镇污水处理厂及其所属的各类 工业园区（开发区）污水处理厂的出水执行 GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排 放标准中一级标准的 B 标准。 因此确定该污水处理厂升级改造工程污水处理厂出水达到城镇污水处理厂污染物 排放标准 （GB18918）的一级 A 标准。 出水执行一级 B 标准要求见下表。 基本控制项目最高允许排放浓度(日均值) 单位 mg/L 一级标准 序号基本控制项目 A 标准B 标准 二级标准三级标准 1化学需氧量（COD）5060100120 2生化需氧量（BOD5）10203060 3悬浮物（SS）10203050 4动植物油13520 5石油类13515 15 序号基本控制项目 一级标准 二级标准三级标准 A 标准B 标准 6阴离子表面活性剂0.5125 7总氮 （以 N 计）1520- 8氨氮（以 N 计）5(8)8(15)25(30)- 2005 年 12 月 31 日前建设的 11.535 9 总 磷（以 P 计） 2006 年 1 月 1 日起建设的 0.5135 10色度（稀释倍数）30304050 11PH6-9 12粪大肠菌群数（个/L）103104104- *注： 下列情况下按去除率指标执行：当进水 COD 大于 350mg/L 时,去除率应大于 60%. BOD 大于 160mg/L 时，去除率应大于 50%。 括号外数值为水温12时的控制指标，括号内数值为水温12时的控制指标。 对于处理后的污水可以回用，可因地制宜，根据实际需要确定利用途径，通常有以 下几种用途： 1农业用水 国家对农业灌溉用水制定了水质标准，如果污水处理厂周围是农田，污水处理厂的 出水用于农田灌溉是最好的途径，既节约了输水工程，又可将再生就近得到利用。 2工业用水 由于工厂、企业生产的产品不同，所以工业用水的水质标准也不同。电子工业的用 水水质标准较高，工厂循环冷却水的用水水质标准相对低些。污水再进一步的处理后， 可达到不同行业的用水水质标准，作为生产用水以达到节约优质淡水资源的目的。 16 3市政、园林用水 城市道路喷洒、园林绿地浇灌的用水量随着人民生活质量的不断提高，而用水量也 会逐年加大，将优质的淡水用于道路喷洒、绿地浇灌是一种浪费，只要将水质达到杂用 水标准就可以代替自来水作为市政、园林用水，这也是节约优质淡水资源的途径之一。 4生活杂用水 污水处理厂的出水再进行一步处理达到生活杂用水水质标准后可作为居民内卫生间 冲洗马桶用水、擦地面用水以及小区内坑塘补充水、水区道路喷洒、树木、草坪、鲜花 浇灌水等。但要建立独立的中水管道系统。 5城市河道景观用水 城市的河道由于水源紧张，许多河床呈污水状态。有的河道变为排放污水的臭水沟， 使城市景观不仅受到不良的影响，而且失去了河道在城市景观中的功能。 6地下水回灌用水 由于地下水的开采量过大，引起地面下沉，除限制开采量或禁止开采外，还要采取 回灌措施。再生水经过进一步处理后可以作为回灌水的水源之一。 2.3 MBR 工艺介绍 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。 一体式膜-生物反应器具有出水水质好、占地面积省的特点。该技术通过膜组件的高 效分离作用，大大提高了泥水分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥 中优势菌的出现，提高了生化反应速率。同时，该工艺能大大减少剩余污泥的产量，从 而基本解决了传统生物方法存在的剩余污泥产量大、占地面积大、运行效率低等突出问 题。 （3）膜-生物反应器的优点 在膜生物反应器中，由中空纤维膜组成的膜组件浸放于好氧曝气区中，由于中空纤 维膜 0.2 微米的孔径可完全阻止细菌的通过，所以将菌胶团和游离细菌全部保留在曝气 池中，只将过滤过的水汇入集水管中排出，从而达到泥水分离，各种悬浮颗粒、细菌、 藻类、浊度和 COD 及有机物均得到有效的去除，保证了出水悬浮物接近零的优良出水水 17 质。由于微滤膜的近乎百分之百的菌种隔离作用，可使曝气池中的生物浓度达到一万毫 克/升以上，这样不仅提高了曝气池抗冲击负荷的能力，提高了曝气池的负荷能力，而且 大大减少了所需的曝气池容积。池容积的缩小又相应大比例降低了生化系统的土建投资 费用。 通过和传统的活性污泥法及生物膜法比较。MBR 工艺有以下特点： 出水水质标准高，品质稳定。膜生物反应器采用 PVDF 膜，其表明孔径只有 0.2 微米，能够高效地进行固液分离，悬浮物和浊度接近于零，可直接回用； 运行控制更加灵活稳定。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； 对水质水量的变化适应力强，耐冲击负荷强。解决了传统活性污泥法造成的沉淀 部分对最大生物浓度的限制，反应器内的微生物浓度高，是传统方法的 23 倍，达 800010000 毫克/升，在进水有机物浓度较低的情况下，污泥浓度可以控制在 30004000 毫克/升。尤其是在冬季进水水温条件较低的条件下，依靠高浓度的微生物， 依然可保持较强的生物活性； 脱氮效果好。有利于增殖缓慢的硝化细菌及其它细菌的截流、生长和繁殖，系统 硝化效率、COD 去除率等各项指标得以提高，反应时间也大大缩短；同时大的有机物被 截留在池内，保证其被继续降解； 有机物去除率高。膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应 器内有足够的停留时间，有利于专性菌的培养，大大提高了难降解有机物的降解效率， COD 去除率高； 模块化设计易于扩容，具有很高的灵活性； 系统采用 PLC 控制，可实现全程自动化控制，运行管理方便； 膜材质为聚偏氟乙烯，寿命长，抗污染性强，易清洗，适于污水处理。化学性能 稳定，抗氧化性强，可采用常用氧化性药剂清洗； 污泥量少。污泥龄长，膜分离使污水中的大分子难降解成分在生物反应器内有足 够的停留时间。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄条件下运行，剩余污泥排放 量不到传统方法的 70%。 容积负荷高，占地少。 启动快，不受污泥膨胀的影响。 12 第第三三章章 膜膜系系统统 工工艺艺 技技术术描描述述 3.1 基础数据 参见第二章水量及水质资料。 3.2 膜生物反器（MBR）概述 3.2.1 膜生物反器（MBR）特点 膜技术被公认是具有广阔发展前景的技术。膜技术在废水处理方面的具体用之一是 膜生物反器（MBR） ，MBR 具有普通活性污泥法、生物膜法等传统工艺无法比拟的优点： （1）现在我国对污水处理出水水质标准在逐步提高，新建的污水处理厂处理出水水 质标准均要求达到污水排放一级 A 标准，并要求部分出水再处理到再生水的标准以做回 用水。 利用 MBR 处理城市污水，由于膜组件能够高效地进行固液分离，分离效果远好于传 统的沉淀池，出水水质良好，处理后出水中 COD，BOD5，浊度，细菌等指标均达到或 优于城市污水再生利用城市杂用水水质(GB/T18920-2002)标准，可直接作为中水回 用，实现了污水资源化。同时避免了二次升级改造的压力。 （2） 膜生物反器内污泥浓度高，耐冲击负荷。膜的截留作用可使生物反器内微生 物得以富集，在市政污水处理中，MBR 一般可使 MLSS 的质量浓度维持在 5-8g/L。 （3） 与传统活性污泥法相比，膜生物反器具有污泥产率低的特点，从而降低了污 泥处理费用。 （4） 污泥停留时间较长，有利于微生物的培养驯化,提高废水中难降解有机物的净 化效率。对于世代时间长、增殖较慢的微生物，膜的截留作用为其生长繁殖创造了有利 的条件。 （5）膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反应器内，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。 （6）自动化程度高，运行管理简便。 （7）占地面积小，工艺设备集中。模块化，易于扩建。 13 3.2.2 中空纤维及膜组件特性介绍 序号品名型号、形式 1膜型号FP-AII15 2膜形式浸没式中空纤维膜组件 3膜材质聚偏氟乙烯（PVDF） 4过滤公称孔径0.2m 5膜丝尺寸内径：0.7mm，外径：1.2mm 6膜支有效面积20m2 3.2.3 化学药剂 MBR 系统采用 PVDF 中空纤维膜组件，可采用常用的工业级试剂进行化学清洗，例 如盐酸、次氯酸钠、氢氧化钠等。 碱洗剂（NaOH） 化学成分：NaOH 纯度：工业品级 包装：袋装 酸洗液（柠檬酸） 化学成分：柠檬酸 纯度：100% 包装：袋装 氧化性清洗药剂（NaClO） 化学成分：NaClO 纯度：10%有效氯（工业品级） 包装：桶装 3.2.4 MBR 系统整体检测方法 MBR 系统中设有膜完整性检测系统，当产水浊度超过指标时，可启动检测程序，停 止制水和膜底部曝气，向纤维内侧通入 0.010.02 MPa 的压缩空气，观测出现气泡的部 位，破损定位后，将有破损的膜块移出系统，在清水池中进行详细检验并修补，修补完 系统流程图系统流程图 系统流程图系统流程图 14 成后吊回原位，连接后就可正常产水工作。 3.3 工艺流程 3.3.1 工艺流程图 简易工艺流程框图如下： 3.3.2 流程简述 生化池底铺设有曝气装置进行曝气，污水在此池内进行有机物生化降解，氧化为 无害的物质，去除降低水中的 BOD 和 COD。膜区内池底也铺设曝气装置，它的主 要完成两种功能，既进行膜的气水振荡清洗，保持膜表面的清洁，又继续在该段进行 生物降解，生物降解后的水在真空泵和滤液自吸泵的抽提作用下通过 MBR 膜，滤过 液经由 MBR 集水管中汇集到清水池。通过膜的高效截留作用，全部细菌及悬浮均被 截留在膜好氧区中，可以有效截留硝化菌，使硝化反应顺利进行，有效去除 NH3- N；同时可以截留难于降解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得 到最大限度的降解。MBR 膜单元安装在池内，膜下部设置有曝气装置，吹扫动膜支， 以缓解 MBR 周边的污泥浓度累积。通过膜区定期剩余污泥泵定期排出剩余污泥，可 控制系统内活性污泥的浓度。 同时为了保证 MBR 膜组件有良好的水通量，能持续、稳定地出水，使用了清水 反洗、化学反洗及化学清洗程序对膜进行定时清洗。 清水反洗程序：MBR 按一定的周期（可根据运行情况调整） ，以组件为单位依 次自动进行反洗，以恢复膜的水通量。在反洗过程中，由反洗泵从反清水池内将清 水由 MBR 膜组件的清水出口打入到中空纤维膜内进行反向清洗。 化学反洗程序：MBR 运行一周后将由 PLC 控制自动进行化学反洗，化学反洗 出水 药液杀菌剂 出水池 泥饼 生化系统出水 膜反应区 反洗泵 污泥池 脱水设备 离线 清洗系统 15 的过程与清水反洗时类似，只是分别由氢氧化钠加药泵、次氯酸钠加药泵将清洗药 品加入反洗水管内。每次化学反洗时并非都要加入上述两种药液，而是根据 MBR 的 运行情况而定，一般是连续两周加次氯酸钠，尔后一周加柠檬酸。 化学清洗程序：化学清洗是在 MBR 运行约半年（具体时间需根据进水水质以及 设备运行情况确定）后对膜组件进行的彻底清洗。清洗时有吊车将一组膜组件从膜 好氧池内提出，浸泡到预先配好药品（氢氧化钠或次氯酸钠）的化学清洗槽中，每 次可浸泡一套膜组件，时间为 24 小时，以充分去除附在膜组件上的污染物，清洗完 毕后再由吊车吊回膜好氧池内。与化学反洗相似，每次化学清洗并非都需要上述两 种药液浸泡，而是根据 MBR 的运行情况，一般是连续两次清洗加次氯酸钠，尔后一 次加氢氧化钠，即每一年用两次次氯酸钠药液浸泡，每一年半用氢氧化钠药液浸泡。 化学清洗槽内的药液可定时定量计量,通过氢氧化钠加药泵和次氯酸钠加药泵以及槽 内的液位控制装置可自动控制槽内的药液浓度。每次化学清洗结束后，化学清洗槽 内的废液经循环搅拌泵排至调节池内。 3.4 工艺参数 3.4.1 计算条件 设计原水水量 20000m3/d, 每天的系统运行时间为 24 小时，MBR 系统的工作模式 为开 8 停 2，也就是系统产水运行 8 分钟后，停止产水，进行空曝气，在空曝气的 2 分 钟内，如果膜组件需要清洗，对膜组件进行清洗。设计的膜组件的产水通量为 13L/m2h。 膜组件自带曝气系统，汽水比为 15:1。 3.4.2 用膜数量的计算 850m3/h100012L/m2h0.8=88540m2 选择 20m2./支 的组件，需要膜组件： m220 m2=4400 片。 3.4.3 膜单元计算 设计每套膜单元装配膜组件为 40 片，系统膜单元的数量为： 4400 支40 支/套 = 110 套。将 110 套膜单元分为 2 个系列单独运行，每个系列分 为 5 个工作组，在设备运行时，每组是一个独立的运行集体，同时进行产水和反洗操作。 16 （1）膜数量为 40 片/套； （2）设计流量为 10000L/套 h； （3）外型尺寸为 2000mm（L） 1200mm（W） 2200mm（H） 。 3.4.4.膜吹扫气量 组件单元的下部设置吹扫气管，对膜组件的表面进行曝气吹扫，以去除附着在 膜表面的污泥等污染物，减轻膜丝污染，保证膜的通量。吹扫曝气量与产水量比设 定为 15：1，则消耗气量为： 20000 m3/h1524=12500m3/h=208.33m3/min 3.4.5 反洗用水量核算 反洗单次时长为 2.0min, 反洗通量为产水通量的 2 倍，反洗流量为 220m3/h。 3.4.6 膜单元重量核算 设计每套膜单元装配膜组件为 40 片，下水重量约为 1.5 吨。 17 第第四四章章 主主要要构构筑筑物物及及设设备备参参数数 4.1 膜池 功能：MBR 反应区池体为本工艺的主体，是污水达标排放的主要工序，所有膜组件 均在此池体内布置。 土建改造：新建。 池体内部尺寸：LWH=42m25m4.5m 数量：1 座 结构：钢砼半地上结构。 4.2 清水池 功能：MBR 反应器产水的一部分在此池蓄水，以备反洗使用。 数量：1 座 结构：钢砼地上结构。 4.3 化学清洗池 功能：膜组件需要离线化学清洗时，在此池体内进行。 池体内部尺寸：LWH =3.5m2.5m3m; 数量：6 座 结构：钢砼地上结构，地上 3m。 4.4 膜单元 功能：泥水分离，MBR 工艺核心装置 数量：110 套，每套可以装膜支 40 片 设计流量：10000L/套 h 外型尺寸为：2000（L） 1400（W） 1700（H） 。 4.5 产水泵 功能：MBR 反应器装置抽吸产水 数量：6 台（4 用 2 备） 流量：Q=280m3/h 18 扬程：H=10m 功率：P=15kw 4.6 MBR 反洗泵 将反洗水池中经膜过滤后的出水抽提出来，送入膜中，对膜进行反洗。 数量：2 台 流量：Q=240m3/h 扬程：H=15m 功率：P=15kw 4.7 鼓风机 功能：吹扫膜组件，防治膜组件污染。 数量：3 台(2 用 1 备) 流量：Q=110m3/min 出口压力：0.4kg/cm2 功率：P=110kw 4.8 回流泵 将膜反应器内水体回流到前端，维持污泥平衡。 数量：6 台（4 用 2 备） 流量：Q=650m3/h 扬程：H=10m 功率：P=30kw 4.9 剩余污泥泵 将反应器内的剩余污泥排出。 利用原有排泥设备。 4.10 真空泵 功能：排除膜出水管空气，使产水泵正常工作。 数量：2 台 19 流量：Q=1.33m3/min 吸程：H=-8m 功率：P=3kw 4.11 加药泵 功能：为反洗管路和化学清洗加药 数量：2 台 流量：Q=500L/h 出口压力：5bar 功率：P=0.37kw 4.12 酸碱泵 功能：为化学清洗加药 数量：2 台 流量：Q=2m3/h 功率：P=1.5kw 4.13 液位计 功能：分别安装在膜反应池 测量范围：05m 信号输出：420mA 电流 数量：2 套 4.14 浮子液位计 功能：化学清洗池和清水池，各药剂储罐，监测液位 测量范围：05m 数量：18 套 4.15 电磁流量计 功能：出水支管路，计量产水水量 规格： DN250 20 数量：10 台 4.16 电磁流量计 功能：反洗干管，检测反洗水流量 规格：DN250 数量： 2 台 4.17 蜗接流量计 功能：曝气支管路，检测曝气总量 规格：DN500 数量： 2 台 4.18 压力变送器 功能：出水干管，维持恒压出水 量程：-0.080.15MP 数量：2 台 4.19 压力变送器 功能：反洗干管，检测反洗压力 量程：-0.080.15MPa 数量：2 台 4.20 压力变送器 功能：抽气，检测抽吸压力 量程：-0.080.15MPa 数量：10 台 4.21 起重设备 功能：膜单元维护和清洗使用 数量：1 台 跨度:25m 21