MBR系统设计用于中水回用工程

中水回用工程的MBR系统设计

膜生物反应器(MBR)是将膜技术应用于污水处理日勺一项新兴

技术。MBR可在紧凑日勺空间内同步实现微生物对污染物质的降解和超

滤膜对污染物质的分离，而降解与分离之间又存在着协同作用，是一

种高效、实用H勺污水处理技术。其出水中不含悬浮物，只需投加少许

消毒剂防止管道日勺二次污染，就可以同用，实现污水的资源化[1]o

以MBR为关键进行的研究广而深入，但在国内将其应用于工程实际却

还是少数，这关键是由于膜时价格较高，导致工程投资H勺加大。不过

伴随膜技术的成熟、膜组件的大规模生产，膜的价格在逐年减少。如

美国Aquasource企业1999年超滤膜价格几乎是1989年的J1/2[2]O

1中水回用系统的设计

1.1工程概述

大连香格里拉大饭店原有的中水处理设施采用三级处理措施，处

理效率低、占地面积大，没有实现完全的自动化，并且其处理能力远

不小于酒店最大回用水量，又无法灵活地调整，导致了人力、物力的

挥霍，增长了成本。现采用MBR工艺对原有系统进行改造。

1.2水量和水质

因处理后中水重要回用于冲厕、绿化、洗车等方面，最大回用水

量为60溢//确定设计处理水量为60n?/d。来水为优质杂排水，其

水质见表lo

表1进水水质

参数COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)

浓度W100W50W150

1.3工艺流程（见图1）

制

市

•

一

RG

用

担珞槌―蟆牛.坳反应法门水回刃

图1工艺流程

大连香格里拉大饭店原有的中水回用系统是以接触氧化池、沉淀

池和砂滤罐为主体，共占地280m2,改造后以MBR为关键H勺中水

回用系统仅占地48才，是原占地面积H勺17%,为酒店节省了宝贵H勺

空间。并且既有的中水回用系统将生物降解、沉淀、过滤集中为一体,

减少了设备需求，可使运行成本减少，故障点减少。

酒店同用水量会由于季节和客流量的变化有很大不一样，而MBR

系统可通过自吸泵间歇出水时间的调整以和鼓风机间歇曝气来进行

调整并节省运行成本，具有高度的灵活性。

1.3.1细格栅

细格栅用以除去污水中较大颗粒的杂质，防止泵的阻塞和损伤，

减轻负荷。酒店来水具有一定日勺作用水头，重力自流到细格栅，格栅

出水重力自流入调整池。因来水为优质杂排水，水质很好，格栅采用

无动力式，截流下来的污物沿格栅弧面下滑至下部渣斗，渣斗底部有

算子，污物在渣斗中沉积，具有的水分由算了自流入调整池。

1.3.2调整池

调整池由原有水池改建而成，用以调整水量、均化水质，使后续

处理工艺在相对稳定［I勺条件下工作，同步调整池中风机曝气除臭降

温，还可防止悬浮物沉积。调整池出水由移交泵提高至MBR。

调整池重要设计参数：有效水深为2.5m；有效容积为48.7小

HRT为19.5ho

1.3.3MBR

中空纤维膜组件置于MBR中，污水浸没膜组件，通过自吸泵H勺抽

吸，运用膜丝内腔日勺抽吸负压来运行。膜组件由日本三菱企业生产，

酒店污水回用系统日勺控制所有集成在电控柜中。各设备的运行由

电控柜中的PLC控制，PLC由电源、框架、处理器和I/O模板4部

分构成，可以和现场的传感器、变送器、自动化仪表相连，进行数据

通讯、数据处理和数据管理。如调整池和MBR的水位状况通过浮球液

位计传送到PLC,通过PLC控制移交泵和自吸泵口勺动作。当调整池超

过一定水位，并且MBR水位在中水位如下时，移交泵开始工作，将污

水送至MBR,直到MBR水位到达高水位。当MBR水位在低水位以上时,

自吸泵开始间歇工作，抽出的膜处理水送入回用水池，假如MBRH勺

水位降至中水位如下，污水会由移交泵自动补充至高水位，此动作反

复进行，直至调整池水位卜降至低水位，移交泵停止，而MBR水位降

至低水位如下时，自吸泵停止工作。

投加消毒剂和营养剂的计量泵分别与移交泵和自吸泵同步，药剂

自动投加。此外，泵与风机均有热过载和空开过载保护，所有潜水泵

均有漏电保护。风机、移交泵、自吸泵均为1用1备，24h自动切

换。

变化设备状态日勺界面为电控柜上的触摸屏。触摸屏上包括系统中

设备的列表，点击后可以看到对应设备的目前工作状态，并可以对设

备既有状态进行变化；还可以看到目前所有设备的合计工作时间、各

水池『、J水位、系统运行期间出现日勺报警等等；当有报警发生时:触摸

屏上有对应时报警画面出现，同步有处理报警日勺提醒出现。

3MBR中膜污染控制措施

膜污染是影响系统运行的关键问题，合适的操作措施可以有效地

控制膜污染，提高膜H勺使用性能和寿命。

本工程采用了低压、恒流、间歇抽吸出水和空曝气等措施来延缓

膜过滤阻力的增长。

膜面凝胶层会在高日勺操作压力下变得愈加密实，导致过滤阻力时

增长。因此，本工程采用较低口勺操作压力，并且调整自吸泵出口的阀

门，控制流量计时数值，保持恒定的出水流量，使系统在稳定的状态

下工作。

为延缓膜污染速度，延长超滤膜使用周期而采用H勺措施还包括出

水方式。在电控柜中设定自吸泵双计时器为9min运行，3min停止,

自吸泵的运转效率为75%,每日运行时间为18h,从而保证MBR中一

定时空曝气时间。自吸泵R勺间歇操作可通过定期地停止膜过滤，使混

合液流向膜面的流速为零，而由于空曝气产生的剪切作用，使膜面沉

积的污物脱落，膜过滤性能有所恢复。同步，在停抽过程中，由浓差

极化引起的膜面有机物积累也会由扩散作用返回混合液主体。

众多措施的采用，使本工程中膜污染现象得到有效的控制，在污

水回用系统启动迄今3个月时间内，MBR操作压力仅由2kPa上升至

6kPa。

4中水回用处理工艺的出水水质

中水回用系统于2023年10月正式运转，在3个月的时间内MBR

出水水质见表2(检查措施按照《生活杂用水原则检查法》(CJ25.2-89)

进行检测)o

表2出水水质

参数COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)

最大值7.840.670

最小值3.920.450

平均值6.160.570

由表2可见，系统稳定后,MBR出水中CODV10mg/L,B0D<lmg/L,

并且没有悬浮物检出，其水质完全到达《生活杂用水水质原则》

(CJ25.1-89)和日本建设省都市局、住宅局、卫生部环卫局提出的

生活杂用水水质原则[3],不仅可回用于水洗厕所用水、空调冷却

水，还可回用于汽车笔冲洗用水、洒水、扫地用水以和水池喷水。

5中水回用处理工艺运行成本分析

本工程污泥提高泵为气提式，不消耗电能，也无污泥回流系统，

能耗重要来自移交泵、自吸泵和鼓风机（两套加药系记录量泵装机容

量很小，在此忽视）。鼓风机装机容量为L5k肌每天24h运转，

移交泵和自吸泵日勺装机容量分别为0.4kW和0.75kW,每天运行时

间按18h计，则该中水回用系统单位能耗为0.945kW-h/m\

由于膜组件公称孔径为0.4um,虽然最小的细菌尺寸在0.3um

左右，但在MBR中细菌一般以菌胶团形式存在，无法透过膜孔，因此

MBR出水细菌含量少，可减少消毒剂用量；此外本工程不必看守，省

去了人工费。运行成本H勺详细分析见表3,合计运行成本为1.665元

/

表3运行成本分析

项目定额单价运行费用（元/n?）

电费0.95kW•h/m30.67C/(kW•h)0.57

折旧费1.052

消毒剂3g/m312元/kg0.036

营养剂3.5g/m32元/kg0.007

运行成本1.665

注：*净残值取4%[4],折旧年限取10ao

目前大连市旅游业、商业等场所口勺自来水费为5元/一,显然宾

馆、写字楼等处采用MBR工艺使污水回用是经济可行口勺。

6结论

(1)大连香格里拉大饭店中水回用工程采用MBR工艺。自2023年

10月投产以来运行性能良好，出水水质C0D平均6.16mg/L,BOD平

均0.57mg/L,SS=Omg/L,其水质完全到达《生活杂用水水质原则》

(CJ25.1-89)o设计规模为60n)3/d的MBR污水回用系统运行成本

为1.665元/m3,应用于宾馆、写字楼等处是经济可行的。

(2)MBR除污染效率高，出水水质稳定，操作简朴，易于管理。

中水回用自动装置可行性研究汇报

1.项目名称：中水回用自动装置

2.项目投资：壹佰万元整

3.项目优势：发展前景好、投资省、利润高、风险少、科技含量高、

设备投资少、原材料易购、灵活性大

4.合用范围：家庭和宾馆卫生间中水回用冲洗厕所、拖地、庭院绿化

等

二、立项理由

水是人类生存和发展不可替代的资源，是经济社会可持续发展的

基础，伴随人口与经济的增长，世界水资源的需求量不停增长，水环

境也不停恶化，水资源紧缺已成为共同关注的全球性问题。我国水资

源短缺是世界人均水资源占有量的四分之一，加上每年工业和生活污

水排放量已达约600亿立方，其中都市生活污水排放量以年均5%的

速度递增，已超过工业污水排放量。目前全国仍有二分之一以上都市

没有污水处理厂，家庭中水回用一片空白，百分之九十口勺都市水域受

到不一样程度的污染，干旱灾害年内年际交替出现，使全国660个都

市中缺水都市达400多种，其中严重缺水都市114个，日缺水1600

力立方，每年因缺水导致的直接经济损失达2023亿兀以上，影响用

水人口约4000万人次。据专家预测，我国农业用水占需求量百分之

五十四，都市生活用水占百分之四十六，到2023年全国总可供水量

6200—6500亿立方，但实际需求量将达7300亿立方，供需缺口近1000

亿立方;到2030年全国总需水量将达10000亿立方，全国将缺水4000

一4500亿立方；到2050年全国将缺水6000—7000亿立方。由此可

见，我国水资源供需矛盾和水污染状态将面临非常严峻的形势，我们

假如在水资源开发运用和污水治理和节省用水上没有大的突破，在管

理上不能适应现实需耍，水资源就很难支持国民经济迅速发展的需

求，水资源危机将成为所有资源问题中最为严重的问题，它将威胁中

华民族的腾飞，阻碍实现中等发达国家的目的，前景十分令人担忧。

因此汪怒诚部长提出建设节水型社会，节水、污水资源化是一项最基

本的节水措施，也是处理干旱缺水开发运用和综合管理的有效措施。

通过建设节水型社会，中水回用使资源运用效率得到提高，生态环境

得到改善，可持续发展能力不停增强，节省用水意识得到普和，从而

增进人与自然友好相处，推进整个社会走上生产发展，生态良好，讲

究人水友好的文明发展道路。因此，我作为一位业余科研爱好者应当

积极响应，面对二十一世纪的水，为建设节水型社会，污水资源化一

中水回用发挥作用，我现将个人精心研制的高新科技产品“中水回用

自动装置”成果推向社会转化为生产力，早日实现该装置的社会效益、

经济效益、资源效益、环境效益四丰收。这就是该成果推广普和的价

值，是我埋想的愿望，也是立项的埋由。

三、产品和服务

中水回用自动装置是一种符合污水资源化和节水规定的高新科

技产品，国内首创，技术先进，原材料易购，节能环境保护，弥补一

家一户中水回用使用口勺空白。弥补污水处理厂造价高，经费局限性，

管网搜集系统建设滞后，规模不切实际，监管缺位，效益低下，技术

单一所导致普和率低笔原因之局限性。提高节省用水意识，缓和水资

源紧张，减少顾客水费承担和污水排放量，是目前国内不可多见的一

种经济实用，意义重大，效益明显的产品。

该装置自动回用盥洗，沐浴水为主的优质杂排水做水源，通过回

收一消毒一沉淀一蓄水一过滤后用于冲洗厕所、拖地、洗涤、庭院绿

化。中水回用水质到达国家CJ25.1-89《生活杂用水水质原则》，

重要指数:浊度W10；色度W30；PH值W6.5-9.0；BOD^lOppm；COD

W50ppm；总大肠菌群＜3个等。该装置是组合化，系统化H勺产品，

关键技术采用电脑芯片控制程序进行全方位全自动指控，配置量度传

感器、回水传感器、毛发隔离沉淀自动排污装置、水质过滤器（填料

可以随时换洗，非常以便，不影响正常运行）、蓄水箱、安全备用三

通变换阀、自吸水泵（电源AC220,功率1KV如下可以如意配置。三

人之家自配120W即可）和其他配件等。回用中水每吨耗电成本0.06

元，平常假如忽然停电也不影响该装置正常使用。装置运行状况显示

在唯一能见的14cmX8cmX4cm体积较小主装置面板上，顾客一目

了然。该装置可合用单户安装，户外不需专用管网联接（全套总造价

大概600.00元左右），也可多户联用（顾客根据实际需要和多户家

庭用量增长蓄水箱即可），安装后不影响卫生间H勺原有构造和空间美

观，合用既有住房改造，不过最佳合用新建楼房，减少改造费用。国

内目前家庭型中水回用产品中唯独这个装置采用芯片技术，本产品运

行性能稳定，使用寿命长，操作简朴，造价低，回报快，运行基本上

无成本等方面领先于同类产品。是家庭和宾馆多省用水减少水费支出

欧I最佳的J选择。

产品质量和四大效益是关系到该装置的推广和普和，是企业的生

命，也是顾客最关怀U勺问题。为了顾客用得放心，效益明显，装置运

行正常，我们承诺产品质量实行三包。售后服务是我们企业发展的标

志，是顾客和时反馈信息的窗口，也是处理问题最佳日勺途径，为了和

时理解有关产品使用状况，提高完善产品质量，遵照顾客意见，开发

更大市场，我们开通售后服务热线和销售点联络，随时沟通，三

天内处理问题。有条件地区逐渐培养上门服务安装维修人员，为未来

事业发展奠定服务基础。

综上所述，该装置独特之处具有科学性和先进性，自主知识产权,

原材料易购，造价低，回报快，寿命长，简朴实用，安装以便不占使

用空间，运行基本上无成本，质量三包，售后服务处理和时，是其他

类似产品无法比拟也无法竞争的关键所在。

四、效益分析

国务院在2023年4月9日批复各部委上报的J2023年终此前“全

国实行水费阶梯式涨价”一文中明确指出，要建立回水运用替代自来

水资源机制。我国目前生活用水是世界上最廉价H勺国家之一，平均

2.00元/立方米，其他国家如：英国4.80元/立方米；法国6.00元/

立方米；意大利6.90元/立方米；澳大利亚9.30元/立方米；日本

22.80元/立方米。为了处理我国水资源紧缺，变化不合理使用状态，

明确水权管理，运用价格杠杆作用提高水价，实现中水回用替代自来

水资源是行之有效和卓有远见的措施，是符合可持续发展宏伟R的为

子孙后裔造福日勺良策。居民用水阶梯式涨价为5.00元/立方米近在眉

睫，目前北京平均水价是4.07元/立方米。

据有关资料显示，都市家庭人均口生活用水量130L/整年48立

方米，其中二分之一用于冲厕、洗涤、拖地、庭院绿化，每人每年花

费自来水24立方米。暇如每户按三人计算安装中水回用自动装置一

套，每户每年就能节省自来水72立方米，按目前最廉价2.00元计算,

整年减少顾客整年水费支出144.00元整（北京顾客整年水费支出

293.04元整），假如水价平均按5.00元/立方米计算，每户整年就

可节省支出360.00元整，对三口之家来说节支360.00元是比较理想

时，二年内就能收回当年投入该装置的所有费用和成本。可是节省

72立方米水比节支收入具有更深远的意义。假如全国有百分之五十

的人口享用该装置，每人每年节省24立方米水，每年就能为国家节

省水资源156亿立方米，同步有效减少相似污水排放量，和时弥补严

重缺水都市所需U勺缺水量，处理约4000万缺水人口的正常生活用水,

节省国家大批南水北调引水工程和污水处理建设资金，变化国家单独

投资模式，建立多元化投资机制，同步减少各方面大量人力物力的投

入。据此，为普和使用中水回用自动装置提供了可靠欧I根据，为建设

节水型社会污水资源化发明了有利条件。为开办企业奠定了良好基

础。通过各级政府和主管部门对节省水资源的高度重视，依“节水为

先，治污为本，多渠开源”为原则，认真落入有关措施，大力倡导中

水同用，与时俱进，我相信该装置H勺社会效益、经济效益、资源效益

和环境效益就会愈加明显，意义愈加重大，顾客意识会愈加提高，是

万利无一弊的好产品。

产品利润效益必须以价格，质量，市场，政策为基础，综合分析。

首先考虑本产品与否对国家有益被顾客承认接受，前后考虑利润效

益。利润效益以质量为前提，价格为根据，市场为条件，政策为杠杆。

至于顾客承认接受日勺在于产品质量和合理日勺价格，价格是质量的标

志，也是利润效益口勺法码。本人暂定该装置每套批价280.00元整，

利润率含税33.33%,详细参见下面成本利润预算分析，所有核算本

人通过市场考证，完全符合国家和顾客利益以和自身效益所制定的，

如有不妥之处，望合作者指正。

五、发展前景

伴随全国许多省市强制实行新建住宅小区必须配置建造中水回

用处理站，否则不予验收的政策出台和节能治污规划的落入，结合中

水回用自动装置效益分析结论，为实现污水资源化一一中水回用从一

家一户做起，讲究实效，顾客只有使用中水回用自动装置才是最理想

的选择。其理由该装置利国利民，节水减污，增收节支，造价低，回

报快，运行基本无成本，安装以便等。该装置目前国内市场一片空白，

需求量很大，发展前景不言而喻，建厂效益可想而知。据有关资料记

录，全国大概有3.5亿户家庭（不包括宾馆，招待所和各单位带卫生

间宿舍），12.94亿人口。如独家企业投资100万元，月产6000套

装置投放市场，年产70000套，产值约2023万元，利税可达666多

万元。企业伴随资本利润效益日勺逐渐积累，根据顾客对装置实际使用

效率的承认，结合我国有关中水回用的行政，经济，法规，社会等综

合措施的不停完善，依市场为导向，效益为基础，逐渐扩大生产规模,

力争五年内利税达6666多万元（产值2亿元/产品70万套），对全

国3.5亿户家庭目日勺市场来讲只满足0.2%日勺顾客，远远不能满足潜

在市场。为了早日占据市场容量份额，提高产品著名度，对资金雄厚

的投资商来说机遇就是效益，运用资金优势，增长投入，扩大生产，

发展企业，是大有前景，卓有成效口勺。

为了深入证明该装置的实用性，经济性和可行性，与建造中水回

用处理站相比较，下面由北京新侨饭店有关数据为例。

安装中水回用自动装置建造中水回用处理站

1.户外不用专用管网联接，户内L所有管线必须预埋，安装复杂，

更改增设管道即可，安装简便，造价按年回用水3万立方米/104万

每户造价约600.00元。元，户外如无管网将无法改造。

2.该装置回用每吨运行成本2.中水处理站回用每吨运行成本

0.06元。1.93元。

3.水价按5.00元/立方米，二年3.水价按5.00元/立方米，不包括

内就能收回投资成本，回报快，运行成本，投资利息和设备折旧，

顾客轻易接受。也要23年才收回投资成本。

4.水源回用单一，顾客能控制重4.水源回用交叉不一，对重污染水

污染水处理，使用放心。日勺处理顾客心存疑虑。

5.安装使用不受任何条件限制，5.建造受资金、土地、规划、环境、

不必专业人员管理，普和快，覆水源、电力等条件丛J制约，必须有

盖率高。专业人员操作管理，覆盖率低。

六、成本利润预算分析

中水回用自动装置每套暂定批发价280.00元，全国统一另售价

每套暂定320.00元。顾客安装每套总造价600.00元左右（自配水泵

和管件大概300.00元）。成本利润预算按每月生产6000套计。产值

168万元一生产成本94.5万元一费用成本17.49万元=应收利税

56.01万元，占投资成本利润50.01%；占销售利润33.33%,详细见

下表l-2o

表1费用成本

项广告交通办公厂房租业务其他

工资利息合计

II费费费金费费

单

每套人均万元每套每套平方米每套每套万元

位

数

6000201006000600030060006000

量

价

11.20800.000.5%5.000.507.005.603.00

格

金

672001600050003000030002100336001800017.49

额

表2生产成本

单

项目数量价格金额（万）备注

位

电子自动控制装

只600015.009自研

置

量度传感器只60004.002.4自研

回水传感器只60001.500.9自研

过滤器只60007.004.2自研

电子芯片只60008.004.8自研

毛发隔离沉淀自

只600015,009自研

动排污装置

雷公球只60002.001.2ABS

蓄水箱只600050.0030聚丙乙烯

水箱吊装带条120234.004.8

过滤填料KG60002.001.2活性炭和石英砂为主

1/2"xl418xl418内螺

三通转换阀只600015.009

纹卡套

3/4"X1620内螺纹卡

水箱阀只60006.003.6

套

3/4"X1620外螺纹卡

铝塑管接头只240004.009.6

套

3/4"X1620内螺纹卡

铝塑管接头只60004.002.4

套弯头

2.4

1/2"X1418内螺纹卡

铝塑管接头只60004.00

套

94.5

合计

七、发展计划

开办企业必须有好的计划，计划是企业发展的大纲，是发明效益

的条件，是持续发展的动力，也是企业实现全方位管理U勺目U勺。为了

企业做大做强，企业必须落入好计划服务效益，勤俭治厂发展生产，

减少资金不必要日勺损失和人力物力的闲置挥霍。下面从三方面论述实

行发展计划的规定：（1）营销战略；（2）生产计划配置；（3）营

销计划和资金回收计划；只有这样才能以至少的投入发挥更大的效

益，实现起步年产7万套装置的既定计划。

L营销战略

营销是手段，假如没有一种好的手段最佳的产品也很难发挥效

益。对于一种国内空白口勺产品，想要广大顾客理解，接受，承认不是

件轻易的事，专凭产品自身优势和价格优势是不够的，必须要有好的

营销手段，如电视，网络，报刊，广播，广告等。配合各级政府和有

关主管部门对节省用水，污水资源化方面政策措施的贯彻，运用世界

节水日和中国水周等类似大型活动来宣传推广普和该装置，宣传费用

应占销售额的百分之四。在此同步，选择114个严重缺水都市中有影

响的都市为目H勺，积极发挥营销人员和进销商的作用，抓住新产品推

广有利时机，结合多种宣传和措施力度的不停深入，面对目的市场，

逐渐渗透销售渠道，综合分析市场份额，和时反馈信息，讲究营销方

略，做好口头活广告，依点带面开拓市场，发展业务。也可以同房地

产商合作，做几幢有该装置的样板工程，让顾客来评审实际效能，是

最有说服力和具有现实意义。只有这样才能导致影响，占领市场主导

地位。

电烙铁，电子测试仪，万用表等生产工具和办公用品

2.生产计划配置

投资100万元/年产7万套装置计划配置阐明。

增加设备配置2万

元

原材料配置进入每月生产计划-增加厂房配置200m

7月份10000套7月份6000套生产车间

8月份10000套8月份8000套仓库

9月份10000套9月份8000套办公室

10月份2000套10月份8000套

11月份6000套11月份8000套

12月份根据下年生产12月份7000套

计划配置

O

增加人员配备10

人

生产人员8人

后勤人员2人

3.营销计划和资金回收计划

1月份营销计划3000套开始推广设点

2月份营销计划3000套回收1月份营销计划资金60%

3月份营销计划3000套回收2月份营销资金+上存余额80%

4月份营销计划5000套回收3月份营销资金+上存余额80%

5月份营销计划5000套回收4月份营销资金+卜.存余额80%

6月份营销计划6000套回收5月份营销资金80%

7月份营销计划6000套回收6月份营销资金100%

8月份营销计划8000套回收7月份营销资金100%

9月份营销计划8000套回收8月份营销资金100%

10月份营销计划8000套回收9月份营销资金100%

11月份营销计划8000套回收10月份营销资金10