1、150吨AOMBR污水处理方案中水回用工程设计方案有限公司2014年十月一、工程概况本项目排污水水源为办公楼的综合生活污水处理新增项目。原排污管网经化粪池处理后直接接入市政管网。园区绿化面积大，对绿化用水的需求量大，而生活污水经处理后可满足绿化喷灌的需求，院区决定对生活污水进行处理用于绿化，达到节水的目的。中水处理站的设置既可减少院区污染物的排放，又可减少对市政给水的需求，从而达到环境效益和经济效益的双赢。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 (GB50
2、046-95)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、设计原则采用
3、技术先进，运行可靠，操作管理简单，适用于项目的工艺，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。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5.1进水水量、水质 根据业主提供的基础数据，污水水量为15
4、0m3/d，计7 m3/h,污水由洗漱水、冲厕水等组成，其水质为典型的生活污水，进水水质根据经验按下表设计。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/L400200302506-95.2.、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/L50108106-9 六、工艺流程及说明6.1工艺流程图见工艺流程附图6.2工艺流程说明污水经调节池调节水量、均化水质，同时调节池进
5、行了预曝气处理，一定程度上对污水进行了降解，之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。然后污水由缺氧池进入好氧池，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，再对有机低分子等物质进行进一步大量消耗，污水进入MBR膜池，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；尾水消毒采用紫外线消毒采用紫外线消毒。6.3技术（设备）特
6、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
7、，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。相比较于传统好氧活性污泥法而言，MBR工艺具有下列优势：紧凑合理的污水处理系统MBR可以在高浓度的活性污泥（传统法的2-5倍）条件下，仍可以进行生物反应。也就是说，在MBR中，含有更多有机组分的污水在短时间内或在更小的空间内可以被分解，生物反应速度较快。他不仅可以降
8、解BOD等有机物，还具有硝化除氮的功能。而且有MBR中，不需要二沉池。因此相比传统的活性污泥法来说，安装MBR空间要小得多。它可以适用于既有设备的扩容改造，也可以减少新建设备的占地面积。高质量的处理水质膜分离不可能像沉降分离那样发生悬浮物泄漏的问题，而且一些微生物如大肠杆菌，隐孢子虫等均可被微滤膜除去，处理水的消毒过程就可以变得相当简单。另外，处理水不需要经过特别操作就可以作为中水再利用。MBR系统的出水水质比传统的活性污泥法要好得多，因此，MBR系统的出水可用来进行灌溉或通过RO（反渗透）进一步处理后用作一些工业用水。建设成本低设备简单施工容易，比传统活性污泥法节省了设置面积。因此，整体建设
9、费便宜，短时间施工可能。运行维修管理方便处理系统简单且耐受负荷变化，在MBR系统中，很少或几乎没有剩余污泥流出。可以进行简单的污泥管理，装置的自动化程度高。MBR工艺先进，能够实现运转的自动控制，运转管理方便，运转方式灵活，在常年处理运转中能够保证出水所要求的处理程度，处理效果稳定。（1） 平板膜过滤出水原理图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
10、的导流板的最外层是以聚偏二氟乙烯（PVDF）材料制作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
11、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
12、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 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
13、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。 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
14、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7.1 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。设计尺寸为（单位mm）：500040004000停留时间：11h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
15、水泵叶轮及划破MBR膜池里的平板膜。格栅渠尺寸为（单位mm）：100025004000沟宽：500mm栅距：2mm（2）污水提升泵：污水提升泵：型号：Isg40-125数量：2台（一备一用）流量：11m3/h扬程：16m功率：1.1kW（3）预曝气系统 材质：UPVC 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
16、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7.2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（单位mm）：300040004000停留时间：6.5h材质：钢砼数量：1座配置：（1） 填料 型号：YID-150 材质：PP 数量：38m3 （2）填料支架 材质：Q235螺纹钢防腐数量：16 m2 （3）曝气系统 材质：UPVC 数量：一套 方式：穿孔曝气7.3好氧池好氧池的作用是让
17、活性污泥进行有氧呼吸，进一步把有机物分解成无机物。去除污染物的功能。数 量： 1座单池尺寸（单位：mm）：370040004000水力停留时间：8.45h结 构： 地下矩形钢混结构内 设： 弹性填料120m3、旋切式曝气器50套。填料支架1套配套设备： 混合液回流泵2台,1用1备（QW10-16-1.5-4）流 量： 10m3/h扬 程： 16m运行功率： 1.5kW7.4 MBR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
18、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
19、生活污水，实现污水资源化具有很大的潜力根据实际处理水量和MBR产品类型，设计选用DF80-120组件，每个组件包含壳体、曝气管、产水集合管和120片膜元件。设计选用的膜组件数量：4组。膜组件的详细技术规格及其外形尺寸如下所示：有效膜面积 (m2/片)0.8外形尺寸 (宽高厚mm)49010007重量 (Kg)3.5膜孔径 (um)0.1滤膜材质PVDF产水量 (升/片天)40-60出水浊度 (NTU)1.0出水悬浮物SS (mg/l)5MBR池中采用的MBR膜组件型号为DF80-120，本工程中设计MBR膜组件1块，共设1个MBR池，池中放置MBR膜组件1块。设计参数：水力停留时间：6.5h外
20、形尺寸： 3000mm4000mm4000mm配套设备：（1）鼓风机：型号：3L22WD风量：3.09m3/min风压：39.2kpa电机功率：4kW数量：2台（一备一用）(2）出水泵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。型号：25ZW8-15数量：2台（一备一用）流量：8m3/h扬程：15米功率：1.5kW水泵运行设定：抽吸时间8min，停抽时间2min水泵吸程：5m（3）污泥泵：型号：WQ25-7-8-0.
21、55P=1.1kW（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：4套（5）污泥回流泵型号50QW10-15-1.5流量:10m3/h, 扬程:15 m功 率:1.5 KW数量:2台（一用一备）（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
22、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次氯酸清洗清洗药箱：清洗药箱容积：5.0m3次氯酸加药泵型号：MPH-400CV5-D流量：150L/min扬程：8m功率：0.37kw2草酸清洗清洗药箱：清洗药箱容积：5.0m3草酸加药泵型号：MPH-400CV5-D流量：150L/min扬程：8m功率：0.37kw7.5消毒渠数 量： 1座有效尺寸（单位mm）：400020004000水力停留时间：4.2h结 构： 地下矩形钢混结构配置：（1）紫外线消毒器紫外线消毒器杀菌率高，杀菌速
23、度极快，对细菌、病毒的杀菌在1-2秒内即可完成，杀菌率达99%99.9% 紫外线消毒器专业广泛用于生活用水、水产养殖用水、自来水给水、楼宇供水、市政污水、医院污水、工业污水、雨水、生活废水、地表水、井水、河水、地下水、纯水、景观水、游泳池水、海水、啤酒厂用水、饮料厂用水等等水处理行业。对其用水进行杀菌、消毒、除藻。紫外线消毒器设备集光学、机械、化学、电子、流体力学等综合科学为一体，采用高效的紫外线UV光照射水流，当水中的细菌、病毒等受到紫外线UV光（253.7nm）照射后，其细胞DNA及结构被破坏，细胞无法再生，达到杀菌和净化。紫外线消毒器杀菌率高，杀菌速度极快，对细菌、病毒的杀菌在1-2秒内
24、即可完成，杀菌率达99%99.9%。紫外线消毒器具有杀菌速度快，不用添加任何化学药剂，不会对水体和周围环境造成二次污染，不会改变水中的任何成分，运行维护成本低，在千吨水处理量水平，消毒器的成本只有氯消毒的1/2。紫外线消毒器安装方便，设备由腔体、进水口和出水口组成，与流水管道通过法兰对接即可。型 号： 紫外线消毒设备（PE-USQ-500）流 量： 200m3/h运行功率： 0.56kW7.6清水池数 量： 1座有效尺寸（单位mm）：400020004000水力停留时间：3.2h结 构： 地下矩形钢混结构内 设： 反冲洗泵1台（QW20-25-16-1.5）流 量： 20m3/h扬 程： 16
25、m运行功率： 1.5kW7.7污泥池数 量： 1座单池尺寸（单位：mm）： 20002000 4000结 构： 地下矩形钢混结构内 设： 泥斗、排泥系统配套设备： 污泥回流泵1台（AS30-2CB）流 量： 8m3/h扬 程： 12m运行功率： 0.75kW7.8设备间1) 值班间有效尺寸：长宽高（mm）400040004000材质：砖混结构数量：1座2）设备间主要用于安装鼓风机、出水泵、控制系统、清洗药剂、供水机组及现场工作所必须的工具。有效尺寸：长宽高（mm）700040004000材质：砖混结构数量：1座八、运行费用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/KW
26、h计）功率因子取0.8则：10.480.50.8150=0.22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4Kg分析纯的次氯酸钠大约为528元，则52.8230150=0.005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1000/月计算。则直接运行费用合计：1000130150=0.15处理每吨废水每天需要的费用为：0.22+0.005+0.15=0.375元九、工程预算10.1构筑物一览表 人民币：万元序号名称型号规格数量总价备注1调节池50004000
27、40001座钢混2格栅池1000250040001座钢混3缺氧池3000400040001座钢混4好氧池3700400040001座钢混5MBR膜池3000400040001座钢混6消毒渠4000200040001座钢混7清水池2000200040001座钢混8污泥池20002000 40001座钢混9值班间4000400040001间砖砌10设备间7000400040001间砖砌46.910.2设备一览表序号名称规格型号数量单位总价(万元)备注1机械格栅HZGS-4001台2mm2提升泵Isg40-1252台1用1备3鼓风机3L22WD2台1用1备4液位控制系统FK型2套5污泥回流泵50QW
28、10-15-1.52台1用1备6污泥泵WQ25-7-8-0.552台7反冲洗泵QW50-25-16-1.51台8清水泵QW50-20-15-1.52台1用1备9调节池曝气系统1套UPVC10旋切式曝气器XH-26030套ABS11弹性填料YID-150138m3维纶丝12填料支架Q235螺纹钢防腐2套碳钢13排泥系统2套UPVC14出水泵25ZW8-152台15加药装置2套PE16MBR膜系统4组17紫外线消毒设备PE-USQ-5001套18供水机组2套变频19管道、阀门1批站区内管道20配电柜1个21电缆、电气仪表1批22PLC控制系统1批23防腐、油漆、安全防护1批24运输费25培训费26调试费27菌种费28税费29安装费合计126.5单套投资总价：173.4万元，两套为346.8万元十、处理效果、效益分析10.1处理效果分析 参数处理单元COD (mg/L)BOD5(mg/L)S
