某住宅小区中水回用处理工艺设计

陕西理工学院毕业设计

题 目 某住宅小区中水回用处理工艺设计

所在学院 化学与环境科学学院 专业班级 环境工程 指导教师 完成地点 环境工程实验室

某住宅小区中水回用处理工艺设计

[摘要]：本设计以某住宅小区污水为处理工程设计对象，设计处理能力为300m3/d，设计进水水质为：

BOD=150mg/L，COD=300mg/L，SS=280mg/L。本设计的流程为：进水—格栅—调节池—平流沉砂池—膜生物反应池—清水池—紫外线消毒—回用。回用水质符合《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）标准。本设计的中水主要回用于城市绿化、车辆冲洗、冲厕。本设计采用MBR工艺，该工艺技术先进、出水水质好、运行稳定、占地面积小、易于管理维护。

[关键词]：住宅小区；中水回用；膜生物反应器

The Engineering Design Of Reuse Project Of Intermediate

Water In a Residential District

Abstract :In this design, the wastewater was become the treatment target from the residential district.The capacity of

designed treatment is 300 m3/d. The concentrations of BOD5,COD, and SS are 150mg/L ,300mg/L and 280mg/L for influent quality. The design of the process is influent—grid—water regulating tank—horizontal-flow grit chamber—membrane bioreactor pool—clean water tank—ultraviolet disinfection—reuse.The water conform to the reuse of recycling water for urban Water quality standard for urban miscellaneous water consumption (GB/T18920-2002).In this design,the reuse water is mainly used for city greening, vehicle flushing, toilet flushing .This design uses MBR technology.The process has such features as technology advanced ,good water quality, steady operation, small floor area, easy to management.

Key words: Residential district; Reclaimed Water Reuse ; membrane bioreactor

目录

引言 ...................................................... 1 1中水回用工程概述 ......................................... 1

1.1中水的概念及回用的意义 .................................... 1

1.1.1 中水概念及应用 ...................................... 1 1.1.2中水回用的意义 ...................................... 1 1.1.3 生活小区中水的水源及特点 ............................ 1 1.2中水的利用可行性分析 ..................................... 2 1.2.1污水再生利用优势 .................................... 2 1.2.2技术可行性 .......................................... 2 1.2.3经济可行性 .......................................... 2 1.3中水回用技术 ............................................. 2 1.3.1中水的处理方式 ...................................... 2 1.3.2中水回用系统类型 .................................... 2 1.3.3中水处理工艺 ........................................ 2 1.4膜生物反应器 ............................................. 3 1.4.1膜生物反应器简介 .................................... 3 1.4.2膜生物反应器的类型 .................................. 3 1.4.3膜生物反应器的优点 .................................. 4

2设计依据和设计内容 ....................................... 5

2.1设计依据 ................................................. 5 2.2设计内容 ................................................. 5 2.3设计原则 ................................................. 5 2.3.1回用水水质基本要求 .................................. 5 2.3.2回用水水质标准 ...................................... 5 2.4基本资料 ................................................. 6 2.4.1污水处理水量与水质 .................................. 6 2.4.2处理要求 ............................................ 6

3中水回用工艺的选择 ....................................... 6

3.1几种常用的中水处理工艺 .................................... 6

3.1.1 DE型氧化沟工艺 ..................................... 6 3.1.2 ICEAS工艺 .......................................... 7 3.1.3 MBR工艺 ............................................ 8 3.2工艺设计流程 ............................................. 8 3.2.1工艺流程图 .......................................... 8 3.2.2工艺说明 ............................................ 9 3.2.3所选工艺去除率估算 .................................. 9

4工艺设计计算说明 ........................................ 10

4.1格栅 .................................................... 10

4.1.1格栅的设计说明 ..................................... 10 4.1.2格栅设计依据及参数选择 ............................. 10 4.2格栅的设计计算 .......................................... 10 4.3调节池 .................................................. 13 4.3.1调节池的设计说明 ................................... 13

4.3.2调节池的设计依据及参数选取 ......................... 13

4.3.3调节池的设计计算 ................................... 13 4.3.4搅拌设备的选择 ..................................... 14 4.3.5提升泵的选择 ....................................... 14 4.4平流沉砂池 .............................................. 14 4.4.1平流沉砂池的设计说明 ............................... 14 4.4.2平流沉砂池设计依据及参数选择 ....................... 14 4.4.3平流沉砂池的设计计算 ............................... 15 4.5膜生物反应器 ............................................ 17 4.5.1膜生物反应器的设计说明 ............................. 17 4.5.2膜生物反应器的设计依据及参数 ....................... 17 4.5.3膜生物反应器的设计计算 ............................. 18 4.6 污泥处理 ................................................ 21 4.6.1设计说明 ........................................... 21 4.6.2 污泥处理设计计算 ................................... 21 4.7清水池 .................................................. 21 4.7.1清水池设计说明及参数选择 ........................... 21 4.7.2清水池设计计算 ..................................... 21 4.7.3 紫外线消毒 ......................................... 21 4.8其它辅助设备介绍 ........................................ 22 4.8.1处理构筑物之间的管道连接 ........................... 22 4.8.2配水设备 ........................................... 22 4.8.3计量设备 ........................................... 22 4.9 污水处理工艺总体布置 .................................... 22 4.9.1 污水处理系统的平面布置 ............................. 22 4.9.2 高程确定 ........................................... 22 4.9.3 水泵扬程计算及选型 ................................. 23 4.9.4 自控系统设计说明 ................................... 23

5.工程概算及经济性分析 ............................... 24

5.1固定投资分析 ............................................ 24 5.2运行成本分析 ............................................ 24 5.3经济效益分析 ............................................ 25 5.4对工艺的总结评价 ........................................ 25

总结 ..................................................... 25 致谢 ..................................................... 27 参考文献 ................................................. 28

陕西理工学院毕业设计

引言

城市社会经济发展和人民生活水平的提高已受到水环境的污染及水资源的匮乏的制约。我国人均占有水量世界排名121位，仅仅是世界的四分之一。全国600多个城市中，400多个城市供水不足，有180多个城市严重缺水，我国地表水资源污染严重，地下水资源污染也不容乐观。我国的主要城市有118个，地下水受到严重污染的城市占64%，轻度污染的城市占33%；相比南方地区而言，北方地区的污染更为严重；海河流域拥有271.6亿m3的地下水资源量，其中171.5亿m3受到污染，占到总量的63.2%。城市污水处理并开发为第二水源，既是城市发展的实际需要，又是可持续发展的战略措施，中水回用就是污水资源化的一个重要方面。

1中水回用工程概述

1.1中水的概念及回用的意义 1.1.1 中水概念及应用

中水也叫再生水或回收水，是指污水经适当处理后，达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水，是经过处理的污水回收再用。因为城市建设中将供水称为“上水”，污水排放称为“下水”，所以中水取其两者之间的意思[1]。

中水有城市污水处理厂集中处理回用的，也有一个社区甚至一座单独住房自行回用的。小区或住房小范围的中水，一般只收集比较清洁的污水，如洗澡水、游泳池水、厨房排水等进行简单的处理，如过滤、沉淀等。城市集中回用的中水需单独设置管网，因此投资较大，但可以节约水资源，并减少污水排放量，因此可以大大地减少供水和污水处理费用。

多数国家的中水主要用于农田灌溉，以间接使用为主；日本等少数国家的中水则主要用于城市非饮用水，以就地使用为主；新趋势是用于城市环境“水景观”的环境用水。

中水的用途很多，可以用于农田灌溉、园林绿化（公园、校园、高速公路绿带、高尔夫球场、公墓、绿带和住宅区等）、工业（冷却水、锅炉水工艺用水）、大型建筑冲洗以及游乐与环境（改善湖泊、池塘、沼泽地，增大河水流量和鱼类养殖等），还有消防、空调和水冲厕等市政杂用。

中水还可以用于地下水回灌，可用于地下水源补给、防治海水入侵、防治地面沉降。 本设计的中水主要回用于城市绿化、车辆冲洗、冲厕等城市杂用水用途。 1.1.2中水回用的意义

中水回用是缓解水资源短缺的有效途径，是实现水资源可持续利用的主要环节，还能带来可观的经济效率。它与开发其它水资源相比，具有比远距离引水便宜、比海水淡化经济和可以取得显著的社会效益等优势。污水再生利用还有助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。 1.1.3 生活小区中水的水源及特点

生活小区中水的水源主要来自小区内部的生活污水。其数量、成分和污染物质浓度与居民的生活习惯、小区用途等因素有关。水源按其水质可分为以下几种：

（1）优质杂排水

优质杂排水通常是指冷凝冷却水、盥洗排水、洗浴排水、空调循环冷却系统排水等轻度污染水。其具有水质较好、处理难度小、工艺简单、中水处理设施造价低等特点，中水水源的首选便是优质杂排水。

（2）杂排水

杂排水包括优质杂排水和厨房排水，是指除冲厕排水以外的生活排水。此类污水的污染程度中等，有机物含量较多、浊度高、油脂含量相对也多。当回用作冲厕用水时，常选择杂排水作为水源。

（3）生活污水

生活污水包括了杂排水与厕所排水，它是小区内的所有生活排水的总称。由于其污染程度最重，处理难度就比较大，费用也比较高，所以在设计时一般不选择其作为中水水源。就目前回用情况来看，若考虑生活小区中水处理费用和处理的难易程度，选取中水水源的优先顺序一般为：空调循环冷却水、沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、冲厕排水。

由于优质杂排水水源具有显著优点，本设计选择优质杂排水为中水水源。

第 1 页 共 28页

1.2中水的利用可行性分析 1.2.1污水再生利用优势

中水，它的水质介于污水和自来水之间，是城市污水、废水经净化处理后达到国家标准，能在一定范围内使用的非饮用水，可用于城市景观和百姓生活的诸多方面。为了解决水资源短缺问题，城市污水再生利用日益显得重要。城市污水再生利用与开发其他水源相比具数量巨大、稳定、不受气候条件和其它自然条件的限制，并且可以再生利用等优势[2]。 1.2.2技术可行性

在技术方面，中水在城市中的利用不存在任何技术问题，目前的水处理技术可以将污水处理到人们所需要的水质标准。城市污水所含杂质少于0.1%，采用的常规污水深度处理，例如滤料过滤、微滤、纳滤、反渗透等技术。经过预处理，滤料过滤处理系统出水可以满足生活杂用水，包括房屋冲厕、浇洒绿地、冲洗道路和一般工业冷却水等用水要求。微滤膜处理系统出水可满足景观水体用水要求。反渗透处理系统出水水质远远好于自来水水质标准[3]。 1.2.3经济可行性

中水是城市的第二水源。城市污水再生利用是提高水资源综合利用率，减轻水体污染的有效途径之一。中水合理回用既能减少水环境污染，又可以缓解水资源紧缺的矛盾，是贯彻可持续发展的重要措施。污水的再生利用和资源化具有可观的社会效益，环境效益和经济效益，已经成为世界各国解决水问题的必选途径[4]。 1.3中水回用技术 1.3.1中水的处理方式

中水因用途不同有三种处理方式[5]。

（1）一种是将其处理到饮用水的标准而直接回用到日常生活中，即实现水资源直接循环利用，这种处理方式适用于水资源极度缺乏的地区，但投资高，工艺复杂。

（2）另一种是将其处理到非饮用水的标准，主要用于不与人体直接接触的用水，如便器的冲洗，地面、汽车清洗，绿化浇洒，消防，工业普通用水等，这是通常的中水处理方式。

（3）工业上可以利用中水回用技术将达到外排标准的工业污水进行再处理，一般会加上混床等设备使其达到软化水水平，可以进行工业循环再利用，达到节约资本，保护环境的目的。 1.3.2中水回用系统类型

中水处理回用系统按其供应的范围大小和规模，一般有下面四大类[6]： （1）排水设施完善地区的单位建筑中水回用系统

该系统中水水源取自本系统内杂用水和优质杂排水。该排水经集流处理后供建筑内冲洗便器、清洗车、绿化等。其处理设施根据条件可设于本建筑内部或临近外部。如北京新万寿宾馆中水处理设备设于地下室中。

（2）排水设施不完善地区的单位建筑中水回用系统

城市排水体系不健全的地区，其水处理设施达不到二级处理标准，通过中水回用可以减轻污水对当地河流再污染。该系统中水水源取自该建筑韧的排水净化池(如沉淀池、化粪池、除油池等)，该池内的水为总的生活污水。该系统处理设施根据条件可设于室内或室外。

（3）小区域建筑群中水回用系统

该系统的中水水源取自建筑小区内各建筑物所产生的杂排水。这种系统可用于建筑住宅小区、学校以及机关团体大院。其处理设施放置小区内。

（4）区域性建筑群中水回用系统

该系统特点是小区域具有二级污水处理设施，区域中水水源可取城市污水处理厂处理后的水或利用工业废水，将这些水运至区域中水处理站，经进一步深度处理后供建筑内冲洗便器、绿化等用途。

1.3.3中水处理工艺

其特点为用各种物理、化学、生物等手段对废水进行不同深度的处理，达到工艺要求的水质，

第 2 页 共 28 页

然后回用到工艺中去，从而达到节约水资源，减少环境污染的目的。

按处理方法，中水处理工艺一般分为4种类型[7]。 （1）物理处理法

膜滤法，适用于水质变化大的情况。这种流程的特点是：装置紧凑，容易操作，以及受负荷变动的影响小。膜滤法是在外力的作用下，被分离的溶液以一定的流速沿着滤膜表面流动，溶液中溶剂和低分子量物质、无机离子从高压侧透过滤膜进入低压侧，并作为滤液而排出；而溶液中高分子物质、胶体微粒及微生物等被超滤膜截留，溶液被浓缩并以浓缩形式排出。 （2）物理化学法

适用于污水水质变化较大的情况。一般采用的方法有：砂滤、活性炭吸附、浮选、混凝沉淀等。这种流程的特点是：采用中空纤维超滤器进行处理，技术先进，结构紧凑，占地少，系统间歇运行，管理简单。

（3）生物处理法

适用于有机物含量较高的污水。一般采用活性污泥法、接触氧化法、生物转盘等生物处理方法。或是单独使用，或是几种生物处理方法组合使用，如接触氧化 + 生物滤池；生物滤池 + 活性炭吸附；转盘十砂滤等流程。这种流程具有适应水力负荷变动能力强、产生污泥量少、维护管理容易等优点。

（4）膜生物法

适用于城镇污水及具有可生化性的工业废水处理和回用工程。指把生物反应与膜分离相结合，以膜为分离介质替代常规重力沉淀固液分离获得出水，并能改变反应进程和提高反应效率的污水处理法，简称MBR法。这种流程的特点是：技术先进、出水水质好、运行稳定、占地面积小、易于管理维护。

1.4膜生物反应器

1.4.1膜生物反应器简介

膜-生物反应器（Membrane Bio-Reactor,MBR)为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子固体物。因此系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至10,000mg/L，污泥龄(SRT)可延长30天以上，于如此高浓度系统可降低生物反应池体积，而难降解的物质在处理池中亦可不断反应而降解[8]。故在膜制造技术不断提升支援下，MBR处理技术将更加成熟并吸引着全世界环境保护工业的目光，并成为21世纪污水处理与水资源回收再利用唯一选择。 1.4.2膜生物反应器的类型

膜-生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。通常提到的膜-生物反应器实际上是三类反应器的总称：曝气膜-生物反应器 (Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ；萃取膜-生物反应器(Extractive Membrane Bioreactor, EMBR)；固液分离型膜-生物反应器(Solid/Liquid Separation Membrane Bioreactor,SLSMBR,简称MBR)[9]。

（1）曝气膜-生物反应器

曝气膜-生物反应器最早见于Cote.P等1988年报道，采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压低于泡点(Bubble Point)情况下，可实现向生物反应器的无泡曝气。该工艺的特点是提高了接触时间和传氧效率，有利于曝气工艺的控制，不受传统曝气中气泡大小和停留时间的因素的影响。

（2）萃取膜-生物反应器

萃取膜-生物反应器又称为EMBR（Extractive Membrane Bioreactor）。因为高酸碱度或对生物有毒物质的存在，某些工业废水不宜采用与微生物直接接触的方法处理；当废水中含挥发性有毒物质时，若采用传统的好氧生物处理过程，污染物容易随曝气气流挥发，发生气提现象，不仅处理效果

第 3 页 共 28 页

很不稳定，还会造成大气污染。为了解决这些技术难题，英国学者 Livingston 研究开发了EMB。废水与活性污泥被膜隔开来，废水在膜内流动，而含某种专性细菌的活性污泥在膜外流动，废水与微生物不直接接触，有机污染物可以选择性透过膜被另一侧的微生物降解。由于萃取膜两侧的生物反应器单元和废水循环单元是各自独立，各单元水流相互影响不大，生物反应器中营养物质和微生物生存条件不受废水水质的影响，使水处理效果稳定。系统的运行条件如HRT和SRT可分别控制在最优的范围，维持最大的污染物降解速率。

（3）固液分离型膜-生物反应器

固液分离型膜-生物反应器是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类膜-生物反应器，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。由于二沉池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在1.5～3.5g/L左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间（HRT）与污泥龄（SRT）相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的25%～40% 。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。针对上述问题，MBR将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群)的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低F/M比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。 1.4.3膜生物反应器的优点

与许多传统的生物水处理工艺相比，MBR具有以下主要特点[10]： （1）出水水质优质稳定

由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准（CJ25.1-89），可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。

同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。 （2）剩余污泥产量少

该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污泥排放），降低了污泥处理费用。

（3）占地面积小，不受设置场合限制

生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省；该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式和地下式。

（4）可去除氨氮及难降解有机物

由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。

（5）操作管理方便，易于实现自动控制

该工艺实现了水力停留时间（HRT）与污泥停留时间（SRT）的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。 （6）易于从传统工艺进行改造

该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理（从而实现城市污水的大量回用）等领域有着广阔的应用前景。

第 4 页 共 28 页

2设计依据和设计内容

2.1设计依据

（1）《室外排水设计规范》（GBJ14-87）；

（2）《生活杂用水水质标准》（GB/T18920-2002）； （3）《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）； （4）《建筑中水设计规范》（GB50336-2002）； （5）《居民小区给水排水设计规范》（CECS57-94)。 2.2设计内容

1、设计说明书、计算书一份。 设计说明书应满足以下要求

（1）应说明中水回用的工艺流程。 （2）说明设计参数，并列出数值。

（3）应列出采用的计算公式和采用的计算数据，应附相应计算图。 （4）说明各处理构件的主要工作过程和主要参数。

（5）说明书应内容完整、条理清楚、简明扼要、文句通顺。

2、设计图纸：膜生物反应器的构造图、高程图、总平面布置图各一张，共计3张 （1）注明设备的名称。 （2）作图比例。

（3）必要的文字说明。

（4）设备的顶、底及水面标高，地面的标高等。

（5）图纸中标示方法应符合一般规定和制图标准。图纸应注明图标栏名。图纸应清洁美观、主次分明，线条粗细有别。图纸采用A3图。

（6）所有图纸按先后顺序装订在参考资料的后面。注意：装订后的图纸必须能自由开合，不得订成死图纸。 2.3设计原则

2.3.1回用水水质基本要求

（1）回用水的水质符合回用对象的水质控制指标； （2）回用系统运行可靠，水质水量稳定；

（3）对人体健康、环境质量、生态保护不产生不良影响； （4）回用于生产目的时，对产品质量无不良影响；

（5）对使用的管道、设备等不产生腐蚀、堵塞、结垢等损害； （6）使用时没有嗅觉和视觉上的不快感。 2.3.2回用水水质标准

回用于城市杂用水执行《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920-2002），部分指标见表2.1。

表2.1 《城市污水再生利用 城市杂用水水质》

回用于城市用水

项目

冲厕

色度（度）

臭 pH COD

《城市污水再生利用 城市杂用水水质》

（GB/T18920-2002）

道路清扫消防

城市绿化

≤30 无不快感 6.0～9.0 50

车辆冲洗

建筑施工

第 5 页 共 28 页

BOD5 SS 浊度（NTU）

氨氮 总磷 总氮 石油类 大肠杆菌（个/L）

≤5 ≤10

≤10 ≤10

≤10

≤15

≤20 5 ≤10 ≤20 - - - ≤3

≤5 ≤10

≤20 ≤20

≤10

≤15

2.4基本资料

2.4.1污水处理水量与水质

设计流量:小区居住人口约3000人，按《建筑给水排水设计规范》中普通居民住宅的人均用水量0.2m3/d计算，每日的最大用水量为3000×0.2=600m3/d扣除用水及管线内损失的部分，建筑优质杂排水量约为600×47%×85%=239.7m3/d，取中水处理站的设计规模Q=300m3/d。

进水水质见表2.2。

表2.2 进水水质 pH 7.3

COD( mg/L) 100-300

BOD5 (mg/L) 70-150

SS(mg/L) 50-280

NH3-N(mg/L)

≤ 30

TP(mg/L) ≤ 3

大肠杆菌(个/L)

-

2.4.2处理要求

中水经深度处理后应符合《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920-200）标准要求。

表2.3 出水水质要求

pH 6～9

COD（mg/L）

≤ 50

BOD5 （mg/L）

≤ 10

SS（mg/L）

≤ 5

NH3-N（mg/L）

≤ 10

TP（mg/L）

≤ 0.6

大肠杆菌(个/L)

≤3

3中水回用工艺的选择

3.1几种常用的中水处理工艺 3.1.1 DE型氧化沟工艺

DE型氧化沟工艺流程如图3.1所示：

图3.1 DE型氧化沟工艺流程

该工艺由格栅、曝气沉砂池、选择池、氧化沟、二沉池和接触池等构筑物组成。由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄，因此相比传统活性污泥法，省略了调节池，初沉池，污泥消化池。

该工艺具有以下优点[11]：

（1）有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。

（2）有明显的溶解氧浓度梯度，有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需要投加的化学药品数量。

（3）氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质，液体混合和污泥絮凝，因而可以改善污泥的絮凝性能。

第 6 页 共 28 页

（4）氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源。据国内外统计资料显示，与其他污水生物处理方法相比，氧化沟具有处理流程简单，超作管理方便；出水水质好，工艺可靠性强；基建投资省，运行费用低等特点。

该工艺也具有以下不足： （1）在同一沟中好氧区与缺氧区各自的体积和溶解氧浓度很难准确地加以控制，因此对除氮的效果是有限的，而对除磷几乎不起作用。

（2）在传统的单沟式氧化沟中，微生物在好氧－缺氧－好氧短暂的经常的环境变化中使硝化菌和反硝化菌群并非总是处于最佳的生长代谢环境中，由此也影响单位体积构筑物的处理能力。

该工艺的去除率见表3.1所示：

表3.1 DE型氧化沟工艺的去除率及本设计的处理要求

去除率 处理要求

BOD5 91%～96% 97.4%

SS 94%～98% 97%

COD 91%～96% 90.7%

TP 45%～65% 90.7%

NH3-N 88%～97% 70%

该工艺中BOD5、TP的去除率未达到要求，因此不可取。 3.1.2 ICEAS工艺

ICEAS 工艺流程见图3.2所示：

图3.2 ICEAS工艺流程图

该工艺由格栅、沉砂池，ICEAS反应池等构筑物组成，属于生物化学处理方法。生物化学处理废水主要是依靠微生物氧化分解有机物并将其转化为无机物的能力。为此，需要人工创造有利于微生物生命活动的环境，使微生物大量繁殖，提高微生物氧化分解有机物效率。所以所有的活性污泥法都需向污水中不断注入空气，以保持水中有足够的溶解氧，在污水中形成微生物絮凝体。因此，曝气是否充足与处理效果在一定的条件下关系较大。另一方面，充气时间过长会增加能耗，从而增加处理费用，同时也可能会导致污泥膨胀，影响沉淀分离过程，使出水水质变差。如果曝气时间小于周期的50%，出水中COD的去除率会明显降低。为了保证出水水质，曝气时间至少应占整个周期的50%以上[12]。

该工艺具有以下优点：

（1）具有耐冲击负荷能力，当进水浓度突然提高2.5～3倍时，大约3～4天后处理系统就可以达到稳定，出水水质可恢复到原来的水平。

（2）可在较高的MLSS情况下运转，处理效果较稳定，并且氮、磷的去除率也较高。但在一定的范围内MLSS和污泥负荷对SBR的出水效果影响不明显。 （3）COD和BOD5随时间的降解速度较快。

该工艺的不足之处主要是以下两点：

（1）总氮随时间的降解速率较慢。若处理中仅考虑COD和BOD5的处理效果曝气时间可控制在2h，若考虑氮和磷的去除，曝气时间至少为4小时。

第 7 页 共 28 页

（2）SBR工艺处理效果不是特别好，其COD去除率为90%，BOD5去除率为95%，总氮去除率为70%，氨氮的去除率为85%，总磷的去除率可达90%以上，COD，BOD5达不到处理要求。 （3）该工艺对自控要求比较高，而且对设备装置的利用率不高，该工艺不是很完美。 3.1.3 MBR工艺 （1）应用领域

膜生物反应器的适用范围很广，比如生活小区、宾馆饭店、度假区、学校、写字楼、等分散用户的日常生活污水处理、回用及啤酒、制革、食品、化工等行业的有机污水处理。膜生物反应器的产水常用于洗涤、环卫、灌溉、造景等非饮用功能[13]。

①高浓度事业废水

各类饮料工厂、食品加工制造厂、造酒厂、畜牧、屠宰废水处理、 染整、皮革、纸浆厂；制药业、高浓度有机等之废水处理；旧有污水厂制程改善；逆渗透系统之前处理等。

②市政民生污水中水回用

大型市政废水处理及再利用，社区生活中水回用，百货、办公大楼中水回用，餐厅或风景区废水处理及再利用，地表水净化处理，洗车厂船舶污水回收再利用。 （2）MBR工艺的优点

①膜生物反应器是一种结合了高效膜分离技术与活性污泥法的新型水处理技术。省去沉淀池、污泥浓缩池、砂滤池等用地节省。 ②发挥了膜的高效截留作用，能够使硝化菌截留在生物反应器内，保证了硝化反应的顺利进行，氨氮的去除效果好，还能避免污泥的流失，并且可以截留并分解难于降解的大分子有机物。

③主要污染物的去除率为：BOD5≥98%、COD≥93%、SS=100%。产水悬浮物和浊度接近于零，处理后的水质良好且稳定，可以直接回用，实现了污水资源化。再配合A/O、A2/O工艺，可大举降低氮与磷，适用在水质与水源保护区。

该工艺进出水水质如表3.2所示:

表3.2 MBR工艺处理效率[13]

进水 出水

BOD5(mg/L)

<150 <3

COD(mg/L) <300 <21

SS(mg/L) <280 0

TN(mg/L) <4-5 <0.5

大肠杆菌(个/L)

- 未检出

TP(mg/L)

- -

3.2工艺设计流程

通过对以上三种工艺的优缺点进行分析比较发现，前两种工艺都有很多不足的地方，在处理效果上也不是每项指标都能满足要求。因此最终选择MBR膜生物反应器作为本设计的主体工艺。

本设计中采用MBR工艺，其基本流程为：进水→精细格栅→水量调节池→平流式沉砂池→MBR膜生物反应器→清水池。该工艺的污泥产量较少，考虑到经济的因素，污泥直接贮存在污泥池里而暂不进行处理，用污泥车定期外运处理[14]。 3.2.1工艺流程图

本设计采用MBR工艺，其主要工艺流程如图3.3所示：

第 8 页 共 28 页

图3.3 MBR小区中水回用工艺

3.2.2工艺说明

（1）精细格栅：去除污水中颗粒杂质，防止小颗粒杂物进入提升泵等后续处理设备，以免影响处理设施的正常运转。

（2）调节池：调节水量、水质，保证污水均匀的流入处理工艺设备，因为小区生活污水的水量变化较大，呈周期变化规律。

（3）提升泵房：提供足够的水头，使污水以充足的动力进入沉砂池。

（4）平流沉砂池：以重力分离为基础，放缓进入沉砂池的水流速度，相对密度较大的无机颗粒在此下沉，而有机悬浮物颗粒则被水流带走。主要作用是去除污水中的泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行[15]。

（5）膜池：接受平流沉砂池处理后的污水，使其与膜池回流污泥混合，有机物在好氧环境下浓度大量降减，氨氮也得以硝化，大量的磷被聚磷菌吸收。膜生物反应器使大肠杆菌得到了90%以上的去除。

（6）清水池：用于收集回用的中水，在使用时可以使中水均匀高效的进入回用管道。

（7）污泥池：收集工艺处理过程产生的污泥，由于该工艺的产泥量较少，只设置一座污泥池进行污泥的收集，污泥车定期外运进行处理。

（8）紫外线消毒：杀死处理后污水中的病原性微生物，细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其它病原体受到一定剂量的紫外光辐射后，其细胞中的DNA结构受到破坏，达到消毒和净化的目的[16]。 3.2.3所选工艺去除率估算

各个反应池去除率如表3.3：

表3.3 各构筑物中污染物去除估算

名称

COD（mg/L）

BOD（mg/L）

SS（mg/L）

原水 格栅 调节池 平流沉砂池

去除率 出水 去除率 出水 去除率 出水

300 5% 285 20% 228 5% 216.6

第 9 页 共 28 页

150 - 150 10% 135 5% 128.25

280 5% 266 40% 159.6 5% 151.62

膜池 出水要求

去除率 出水 出水

93% 15.162

98% 2.565

100% 0

?50 ?10 ?5

通过估算可知所选工艺可达到处理要求。

4工艺设计计算说明

4.1格栅 4.1.1格栅的设计说明

格栅是由一组平行的金属栅条﹑筛网或穿孔板制成，安装在污水渠道﹑泵房集水井的进口或污水处理厂的前部,截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维﹑毛发﹑果皮﹑蔬菜﹑烟蒂﹑塑料﹑和泡沫制品等，以减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。被截流的物质称为栅渣，栅渣的含水率约为70%～80%，容重约为750kg/m2。按格栅条净间隙，可以分为粗格栅、中格栅和细格栅三种，平面和曲面格栅均可做成粗、中、细三种。按格栅的形状，可以分为平面格栅和曲面格栅[17]。本设计中选平面精细格栅。

污水经格栅流入，经过滤后流向调节池。格栅示意图见图4.1。 4.1.2格栅设计依据及参数选择

污水泵站主要使用中格栅一道，在污水处理厂的进水泵房中，泵前设置一道中格栅，以利于污水的后续处理，由于如今建成的小区厨房、淋浴、盟洗的排水管道都有防堵塞措施，且无较大的废渣排入，故可直接设置细格栅，而不必先设中格栅。

（1）栅条宽度一般采用0.01m；

（2）细格栅间隙一般采用1.5～10mm； （3）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s；

（4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s；

（5）格栅倾角一般采用45o～75o，人工清除格栅倾角小时，较省力，但占地面积大；

[18]

（6）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。 参数的具体取值如表4.1：

表4.1 细格栅参数的选取

项目 过栅流速(u)

取值范围 0.6～1m/s 一般为0.01m 1.5～10mm 45o～75o 1.3～2.3 据水量选取

本设计取值 0.6m/s 0.01m 8mm 60° 1.5 0.3m 0.3m 20°

栅条宽度(s) 格栅间隙(b) 格栅倾角(α)

生活污水流量总变化系数KZ 栅前水深（h）

栅前渠道超高(h2) 一般为0.3m～0.4

进水渠展开角(α1) 一般用20°

4.2格栅的设计计算

精细格栅的计算简图如图4.1所示：

第 10 页 共 28 页

333Q?300m/d?12.5m/h=0.00347m/s=3.47L/s 小区污水的日平均流量d Qmax?KZ?Qd?1.5?12.5m3/h?18.75m3/h?0.0052m3/s?45m03/d

式中：Qmax—最大设计流量；

A——池断面积，m2；

u——最大设计流量时的水平流速，m/s； 代入公式（4.13）得：

2 A?0.0346m

（3）池总宽度

B? 式中：B——池总宽度，m；

h2——有效水深，m； 代入公式（4.14）得：

Ah2 （4.14）

B?0.2m取1m

（4）贮砂斗所需容积：

V?386400Qmaxtx1 （4.15） 510Kz式中：V——沉砂斗容积，m；

353 x1——城市污水沉砂量，一般采用3m/10m（污水）； t——清除沉砂时间间隔； KZ——流量变化系数； 代入公式（4.15）得：

V?0.1m3

（5）贮砂斗各部分尺寸计算

0,设贮砂斗底宽b1?0.4m；贮砂斗的高度h3?0.4m斗壁与水平面的倾角为60；则贮砂斗的上口宽b2为：

2h,30.8 b2??b??0.4?0.862m取0.9m 10tg60总3贮泥斗的容积：

1V1?h,3(S1?S2?S1?S2) （4.16）

3式中：V1——贮泥斗的容积，m3；

h,3——贮砂斗的高度，m；

S1,S2—分别为贮砂斗下口和上口的面积，m2； 代入公式（4.16）得：

V1?0.166m3

（6）沉砂室的高度：

假设采用重力排砂，池底设6%坡度坡向砂斗，则：

,,

L?2b2?b'h3?h3?0.06l2?h3?0.06?0.477m取0.5m

2（7）沉砂池总高度：

第 16 页 共 28 页

H?h1?h2?h3 （4.17）

式中：H ——总高度，m；

h1——超高，m；

h3——贮泥斗高度，m； 代入公式（4.17）得：

m取1.1m H?1.0274.5膜生物反应器

4.5.1膜生物反应器的设计说明

平板膜组件吊装在膜池，用底脚螺栓固定，分别将曝气管，集水管与相应的管道连接，组成MBR膜系统。

MBR的正常运行：向膜池中加入污水，并投加活性污泥，启动风机，进风通过穿孔曝气管并在曝气箱内混合均匀后上升进入膜箱。启动抽吸泵，膜过滤的清水通过集水管泵被抽到清水池。正常运行下抽吸负压为（-20～0）kp之间，采用8分钟抽清水2分钟停止抽吸为一个周期的循环方式运行。通过液位仪控制膜池液位，以保证膜组件始终浸没在水中，并正常产水。

清洗步骤：当出水真空压力表显示-20KP时，需要清洗滤膜。在关闭抽吸泵的情况下，首先关闭出水阀门，开启冲洗药箱的阀门，实现配置好的清洗药液通过加药泵经集水管进入膜元件，浸泡一段时间后在曝气的冲刷下，滤膜得到有效恢复。关闭加药阀门，开启清洗药液回流阀门，并开启抽吸泵，将清洗产液排入调节池，药液洗净后，关闭回流阀门，开启出水阀门，恢复正常运行。

曝气管的清洗步骤：在干燥空气的作用下，曝气管会发生部分堵塞，要定期清洗。关闭一次虑管曝气阀门，开启曝气清洗阀门，由于风压减小，以及水压作用，气水混合液形成湍流可将曝气管周围的污物冲刷下来，并随气水混合液流出，从而达到清洗效果[21]。 4.5.2膜生物反应器的设计依据及参数 1、液中膜膜支架技术参数

液中膜膜支架技术参数如表4.4所示：

表4.4 液中膜膜支架技术参数

名称 材质 膜孔平均直径 过滤方式 最大过滤压力 耐化学药品性 膜支架尺寸（510型） 膜支架有效面积 膜通量

特性参数 聚氯乙烯 0.4μm

重力过滤/吸引过滤

重力过滤：12KP ；吸引过滤：20KP 耐酸耐碱性强（PH值2～12） 宽×高×厚 = 490mm×1000mm×6mm 0.8m2/张

0.4～0.6m3/m2d（水温10℃以上)

2、膜组件型号及规格

膜组件的型号及规格如表4.5、表4.6所示：

表4.5 膜组件型号

膜组件类型 ES（AS，ＦＦ）100 ES（AS，ＦＦ）175 ES（AS，ＦＦ）200

表4.6 膜组件规格

型号 ES100

长（mm） 1830

宽（mm） 510

高（mm） 2000

第 17 页 共 28 页

干重（kg） 最大重量（kg） 440

870

膜组件支架张数（n）张/组 100 150 200

膜组件面积（m2/组） 80 120 160

ES150 ES200

2180 2800

510 510

2000 2000

650 880

1300 1760

3、膜组件的设计要点

1）不同膜组件单排池体平面尺寸要求见表4.7：

表4.7 不同膜组件单排池体平面尺寸

膜组件型号 ES100 ES150 ES200

池宽（mm） 2300～2500 3300～3800 4300～4500

（1000～1300）×n＋300

池长（mm）

2）池深要求

ES型膜组件适合安装在2.50～3.50m的水深，在鼓风机压力满足条件的情况下，适当加大有效水深，对膜组件不会产生影响。

表4.8

名称 参数a

MBR池内污泥浓度X

参数b 修正系数

特性参数取值 0.5 12000mg/L 0.12 0.8

f

4.5.3膜生物反应器的设计计算 1、膜组件的造型

321）膜通量(η指单位时间内通过单位膜面积的水量）（单位：m/m?d）

膜通量的选择与污泥过滤性能，污水水质及运行的环境条件有关，一般情况下为：0.4～320.6m/m?d。

本设计中COD，BOD5的浓度不高，可生化性强，可以选取最高值，考虑到使用年限，本工艺

32中取0.5m/m?d。

22）膜支架的有效面积S：0.8m/张。 3）膜支架张数的计算（每天按24小时运行计算）

n?Qmax?η?24/24?S （4.18）

?450?0.5?1?0.8?1125张

4）膜组件的选型：ES200 n0?200 选型原则：

（1）每个单元应选同类型

（2）双排布置时，选择双数组件对称布置

单排布置时，单排膜组件不超过10组

N?n?n0?1125?200?5.625?6组 5）膜装置分一个池设计，含6组膜组件。 2、膜（MBR）池有效容积的计算

按膜组件安装尺寸计算简图如图4.4所示：

第 18 页 共 28 页

图4.4 膜生物反应器池体示意图

一个系列的平面布置尺寸为：

池宽B为4.4m，池深3.5m，有效水深3.0m 池长：

l?1.000?6?0.300?6.3m 膜生物反应器有效容积：

3 V?4.4?6.3?3.0?83.16m有效

膜生物反应器总容积：

3 V?4.4?6.3?3.5?97.02m总

3、鼓风机的选型

1）MBR池所需鼓风量计算 （1）膜装置洗净所需空气

N：膜组件数

n0：单位膜组件中的支架数，ES200中 n0?200

每张膜支架洗净需要的空气量q?10~15L/min，取q?12L/min MBR所需鼓风量G：

G?N?n0?q?6?200?12/1000?14.4m3/min (4.21)

（2）生物处理所需空气量 需氧量：OD?aLr?bSa?aQd(S0?Se)?bVXF (4.22)

3 式中：Qd?300m/d

V：MBR池有效容积，83.16m3 S0：原水中BOD5含量（mg/L） Se：出水中BOD5含量（mg/L）

?3 OD?0.5?300?(150?10)?10?0.12?56.76?12?0.8?86.388kg?O2/d 则所需空气量

33/min G生?OD/(0.277e)?86.388?(0.277?0.03)?10396m/d?7.21m

2)风机的选型：

由于生物氧化过程所需的空气量小于膜洗净所需的空气量，鼓风机的选择以膜洗净所需空气量为准，可以选择风量为14.4m3/min左右的风机或总风量相同的数台风机并联运行。

风口的压力选择以池深为参考依据，本设计中池深为3.5m，考虑到风管的阻力下降，可以选择风压4000mm水柱的风机。具体参数见风机参数表4.9。

第 19 页 共 28 页

表4.9 风机参数表

项目 风机型号 最大风量 最大风压 出口口径 功率 数量

参数

HTB125-503全风多段高压透浦风机河北全风 19～23m/min 580～790mmH2O 5寸 3.7KW 5台

3

3）曝气头的选择

本设计选择Φ260mm的微孔曝气头铺设于膜池。微孔曝气头的参数见表4.10。

表4.10 微孔曝气头参数表

项目 曝气器尺寸 服务面积

曝气膜片运行平均孔隙 空气流量 氧总转移系数 氧利用率(水深3.2m) 充氧能力 充氧动力效率 曝气阻力

参数 Φ260mm 0.35-0.75m/个 80-100微米 1.5-3m/个h

kla(20℃)0.204-0.337min-1 18.4-27.7% 0.112-0.185KgO2/mh 4.46-5.19KgO/kwh 180-280mmH2O

3

3

2

本设计所需曝气头的数量为：n?V有效/V服务面积?83.16/0.6?138.6个取139个。 4、MBR膜生物反应器

膜生物反应器示意图如图4.5所示：

图4.5 MBR膜生物反应器示意图

第 20 页 共 28 页

4.6 污泥处理 4.6.1设计说明

理论上讲，膜生物反应器能实现污泥的完全截留，实现污泥的零排放。Muller在处理生活污水的中试研究发现：当污泥浓度（MLSS）高达4060g/L和污泥完全截留SRT＝∞时，几乎不产生污泥。 4.6.2 污泥处理设计计算

该工艺，污泥量大约为0.06%，含水率为96%～98%，污泥密度为1.02g/ml。

一天产泥量Q?450?0.06%?0.27m3/d

因为污泥量太少，处理起来特别不经济，本工艺中的污泥先把它收集起来放在贮泥池里，然后用污泥车抽走，运到邻近的污水处理厂浓缩脱水处理，交付该厂一定的处理费用即可。

3选择6个月抽运一次，则需要贮泥池的体积为：V?0.27?30?6?48.6m有效泥深为3m；超高0.3m；设污泥池长宽为4m。

则贮泥池的容积为：V总?4.0?4.0?3.3?52.8m3 4.7清水池

4.7.1清水池设计说明及参数选择

清水池的进水来自膜池处理后的水，出水直接可以回用，容积按日处理水量的10%-20%计算，本设计取15%，由于设计水量较小，选取圆形清水池。 4.7.2清水池设计计算 设计容量：Q清?Qmax?15%?67.5m3 有效水深3m，水池半径：R?67.5?3???2.68m 清水池超高0.5m，总设计高度3.5m。 4.7.3 紫外线消毒

本设计采用紫外线杀菌灯，分布安装在清水池里，实现水的消毒功能。紫外灯参数见表4.1。

表4.11 紫外灯参数表

项目

参数

型号 CUV-J40

单只UV灯消毒水体积 10m

3

杀菌器长度 1400mm

UV灯功率 40W

数量 7只

产品的应用领域 水产；市政污水处理；工业“中水”；农业灌溉用水消毒等领域。

第 21 页 共 28 页

4.8其它辅助设备介绍

4.8.1 处理构筑物之间的管道连接

处理构筑物之间的管渠连接有明渠和管道连接。明渠内的流速为1～1.5m，为了防止悬浮物沉淀，该工艺中的流速要求不小于0.4m/s（沉砂池前得渠道中为0.6m/s）；管道内的流速为1.5m/s，以防止管道发生淤积难于清除。 4.8.2配水设备

为了运行灵活和维修方便，该工艺中设置配水设备，使各处理单元之间配水均匀，并可以相互进行水量调节。常用的配水设备有：管式配水井、倒虹吸管式配水井，这两种配水设备水头稳定，配水均匀，常用于两个或四个一组的对称构筑物。该工艺中选用管式配水井，配水槽上设置堰门、阀门、或闸板阀，以调节水量使配水更均匀，必要时也可以关闭。 4.8.3计量设备

污水处理需要计量的对象包括污水处理量、污泥回流量、污泥处理量、空气量与各种药剂的投加量。常用的计量设备有如下几种[22]：

巴氏计量槽，电磁流量计，超声波流量计，玻璃转子流量计，计量泵等。 污水：选用非淹没式薄壁堰、电池流量计、超声波流量计、巴氏计量槽。 污泥：污泥回流量选用电磁流量计。 药剂：选用玻璃转子流量计或计量泵。 4.9 污水处理工艺总体布置 4.9.1污水处理系统的平面布置

污水处理系统的平面布置应包括[23]：

处理构筑物的布置：污水处理系统的主体是各种处理构筑物。作平面布置时，要根据各构筑物（及其附属辅助建筑物，如泵房、鼓风机房等）的功能要求和流程的水力要求，结合厂址地形、地质条件，确定它们在平面图上的位置。在这一工作中，应使：联系各构筑物的管、渠简单而便捷，避免迁回曲折，运行时工人的巡回路线简短和方便；在作高程布置时土方量能基本平衡；并使构筑物避开劣质土壤。布置应尽量紧凑，缩短管线，以节约用地，但也必须有一定间距，这一间距主要考虑管、渠敷设的要求，施工时地基的相互影响，以及远期发展的可能性。构筑物之间如需布置管道时，其间距一般可取5～8m，某些有特殊要求的构筑物（如消化池、消化气罐等）的间距则按有关规定确定。

系统管线的布置：污水处理系统中有各种管线，最主要的是联系各处理构筑物的污水、污泥管、渠。管、渠的布置应使各处理构筑物或各处理单元能独立运行，当某一处理构筑物或某处理单元因故停止运行时，也不致影响其他构筑物的正常运行，若构筑物分期施工，则管、渠在布置上也应满足分期施工的要求；所有管线的安排，既要有一定的施工位置，又要紧凑，并应尽可能平行布置和不穿越空地，以节约用地。这些管线都要易于检查和维修。

辅助建筑物的布：置辅助建筑物是污水处理系统设计不可缺少的组成部分。其建筑面积大小按具体情况与条件而定。辅助建筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。如鼓风机房应设于曝气池附近以节省管道与动力；变电所宜设于耗电量大的构筑物附近等。 4.9.2 高程确定

表4.12 构筑物水头损失表

构筑物名称

格栅 调节池

水头损失（m）

0.15 0.25

第 22 页 共 28 页

平流沉砂池

膜池

表4.13 污水管渠水力计算表

管渠及构筑物名称

流量（L/s）

D（mm）

调节池至平流沉砂池 平流沉砂池至膜池 膜池至清水池

18.75 18.75 18.75

200 200 200

L（m） 4 5 2

管渠设计参数

0.20 0.25

水头损失（m）

0.08 0.10 0.04

各构筑物的高程见表4.14：

表4.14 各构筑物高程

名称 细格栅 调节池 提升泵 沉砂池 膜池 清水池

流量（m3/d） 水面标高（m） 450 450 450 450 450 450

74.50 74.35 76.61 76.59 76.29 76.00

池底标高（m） 构筑物水面标高（m）

74.20 72.35 72.55 76.34 73.29 73.00

74.80 74.85 77.01 76.89 76.79 76.50

地面标高（m）

75.0 75.0 75.0 75.0 75.0 75.0

4.9.3 水泵扬程计算及选型

格栅进水渠水平面在地平面下0.5m，清水池水面在地平面上1m。 则水泵所需总扬程：2.26m。

3流量：Q?12.5m/h。 水泵的参数见表4.15。

表4.15 水泵参数表

项目 型号 流量 扬程 排出口径

参数 40QW-15-15-1.5

15m3/h 15m 40mm

项目 转速 功率 效率 重量

参数 2840/min 1.5KW 45.1% 52kg

4.9.4 自控系统设计说明

污水处理系统运行过程对自控的要求越来越高，自控系统已经逐渐成为污水处理系统的重要组成部分，对稳定处理效果、降低运行成本、提高劳动生产力起着重要的作用。该控制系统主要由检

第 23 页 共 28 页

测仪表、控制器、执行机构组成[24]。 1、检测仪表

检测仪表是用来感受并测量被控参数，将其转变为标准信号输出仪表。该工艺中的检测仪表有处理过程中的温度、压力、流量、液位等检测仪表，各种水质参数PH、溶解氧、氮磷等在线检测仪表。

2、自动控制器

控制器是自动控制系统的核心。在控制器内，将给定值与测量值进行比较，并按一定的控制规律，发出相应的输出信号去推动执行结构。由于可编程控制器具有可靠性高、控制功能强、编程方便等优点。本设计中将采用可编程控制器作为自动控制器。 3、自动控制器执行装置

执行装置用来完成控制器的命令，是实现控制调节命令的装置。污水处理系统中，主要执行设备有各种泵、各种阀门以及鼓风机、加药设备等。通过对自动执行装置的控制，实现对工艺参数、动力设备等自动调节，从而使污水处理唱的运行处于最优的工况条件，节约动力费用，提高运行效果。

5.工程概算及经济性分析

5.1固定投资分析

污水处理系统固定成本分析见表5.1：

表5.1 污水处理系统工程投资估算表（单位：万元）

费用名称 调节池 沉砂池 精细格栅 膜池 清水池 污水泵 抽吸泵 污泥泵 鼓风机 合计 土建工程

3 2 5 0.8 4 3 1 1 19.8 安装工程

2 1 3 0.5 1 2 0.2 0.2 9.9 设备购置

5 1 3 1.2 0.5 1 2 1 1 15.7 工具购置

5 1 1 7 其它费用

1 1 5 2 1 1 11 合计 11 5 3 19.2 3.8 7 9 2.2 3.2 63.4 5.2运行成本分析

MBR工艺运行成本包括三部分：电费、药剂费和人工费，其中药剂费主要指膜组件化学清洗所消耗的药剂费，在运行时间为数周的情况下，这部分与运行成本相比就很小，有的药剂经简单处理后还可以重复利用，所以药剂费就忽略不计。所以我们将从电费和人工费来估算，估算结果见表5.2所示。

表5.2 日耗电量

名称 提升泵 鼓风机 污泥泵 抽吸泵 反冲洗泵 紫外灯 合计

总装机容量（KW）

3 18.5 3 3 3 0.28 30.7

1.5 18.5 3 2 2 0.28 27.28

24 24 1 22 2 5 78

2 5 1 2 2 7 19

运行容量（KW） 运行时间（h）

数量（台）

耗电量（KW﹒

h/d） 36 444 3 44 4 1.2 532.2

第 24 页 共 28 页

1、 电费

由估算得系统运行的日耗电量为532.2KW?h，电费以0.5元/（KW?h）计算，则日耗电费为266元。

2、 人工费

中水回用系统只需物业管理人员定时检查即可，无需额外管理费用。

根据估算结果，每天运行费用266为元，若考虑折旧和维修费用，每天运行费用为300元。 5.3经济效益分析

目前，应用于中水回用系统以25-100m3/d为单位规模的MBR工艺的一次性投资为3500-4000元/m3，膜组件的费用占25％左右，只包含上建与设备材料费用，不含膜组件时，以十年计的设备折旧成本为0.68-0.83/m3元，以两年为单位计膜的更换费用为1.0元/m3，运行费为0.3-0.5元/m3，其总运行费为2.0-2.3元/m3，在技术在不断发展的背景下，膜价格还拥有巨大的降价空间，有关专家进行过估算，在未来的3-5年内，膜价格有望降为目前的25-50％，这会大大降低MBR的一次性投资与膜的更换费用。可以预测到膜价格会不断的降低，其使用寿命还会延长，新型高效低能耗MBR也会被开发出来，MBR的总运行费用预计将会降低到1.5元/m3。

我们对中水的产出效益以膜生物反应器工艺为例进行分析得出：中水回用创造的直接经济效益相当于节约等量新鲜水而创造出的效益。北京市在2014年居民供水价为2.07元/m3，其他行业比如宾馆、洗车、洗浴等供水价为3.0-5.0元/m3，比一般城市居民的自来水用水价格要高，而膜生物反应器的总运行成本只有2.3元/m3，单从经济利益上考虑，中水回用对某些行业来说也是非常经济的。照目前的供水趋势来看，自来水供水费及排污费仍然会不断上涨，因此不难预见，膜生物反应器作为污水回用技术在经济、技术上的竞争优势将会愈来愈明显[25]。 5.4对工艺的总结评价

膜生物反应器结合了膜分离技术与生物反应器的优点，由于膜的高效的固液分离作用，微生物的新陈代谢作用得到了强化，有机物最终被很好的去除，MBR与其它传统处理工艺相比具有明显的优势，主要有以下几点[26]：

（1）处理工艺简单，水净化程度高。

（2）占地面积少，只有传统工艺的20%～30%。

（3）膜的分离作用非常高效，处理效果优于传统沉淀池，出水非常清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅度的去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准（CJ25.1-89）可作为非饮用市政杂用水进行回用。

（4）在膜的分离作用下微生物被完全截留在生物反应器内，系统内的微生物浓度能够维持较高水平，反应器对污染物的整体去除效率便得以提高，出水水质也得以保证，反应器对水质水量的各种变化具有很强的适应能力，能承受的冲击负荷高，出水稳定而且水质达到优质。

（5）MBR使反应器的水力停留时间和污泥停留时间实现了分离，这样一来，系统在运行和控制方面便更加的灵活和稳定。

（6）对中水进行剩余有机物的降解，氨氮在硝化细菌的作用下成功转换为硝氮，氨氮实现了97%以上的去除，调整其运行方式可以一并达到脱氮除磷的效果。

（7）剩余污泥的产量极少，水的回收率超过了99%。 （8）系统使用了诸如流量传送器和压力传送器等逻辑进程监控系统，基本实现了全面自动化控制。

（9）使用了空气冲洗系统，即使是在各种不同的流入条件下，系统仍能可靠运行。 （10）系统可实现自动反冲洗，在较低的过膜压力条件下整体膜通量仍可以提高。 （11）系统可实现7万小时的连续运行，且断丝率不大于1‰，使用寿命很长。 总结

MBR作为生活污水中水回用的核心工艺，膜反应器中富集了大量的微生物，有机物和氨氮去除效率高，膜及膜面凝胶层能有效截留有机物，并可以有效去除病菌和病毒。该工艺出水BOD5、COD、

第 25 页 共 28 页

SS、大肠杆菌浓度分别为3mg/L、21mg/L、0mg/L、未检出，出水的各项水质指标都符合《城市污水再生利用 城市杂用水质》（GB/T 18920-2002）里的要求。MBR用于生活污水处理和回用，在有效降低污染的同时节省大量的自来水，还可以在短期内收回成本，具有较高的经济效益，具有重要的推广价值。

膜生物反应器技术处理后的污水出水水质可达到优质，其经济、社会以及环境效益是非常明显的。不足之处是其运行费用相对较高，随着膜技术的发展，膜的质量会越来越高而膜制造成本却会不断的降低，MBR的投资就会很合理。如聚乙烯中空纤维膜和新型陶瓷膜的开发运用已降低了这项技术的成本。此外，又有很多类型的膜生物反应器被开发了出来，其运行费用随之下降，比如在低压下的环境下运行重力淹没式MBR、厌氧MBR，它们的运行费用要比传统的好氧加压膜生物反应器低很多。随着技术的进步，膜生物反应器的运用范围会不断扩大，尤其在水处理方面。在水环境标准越来越严格的背景下，MBR技术的竞争潜力已经显现，它必将取代传统的废水处理技术[27]

第 26 页 共 28 页

致谢

毕业设计是大学时光里要完成的最后一项任务，本设计的圆满进行主要得益于刘瑾老师和同学的帮助。首先我要感谢刘瑾老师在本设计进行中给予我的指导、支持和帮助，这是我能顺利进行和完成这次设计的动力之一，其次老师帮我解决了很多技术上的问题，我的设计才能做的完善。在设计过程中，我又学到了许多新的知识，尤其是提高了自己的CAD绘图能力，丰富了自己的设计经验。在做设计的这段时间里，老师虽然每天都有很多事要忙，但还是要抽出大量时间耐心的给我辅导，

第 27 页 共 28 页

她的耐心和认真一次次打动了我。还有我要感谢在设计中帮助过我的同学，他们也为我解决了不少专业上的问题，我的设计才可以继续进行直到完成。

最后，诚挚地感谢刘瑾老师对我的关心和指导，从老师这里我学到很多严谨的设计思想，认真的做事态度，非常感谢老师。祝老师工作顺利，万事如意！

参考文献

[1] 刘雄科,袁园主编.废水再生与回用技术[M].北京:中国电力出版社,2009.3 [2] 张林生主编.水的深度处理与回用技术[M].北京:化学工业出版社,2008.7 [3] 韩剑宏主编.中水回用技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2008.7

[4] R Rautenbach.膜工艺—组件和装置设计基础[M].王乐夫译.北京:化学工业出版社,1999

[5]Bouwer,EJ.(1987):Theoretical Investigation of particle Deposition in Biofilm Systems.Wat.Res.211489

第 28 页 共 28 页

[6] 顾平,周丹,杨造艳.应用膜生物反应器处理生活污水的研究[M].中国给排水,1998,14(5) [7] 高廷耀.水污染控制工程(下册)[M].北京:高等教育出版社,2007

[8]Buonomenna,M.G and Macchi,P.and Davoli,M.and Drioli,E.Poly(vinylidene fluoride)membranes by Phase inversion:the role the casting and coagulation Conditions Play in their morphology,Crystalline structure and ProPerties[J],EuroPean Polymer Joumal:APr2007,VOI.43 Issue4,1557-1572

[9] 张志国.市政污水处理工艺与回用技术的探析[M].北京:化学工业出版社,2004.3 [10] 杨岳平,徐新华,刘传富.废水处理工程实例分析[J].北京:

[11] 张自杰.排水工程(下册)(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,1999

[12]Liu Y.Adhesio kinetics of nitrifying bactreria on various thermoplastic support and Colloids and Surfaces[J]B:Biointerfaces,1995,5:213-219

[13] 尹士君,李亚峰.水处理构筑物设计与计算[M].北京:化学工业出版社,2004.3

[14] 北京市市政设计院主编.给水排水设计手册(城市排水)[M].北京:中国建筑工业出版社,1985 [15] 吴彬.水处理工程典型设计实例(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2005.1 [16] 南国英,张志刚.给水排水工程专业工艺设计[M].北京:化学工业出版社,2004.7 [17] 张大群.给水排水常用设备手册[M].北京:机械工业出版社,2008.10 [18] 陈洪斌.市政污水处理厂工艺运行探讨[M].上海:同济大学,2000.9 [19] 王成端.低成本污水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2008.7

[20] 何圣兵,翟洪升.污水处理项目建设程序与工程设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.9 [21] Simon Judd,Claire Judd著.膜生物反应器水和污水处理的原理与应用[M].北京:科学出版社,2009.3 [22] 佟玉衡.废水处理[M].北京:化学工业出版社,2008.7

[23] 翟建文.集成膜过程污水深度处理工艺.膜科学与技术[M],2007,23(4) [24] 柳文华.中水回灌的水质标准分析[J].北京水务,2007(4)

[25] 王建龙,吴立波,钱易.复合生物反应器处理废水特性的研究[J].中国给排水,1998.14(5)

[26] 何圣兵.膜生物反应器在生活污水回用与污泥减量中的试验研究[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2003 [27] 刘锐.一体式膜——生物反应器的水力特性[J].环境科学,2000,21(5):47-50 [28]《室外排水设计规范》[S](GBJ14-87) [29]《生活杂用水水质标准》[S](GB/T18920-2002) [30]《建筑给水排水设计规范》[S](GBJ15-88） [31]《建筑中水设计规范》[S](GB50336-2002) [32]《居民小区给水排水设计规范》[S](CECS57-94)

第 29 页 共 28 页

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6em7.html