污水厂毕业设计终稿_secret

学号： 06438334 （2010届） 题 目 污水处理厂尾水脱氮工艺的设计 学 生 学 院 专 业 班 级 校内指导教师 专业技术职务 校外指导老师 专业技术职务 二○一〇年六月

污水处理厂尾水脱氮工艺的设计

摘 要：本次毕业设计是根据所给设计题目“污水处理厂尾水脱氮”进行设计，根据污水处理厂日污水量和污水处理厂尾水水质特征和参照过相应污水处理厂设计标准，最终采用 “MBR”回用处理工艺进行尾水处理。内容囊括了：设计的具体内容（设备的选型以及计算）、设计中遇到的问题、针对问题具体的解决方法、方案的发展情况以及在设计中的工程概预算。最终将设计顺利完成。

本设计中的“MBR”指膜生物反应器。MBR是把活性污泥法和超滤工艺结合处理，首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。采用MBR主要考虑到当代城市用地日趋紧张，更适合用于城市污水处理厂污水回用，在已有污水处理厂的污水处理基础上进行深度处理，MBR反应器的使用可以实现占地少、工艺简单、运行管理方便、投资省、运行费用低等优点，满足城市污水处理厂现状条件。 关键词： MBR；深度处理；中水回用

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Sewage Treatment Plant Design Water Removal Process

Abstract：The graduation project is designed according to the subject of \removal sewage。According to the quantity of sewage water treatment plant and sewage treatment plants and water quality characteristics and the end of the light through the appropriate design standard for sewage treatment plant。Finally adopted \back end with the treatment process for water treatment. Contents include: the design of specific contents (equipment selection and calculation), design problems, specific solutions for the problem, program development and design of the project budget. The successful completion of the final will be designed.

The design of the \means the membrane bioreactor. MBR is the activated sludge and ultrafiltration combined with treatment, first by activated sludge for removal of biodegradable organic pollutants, and then will be purified using membrane activated sludge of water and solid-liquid separation. MBR mainly by taking into account the growing tensions of contemporary urban land more suitable for urban sewage treatment plant wastewater reuse, The existing sewage treatment plant sewage treatment based on the depth of processing, MBR reactor can achieve an area of less use of simple technology, easy operation and management, investment and operating cost is low, Status of urban sewage treatment plants to meet the conditions.

Keywords：MBR; advanced treatment; water reuse

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摘要...............................................................Ⅰ 目次．．．．．．．．．．．．．．．．．.．......．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． Ⅲ 1绪论..... .........................................................1 1.1 课题研究的意义 ..................................................1 1.2 国内外研究现状 ..................................................2 1.3发展趋势 ........................................................4 2 工艺流程的设计 ....................................................5 2.1 工艺的选择 ......................................................5 2.2 工艺设计 ........................................................6 2.3 集水井 ........................................ .................6 3主要设备及其其他设备的设计 ........................................9 3.1 处理水量的计算 ..................................................9 3.2 集水井的计算 ....................................................9 3.3 MBR池的计算 ...................................................13 3.3.1 膜池的设计 ...................................................13 3.3.2 曝气系统计算 .................................................15 3.3.3 膜的维护设计 .................................................15 3.4滤池的计算 .....................................................17 3.5 清水贮存池的计算 ...............................................25 3.6 主要构筑物一览表 ...............................................27 4平面布置设计 .....................................................28 4.1 平面设计 .......................................................28 4.1.1 平面布置原则 .................................................28 4.1.2 中水处理站平面布置 ...........................................28 4.2 高程设计 .......................................................28 4.2.1 高程布置的特点 ...............................................28 5工程概预算和经济技术指标 .........................................29 5.1估算范围以及依据 ...............................................29 5.2概算.............................. .............................29 5.2.1土建费用概算表： .............................................29 5.2.2 设备费用概算 .................................................30 5.2.3 工程总费用概算 ...............................................30 5.3 技术经济指标 ...................................................30 5.3.1 设计污染物去除率和处理效果 ...................................30 5.3.2运行费用 .....................................................31 6结论...... .......................................................32 参考文献 .................. ........................................33 致 谢..............................................................35

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1 绪论

我国人均水资源很少，排在世界100多位之后，而且我国大部分江、河、湖及水库等地面水都不同程度的受到污染，有的已造成严重危害。因此，对于有限的水资源必须进行严格的保护，但是这是不够的，从长远来看，我们同时还应该开辟新的水源才能缓解缺水危机。污水处理后回用就是一个重要途径，它不仅减少了污染物的排放，减轻了对自然水体的污染，而且高效地利用了淡水资源，减少了新鲜水的用量，对我国长远的国民经济发展具有深刻的意义。由我国水环境现状可以知道，我国水资源越来越匮乏，而随着社会的发展，对水的需求量将越来越高，所产生的废水也将越来越多，而环境容量是一定的，怎样能可靠的处理好这个问题呢？随着我国许多城市面临着严峻的水资源匮乏,城市污水厂深度处理进行中水回用作为一个切实可行的缓解水资源和防止污染的办法,已经逐步为人们所重视。按照我国新的城市污水处理及污染防治技术政策,要求2010 年实现城市污水处理率50 %以上,污水回用率30 %以上,污水回用于市政、工农业等各个行业。而北京市在最近出台的《北京市中水设施建设管理试行办法》已经对污水处理厂进行深度处理回用中水提出了明确的要求 。污水厂的中水回用不但规模比较大,且集中,易于运行管理。同时水源稳定可靠,可减少供水管网的压力,同时也缓解了城市下水管网和污水处理设施的压力;且对于水资源匮乏也有一定的缓解。污水处理厂中水回用技术正逐步成为污水处理的一个重要方向。

本次设计结合城市污水厂的特点、采用了MBR为深度处理工艺的处理流程，并对各部分产生的污泥进行了处理。整个工艺流程简洁流畅，处理效率高，出水水质稳定并能够脱氮，操作管理方便；同时布局紧凑有序，构筑物埋于附近进行绿化，清洁美观。 1.1 课题研究的意义

水是人类赖以生存的物质基础，是人类社会可持续发展的制约因素。随着科学技术的进步和社会生产力的飞速发展，人类社会物质文明已提高到前所未有的境地。但是，这些发展也付出了巨大的代价，水环境受到了极大地污染，水资源短缺和水源污染问题日益严重。同时，社会对饮用水水质的要求又越来越高，发达国家已经提出制定了相关标准通过法律手段强行规定中水回用的各指标，并进行了中水回用的相关研究，并且取得了不错的进展。我国在这方面虽然起步得晚一些，但是确实使也在朝着节约用水、中水回用得路子上前进。我国也制定了中水回用的相关法律法规，另外我国的科技人员也同样进行了相关得研究。而我国现阶段的经济发展水平决定了水源水质水量还不能在短时间内有根本地好转，水源水质恶化、水量分布时空不均和用水量的不断增加的矛盾在一定的时期内还会更加突出。因此，对中水回用的研究无疑是当前最需要解决的问题。怎样才能解决好中水回用中各个问题是这项研究的重中之重，也是我们研究人员最需要注意的部分。

目前，我国每年因供水不足造成工业产值损失上千亿元。农业用水因城市和工业的发展而被大量占用，使农业用水就更趋紧张。同时维系生态环境系统基本功能的水量被挤占，使生态系统失去平衡。城乡大量废水排放，使水体受到污染，因此水资源问题已成为我国经济、社会进一步发展的主要障碍和制约因素。为了解决水资源紧张的问题，

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水的再生与回用，将中水开发为第二水源已越来越受到人们的重视。

城市污水或生活污水经处理达到一定的水质标准后，可在一定范围内重复使用的非饮用的杂用水，称为“中水”其水质介于上水与下水之间[1]。中水的用途中水处理设施一般建在小区内、建筑物底层或地下室内,具有建筑面积小，设备安装紧凑，效率高，运行管理较简单的特点。中水虽然不能饮用，但它可用在水质要求不高的方面，在城市中用途尤其广泛[2]。住宅小区、机关单位、商业大厦、宾馆饭店、大专院校等排水集中的地方，均可建设中水回用设施以取代自来水,用于厕所冲洗、绿地树木浇灌、道路清洁、车辆冲洗、建筑施工、喷水池、中央空调冷却循环、工业冷却以及可以接受其水质标准的场所。中水回用既补充了水资源的短缺，使自来水的消耗量减少，减少了排向水域的污水量，降低了污水处理费用，创造了可观的环境效益，做到了环境效益与经济效益的统一；同时，由于节省了水资源费，以及取水与远距离输送水的能耗与建设费用，以中水为原水进一步深化处理的成本再某些地区可能低于以自然水为原水的自来水厂。 1.2 国内外研究现状

中水回用作为一项新的污水处理方向，还是属于污水处理的范畴，在很多处理工艺和设施上还是了传统的技术和理论；但是中水回用相比传统的水处理，其处理水的来源和用途都和以往有所不同，故它不能照搬照抄传统的技术。经过研究人员多年的尝试和努力之后，中水回用技术已经有所完善。[2]

目前，较成熟和已被采用中水回用处理方法主要有生物化学法、物理化学法与膜生物反应器法。生物处理方法是应用微生物将污水中有机污染物转化为微生物细胞及简单形式的无机物。

1.常见中水回用中的生物处理方法有活性污泥法、生物膜法等。 ①活性污泥法

活性污泥法源自 20世纪初的英国，经过近 100年的不断发展又产生了多种运行方式，是目前污水处理中应用最普遍的生物处理方法。“活性污泥”指的是一种人工培养的生物絮凝体，利用这种悬浮生长的生物絮体的新陈代谢作用处理污废水。

传统活性污泥法存在的问题：对进水水质、水量变化的适应性较低，运行效果受水质、水量变化的影响；进水有机负荷不能过高，所以曝气池容积大、占地大；为保证曝气池中有一定浓度的活性污泥，需要有污泥回流设备，动耗较大，污泥产量大。

②生物膜法

生物膜法是利用专用填料使细菌和真菌一类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在其表面生长繁殖，并在其上形成一定厚度的膜状生物污泥（生物膜）。其特点是参与净化的微生物多样化，种属多，食物链长，污泥产量低（活性污泥法的 3/4），对水质、水量变动有较强的适应性，易于维护运行，动耗低。但占地大，滤料孔隙易被脱落的生物膜堵塞，滤池蝇恶化环境卫生，喷洒污水散发臭味。

③生物接触氧化法

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物膜法两者之间的生物处理方法。生物接触氧化法的实质就是在曝气池内充填填料（全部淹没在污水中），在填料上可栖息繁

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殖生物膜，而在池内又存在悬浮生长的生物絮凝体，因此，兼具两者的优点。随着新型合成材料的不断出现，许多高效率填料应运而生，使该方法得以广泛应用。其主要特点是 ：微生物种属多、浓度高，去除效率高，无需污泥回流，污泥产量低，不产生污泥膨胀。

2.膜生物反应器

膜技术在饮用水处理领域近 10 年来取得了很大的技术突破，目前世界上最大规模的MF 膜分离净水厂位于美国加洲，采用的是 0.2um 孔径的中空纤维素膜[3]，1988 年法国 Amoncourt 市建成了使用UF膜的膜分离净水厂[4]，而日本从1992 年起，对UF膜和MF膜处理饮用水进行了大规模的研究[5]。 随着膜技术的不断发展，已开始在污水处理方面得以应用，形成了膜生物反应器的高效污水处理工艺，其系统出水水质好、运行稳定[6]，同时加强了对系统中难降解物质的去处效果[7]，系统中污泥浓度可达 15000-30000mg/l 左右[8]，且微生物世代时间较长，还可提高硝化能力[9]。但由于污泥浓度升高，微生物内源呼吸加剧，会产生大量溶解性的微生物代谢产物，是一种不可生物降解的产物，是出水中溶解性 TOC 或 COD 的主要组成部分，有学者研究表明经过一段时间后可部分降解，但也有学者提出不同的观点

[3]。由于参与研究的学者越来越多，研究越来越深入，使膜分离技术在污水处理领域的

[12]

应用前景越来越广阔。

① 膜生物反应器

膜分离法是利用特殊的材料（半透膜）对液体中的某些成分进行选择性透过的方式，使水中具有一定粒径的杂质被分离，废水得到净化。污水中用于泥水分离的膜主要是超滤膜。超滤膜是依靠压力实现固液分离的，适用于分离分子量大于 500、直径为 0.005-10um 的大分子和胶体的分离。

在活性污泥法中的泥水分离是依靠沉淀池的重力作用实现的，占地大，分离效率低。而把一定结构形式的超滤膜放入曝气池中就可实现泥水分离，而且分离效果非常好，且省去了沉淀池和过滤罐，占地明显减小。因此近些年随着膜制造成本的下降，人们开始重视这种生物法和膜法的综合应用（被称为膜生物反应器）。

② 膜生物反应器的工艺流程及特点

膜生物反应器的工艺流程

一体式工艺：超滤膜直接浸入生物氧化池中，节省了膜分离单元的占地，但在高浓度的生物氧化池中的微生物对超滤膜的污染较严重，生物池中构造较复杂，清洗被污染膜时操作复杂。

分体式工艺：超滤膜置于生物氧化池之后，膜不宜污染，且清洗污染膜较容易。

1) 膜生物处理技术的特点

a.能高效地进行固液分离，将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分离开。分离工艺简单，占地面积小，出水水质好，般不须经三级处理即可回用。

b.可使生物单元内生物量维持在高浓度，使体积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使生物单元水力停留时间可大大缩短，生物反应器的占地面积相应减小。

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c.由于可防止各种微生物菌群的流失，有利于生长速度缓慢的细菌(如产甲烷菌、硝化细菌等)的成长，从而使系统中各种代谢过程顺利进行。

d.使一些大分子难降解有机物的停留时间变长，有利于它们的分解 1.3 发展趋势

从国内外污水回用的发展状况来看，中水回用现己受到比较普遍的重视，许多缺水地区已经建立了一批技术可靠、管理科学、运行稳定的回用工程。在中水回用方面，国内外对下列问题给予高度关注。[21]

（1）制定合理的、完善的回用水水质标准对于污水回用，仍存在一些对人体健康和环境的不确定因素。由于对污水回用还没有全面的科学依据，各国制定的回用水水质标准有较大差异。因此深入研究，制定合理的、完善的回用水水质标准，将大大推动污水回用的发展。

（2）发展高效价廉的污水回用处理技术 完善的污水回用处理技术是促进污水回用进一步发展的保证，目前，常用的污水回用处理方法有：

固液分离絮凝、沉淀和过滤；

生物处理好氧生物处理、氧化塘和消毒；

深度处理活性炭、空气吹脱、离子交换、石灰处理、膜工艺和反渗透。

（3）控制工业废水处理达标后排放

不同生产部门的工业废水性质不同，如含有难于生物降解的有机物、有毒有害的有机物或有毒有害的重金属等。如果工业废水未处理达标就排放到城市排水管道，输送到城市污水处理厂后，不但给城市污水处理厂的运行带来困难，而且限制了城市污水的回用。有研究显示，如果工业废水得到有效的处理，则城市污水经二级或三级处理后，可以不受限制地用于农业灌溉如果工业废水没有得到有效的预处理，由于潜在的食物链污染问题，城市污水回用于农业灌溉就受到限制。所以必须严格控制工业废水中各种有毒有害污染物的浓度，以确保人体健康不受威胁。

（4）集中回用与分散回用相结合

集中回用是在城市污水处理厂内，建设深度处理设施，对二级出水进行深度处理后回用分散回用是在距离污水处理厂较远的居住区，建立独立的小型污水回用处理厂，就地回用。与集中回用相比，分散回用可以节约输送管线费用，但增加了污水处理设施和回用设施的投入，因此选择集中还是分散的回用方式，主要取决于两种回用方式的成本和效益的比较。

处理后水回用至娱乐景观点。从而节约了给水量，将污水厂污水就近变废为宝，这对于解决城市缺水是一个有效的途径。

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2 工艺流程的设计

2.1 工艺的选择

目前，污水处理厂深度处理主要的工艺有以下几种：

（1）污水→调节池→初次沉淀池→生物接触氧化池→二沉池→出水，生物接触氧化是最广泛的方法，主要优点是停留时间短、易挂膜，尤其适合设备化，埋地建设倍受环保公司及用户青睐，但由于维修管理及设备防腐等方面的，近年来应用受到限制。但如果建成地下钢筋混凝土形式，设置人员通道以便维修，此种地下建设方式在小区水处理中具有较大市场，但这种方式一般处理规模较小，每天排放污水量小于几百吨的小区较为理想。对上千吨的小区污水处理，推荐采用地面建设方式，生物处理部分可采用接触氧化，也可采用SBR或其改进型CASS工艺，曝气方式建议采用低噪音的风机或水下曝气机。[14]

（2）污水→调节池→混凝沉淀→过滤→出水，对处理程度要求不高，且水量较小时，可采用此工艺，具有占地面积小，异味小，管理简单等优点。另外，在好氧生物处理之前加上酸化水解，有利于降低能耗，提高系统的总去除率。生活小区通常有较大的绿地面积，如果把污水处理后回用于浇灌绿地、道路、冲洗汽车，应在上述处理出水后加上消毒或其它补充措施。

（3）污水→集水井→MBR池→滤池→出水，MBR池是把活性污泥法和超滤工艺结合处理，首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。MBR池有以下一些优点

①运行管理方便

传统的好氧活性污泥处理工艺，在高污泥负荷的情况运行会出现污泥膨胀现象，使得泥难于分离导致系统不能正常运行、出水不达标。而MBR工艺是用膜抽吸作用来进行泥水分离，污泥膨胀不会影响MBR系统的正常运行和出水水质，因此运行管理极为方便。

②占地面积小

传统的活性污泥工艺的活性污泥浓度一般在3000～5000mg/l，而MBR工艺的活性污泥浓度一般在8000～12000mg/l，且不需生化沉淀池，故大大减少了占地面积和土建投资，其土建占地约为传统工艺的1/3。

③处理水质稳定

中空丝膜能够截留几乎所有的微生物，尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系统内的生物相极大丰富，活性污泥驯化、增量的过程大大缩短，处理的深度和系统抗冲击的能力得以加强，处理水质稳定。

④具有很好的脱氮效果

MBR系统有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高。

⑤泥龄长

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

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间，大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排放。

⑥动力消耗低

中空丝膜所需的吸引压力仅为－0.1～－0.4公斤/cm2左右，动力消耗低。 膜生物反应器易于一体化，易于实现自动控制，操作管理方便； 2.2 工艺设计

液氯 尾水 集水井 MBR池 滤池 清水池 中水 图1.1 MBR工艺流程图

2.3 集水井

集水井主要是用来对来水的水量进行调节的构筑物，保证后续进水的稳定性。

集水井容积

集水井的尺寸为D×H=8000mm×5000mm。

选用设备：选用上海三联泵业有限公司生产的250QW600-20-55型污水泵，每台泵的扬程为10m，流量为700m3/h。 2.4 MBR池 ① MBR池

二沉池出水BOD含量（20mg/L），NH3-N(25mg/L)，对于景观用水来说，仍然比较高，为了达到景观用水标准(BOD<8 mg/L, NH3-N<0.5 mg/L)，并且对要求比较严格的氮进行生物处理，达到去除有机物和营养物质的目的；[13]

MBR池尺寸

根据《排水工程》第四版，对MBR池的设计要求，计算设置2座MBR池。则每座MBR池的处理量为Q?15000m3/d。计算MBR池的规格为L=15m，宽B=4m，MBR池的总高度为H=4.5m。

MBR池的尺寸为L×B×H=15000mm×4000mm×4500mm。 2.4 中间水池

设计说明：中间水池主要起到缓冲的作用，可以为后续过滤提供稳定的进水条件。

中间水池的容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量。取中间水池容积满足一

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台泵20min的出水量，则集水池的容积为：

W?600?20?60?200(m3) 取H=5米，则L=8米，B=5米，所以中间水池的总尺寸为： L×B×H=8000mm×5000mm×5300mm 2.5滤池：

1）滤池说明

过滤是利用过滤材料分离污水中杂质的一种技术，有时用作污水的预处理，有时用作最终处理，出水供循环使用或重复利用。在污水深度处理技术中，普遍采用过滤技术。根据材料不同，过滤可分为多孔材料过滤和颗粒材料过滤两类。过滤过程是一个包含多种作用的复杂过程。完成过滤工艺的处理构筑物称为滤池。

在污水处理中，颗粒材料过滤，主要用于去除悬浮和胶体杂质，特别是用重力沉淀法不能有效去除的微小颗粒以及细菌。颗粒材料过滤对污水中的BOD，COD等也有一定的去除效果。

滤池的种类虽然很多，但其基本构造是相似的，在污水深度处理中使用的各种滤池都是在普通快滤池的基础上加以改进而来的，普通快滤池外部由滤池池体、进水管、出水管、冲洗水排出管等管道及其附件组成；滤池内部由冲洗水排出槽、进水渠、滤料层、垫料层排水系统组成。[8]

普通快滤池可以用单层滤料、双层滤料和三层滤料。双层滤料滤池的工作效果较好，一般底层用粒径0.55mm的石英砂，高400mm，上层用无烟煤，粒径为0.85mm，层高300～400mm；正常滤速9～12m/h，强制滤速12～16m/h；反冲洗强度为13～16L/(m2.s)；冲洗时间8～10min。

2）滤池尺寸

根据《给排水设计手册》（第三册城镇给水），当滤池总面积≤30m2时，滤池个数应设3个，则单池尺寸为：f?25.3(m2)。设计滤池长宽比为L/B=1，L?B?9(m)。 滤池各部分的高度分别为：承托层高度： H1?0.45m， 滤料层总高度：H2?0.75m（其中无烟煤层为450mm，石英砂层为300mm；）滤料上水深： H3?1.5m，超高： H4?0.m3，则滤池的总高度为 3.0m。

反冲洗构筑物由冲洗排水槽、集水渠和反冲洗水泵构成。废水先由冲洗排水槽两侧溢入槽内，各条槽内的废水汇集到集水渠，再由集水渠末端的排水管排出。

3）设备选型

本设计中选取6台（4用2备）南京绿环泵业的潜污泵QW350-1500-15-90。 ③ 清水贮存池

根据《建筑中水设计规范》处理设施后应设中水贮存池(箱)。中水贮存池(箱)的调节容积应按处理量及中水用量的逐时变化曲线求算。在缺乏上述资料时，其调节容积可按下列方法计算：

1 连续运行时，中水贮存池(箱)的调节容积可按中水系统日用水量的25％～35％计算。2 间歇运行时，中水贮存池(箱)的调节容积可按处理设备运行周期计算。

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②设计计算：

本次设计采取连续运行的方式，则其调节的容积可以按照1进行计算，如下： Vt?QPY?C

式中Vt——中水储存池容积（m3） Qpy——中水日处理水量，m3/d

C——中水储存池有效容积占日处理量的百分数%(这里取10%) 则

V3t?3000m?0.25=750m3

1）清水贮存池尺寸

取池深度为H=5.0m，则清水池总面积S=V/H=150m2 取池宽B=10m，L=S/B=15m 取清水池的超高为h=0.3m，则其总深为5.3m。 第 8 页 共35页

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3 主要设备及其其他设备的设计

3.1 处理水量的计算

整个尾水脱氮处理工艺的设计计算过程中共涉及两个污水水量，即平均日平均时流量，最高日最高日最高时流量，取时变化系数Kh=1.56 平均日平均时流量Q平均

Q平均 =3.0×104（m3/d）

=0.345（m3/s） =345（L/s）

最高日最高时流量Qm 时变化系数Kz=1.56，则：

Qm= Kh·Qmd =1.56×345

=538.2（L/s）

=0.538（m3/s） =4.65×104（m3/d）

3.2 集水井的计算

集水井将低液面的集水井中的污水提升到MBR池处。我们令地面标高为0m,取集水井的水面标高为-2m，水头损失为0.2m，MBR的水面标高为1m，集水井损失取为1.5m，集水井至MBR池处的管道沿程损失为0.36m，安全水头取为1m，则污水所需的抬升高度为：

1-（-2）+0.2+1.5+0.36+1=6.06（m）

考虑到泵常年运行而造成的磨损，取保护系数1.2，则泵的扬程为：

6.06×1.2=7.27（m）

取为8m。

泵的设计流量采用最高日最高时流量Qm=538L/s=1936.8m3/h，拟选用3台泵并联运行，并设置一台备用泵，则每台泵的流量为1936.8÷3=645.6（m3/h）。

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经过比较，最终选用QW型污水泵结构示意图上海三联泵业有限公司生产的QW系列潜水排污泵。根据以上算得的流量和扬程，最终选用型号为250QW600-20-55的污水泵。该型号泵的各项性能参数如表3.2： 1信号线 2电机接线 3接线盒 4电机盖 5轴承 6上轴座 7电机壳 8定子 9轴 10轴承 11油水探头 12油室 13机械密封 14后盖板 15泵体 16叶轮螺栓 17叶轮 18密封环 19底盘

图3.1 QW型污水泵结构示意图 250QW600-20-55型污水泵性能参数表

表3.2

口径 （mm） 250

流量 （m3/h） 700

扬程 （m） 10

转速 （r/min） 1480

功率 （kW） 55

250QW600-20-55型污水泵性能参数表

续表3.2

效率 （%） 73

重量 （kg） 1300

水泵电器 控制柜 JJ1-55

自动耦合器 GAK-250

扬程使用范围

（m） 12~25

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图3.3 QW型污水泵各部分安装尺寸示意图

当进水流量为平均日平均时流量时，可只启用两台泵进行工作。而当进水流量为最小流量时，可只运行一台泵。

流量为平均日平均时流量时，每台泵的工作流量为1242÷2=621m3/h，亦满足要求。 根据《给水排水设计手册》（第三册城市给水）P453页的相关内容，出水管路的流速可根据下表确定。见表3.4

表3.4 污水泵出水管管径与流速的关系

管径 （mm） 出水管内流速 （m/s）

D<250

250≤D<1000

1000≤D<1600

D≥1600

1.5～2.0 2.0～2.5 2.0～2.5 2.0～3.0

污水泵的出水管采用钢管的管材，由上表确定出水管的管径如表3.5。

表3.5 污水泵进出水管管径

管段 出水管

流量（L/s）

179.3

管径（mm）

275

流速（m/s）

2.31

集水井的具体布置详见单体图。

根据《室外排水规范设计规范》（GB50014-2006）的有关规定，污水泵站集水井的容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量。取集水井的容积满足一台泵20min的出水量，则集水井的容积为：

?2?0 W?700?602m33 (3)第 12 页 共35页

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集水井的尺寸应满足水泵的布置要求，取集水井的半径为4m则集水井的有效水深为：

h?WA?2333.14?4?4?4.64，取为5m（m）

集水井的尺寸为D×H=8000mm×5000mm。

3.3 MBR池的计算 3.3.1 膜池的设计

图3.6 MBR示意图

设计参数：NH3—N浓度为25mg/L CBOD?20g/m3 设2座MBR池

1.缺氧池容积

流入缺氧池水的含氮量：Q×C氨氮=1250?25?10-3=31.25kg 需要缺氧池有效容积为Q×C氨氮÷a(0

设计采用Zenon Environmental生产的ZeeWeed 500d膜组件，膜材料为亲水性PVDF，公称孔径为0.04μm。见表3.6

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表3.6 ZeeWeed 500d膜组件规格 项目 膜元件型号

形式 构型 方向 内径/mm 外径/mm 元件长度/mm 元件宽/mm 元件高/mm 膜面积/m2 膜通量/（m3/m2?d） 参数 ZeeWeed 500d 中空纤维膜 浸没式 垂直 0.8 1.9 844 56 2198 31.6 0.4-0.6

膜支架张数计算 取膜通量为0.4m3/m2?d

n?Qη?S?12500.4?31.6?222

设一个膜箱内含有膜张数为n0?40张

N?n/n0?222/40?6组

膜箱尺寸为2.5?2.0?2.8m 膜箱间距取500mm，

膜箱与生化池壁间距?300mm，现取400mm 则膜生物反应器尺寸为16?4?4m

V0?16?4?4?256m3，取为260m3

Q?(La?Le)Ne?X?fMBR池容积再用BOD容积负荷计算校验：

V?

设缺氧池对进水BOD去除率为η为20%（一般在20%—50%之间） La?L0?(1?20%)?20?0.8?16mg/L

Ne为污泥负荷浓度现取0.3kg-BOD/kg-MLSS?d

X为混合液浓度现取5kg/m3(一般在5—12 kg/m3)

f为混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，现取0.7（一般取0.7—0.8）：

V?Q?(La?Le)Ne?X?f?1250?(20?16)1000?0.3?5?0.7?4.7m3

因为V0?V，固取池容积为260m3,缺氧池容积为210m3

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h = 4 m则池子长宽为30?4m，每座为15 ?4m，现取缺氧池面积S1为14?4m，每座为7?4m，膜生物反应池面积S0为15?4m，每座为7.5 ?4m

MBR池保护高度为0.5m，H = 4.5m 3.3.2曝气系统计算

由于ZeedWeed500系列膜箱的曝气装置安装在其底部，其型号已固定，所以本设计不在对其计算，只计算曝气量与泵的选型。

空气量的设定：

（1） 在膜生物反应池中清洗膜用的空气量和生化所需空气量与膜过滤产水的 比为气水比。建议设计气水比为20：1～30：1（体积比）；现取汽水比为20：1 曝气量为：V?Qh?20?1250?24?20?2333.3m3/h?38.9m3/min

在该曝气条件下，可使平均净通量维持在17~19LMH，在TMP为10~20kPa时，膜透水率约为1.44LMH/kPa

鼓风机选罗茨鼓风机，型号为MJL42WC，转速为1730r/min，进口风流量为20m3/min，所需动力18.5kw，风压P为4000mm水柱，即39.2kPa鼓风机台数为3台，二用一备。

（2） 设计时以此空气量的值为基础，运转时确定活性污泥的DO 值和旋回流的状况后，调整空气量；

（3） 如果生物处理所需的空气量较大，此时从膜组件的下部按清洗膜所需的空气量进行曝气，剩余的空气量在尽可能不妨碍旋回流的场所曝气。

防止曝气管堵塞的对策：

（1） 长期使用曝气管时污泥流入管内，干燥后堵住孔眼，妨碍均匀曝气。曝气 不均匀时，各处清洗膜的空气量会产生差异。

（2） 在排出空气量少的曝气管上部，由于空气较难吹及的原因，此处膜表面的清洗效果会变弱，膜表面易堆积污泥的凝聚体和微粒子，压差上升很快，外浸渍清洗时要重点清洗此部位。

（3） 为了防止污泥堵塞孔眼，要定期湿润曝气管内部，这对防止污泥的干燥很有效。因此在4～6 小时内，往曝气管内流入一次处理水或者自来水

（4） 每次流入水量与曝气管的内部容量相同的水量；

（5） 设计管路时，注意防止流入曝气管内的水流入鼓风机侧，鼓风机侧流入水时，会导致鼓风机故障。 3.3.3膜的维护设计

1. 物理清洗

物理清洗分二种为反冲洗和膜松弛，本设计采用膜松弛法。膜过滤周期为10.5min抽吸+1.5min松弛，对膜组件不进行反冲洗。

2. 化学清洗

化学清洗分就地化学清洗和化学清洗。

（1）就地化学清洗时，膜组件仍然浸没在混合液中，清洗剂从反方向透过膜。

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具体流程如下图：

图3.7 MBR具体流程

结合有机物污染通过碱洗效果明显、盐结垢通过酸洗效果明显的原理，将化学加强反洗程序引入到MBR膜的运行过程中。通过类似于低强度的化学清洗的操作，将MBR膜的污染消除在刚形成的阶段，阻止膜污染得不到及时恢复形成协同恶化的效应。见表3.7。

表3.7 推荐的化学加强反洗化学药剂及加药浓度

加药种类 酸 碱 氧化剂

化学药剂

盐酸、柠檬酸、草酸 氢氧化钠 次氯酸钠

加药浓度

控制pH在2.5-3.5之间 0.02%-0.05%氢氧化钠 0.05%-0.1%次氯酸钠

现选次氯酸钠作为化学清洗药剂，每周对膜组件进行1次45min的在线维护清洗，采用500mg/L的次氯酸钠作为清洗剂，清洗时的pH为8-8.5。

（2）化学清洗系统

当过滤进行较长的时间后，膜会收到一定程度的污染，化学清洗仅仅为了去除污染和污堵膜的物质。化学清洗的频率和操作的条件与进水的水质有关。通常情况下运行1～3个月或在相同的运行条件下透过膜的压差比初期上升的0.5bar以上时就应该进行化学清洗。由于膜污染较轻的时候进行化学清洗更为有效，及时定期进行化学清洗将使得系统的运行更为稳定。见表3.8。

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排水槽长度：

l0?L?4m

槽中流速，采用 v0?0.6m/s

排水槽采用标准半圆形槽底断面形式其，末端断面模数为：

x?12q0la4570v0?1214?4.0?2.04570?0.6?0.2m，采用0.20m 排水槽底厚度，采用δ=0.05m 排水槽的宽度为2x?2?0.2?0.4m 砂层最大膨胀率：e=45% 砂层厚度： H2?0.4m 洗砂排水槽顶距砂面高度：

He?eH2?2.5x???0.075

?0.2?0.0 5

?0.45??0.8m0.?42?.5

排水槽总平面面积：

F0?2xl0n0?2?0.2?4?3?4.8m2

复算：排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25%，则：

F0f??18.5%?26.014.8 %（5）集水渠

集水渠采用矩形断面，渠宽b?0.75m。 ①渠始端水深

232?fq??26.01?14?3Hq?0.81???0.81??

1000b1000?0.75???? =0.49m

②集水渠底部低于排水槽底部的高度

Hm?Hq?0.2m?0.49m?0.2m?0.79m

（6）冲洗水 设计说明：

反冲洗构筑物由冲洗排水槽、集水渠和反冲洗水泵构成。废水先由冲洗排水槽两侧

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溢入槽内，各条槽内的废水汇集到集水渠，再由集水渠末端的排水管排出。

①冲洗水箱 容量 V?1.5qft0?601000

冲洗时间： t=5min 冲洗水箱容积为 V?1.5qft0?601000?1.514?26.01?5?601000?163.86m

3水箱内水深，采用h箱?3.5m 则圆形水箱直径为：D箱?②设置高度

水箱底部到冲洗排水槽顶部的高差?H，由5个部分组成 a.水箱与滤池间冲洗管道的水头损失

h1?2.2m

4V?4?163.863.14?3.5?7.7m

?h箱b.配水系统水头损失，h2可以按照经验公式计算

h2?8vg22g?10vj22g?81.222?9.8?101.822?9.8?2.24m

承托层水头损失： 3h?0.022Hq=0.022?0.45?14=0.14m1

滤料层水头损失：

h4'????1??2.65?'?1??1?m0?H2=??1??1-0.41??0.45=0.43m?1??????2

h4''????1.7?''?1??1?m0?H2=??1??1-0.50??0.30=0.105m?1????

h4?h4'+h4''=0.535m

安全富余水头，采用h5?1.5m 所以总水头损失为：

=2.2+2.24+0.14+0.5 35+1.5=6.62m H0?h1+h2+h3+h4+h5第 23 页 共35页

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③水泵反冲洗流量Q与扬程H

Q=qf=14×26.01=364.14L/s H0=0.8+0.4+0.72=1.92m H=H0+h1+h2+h3+h4+h5 =1.92+6.62=8.54m

H0 — 排水槽与清水池最低水位高差，m

?hi — 清水池与滤池间水头损失之和，m

反冲洗泵选型

根据经验，h1相对水泵扬程的其它水头损失来说通常很小，可以忽略不计，因此可以根据其它水头损失之和来选型。

本设计中选取6台（4用2备）南京绿环泵业的潜污泵QW350-1500-15-90。其主要参数如下：见表3.12 表3.12 QW350-1500-15-90主要参数 流量（m3/h） 扬程（m） 转速（r/min） 效率（%） 功率（Kw） 350 15 980 83.1 90

其使用条件是： 1）水温不超过60℃ 2）液体pH值为4—10 3）颗粒直径为15—35mm 4）管廊的主干渠道

设计说明：浑水进水、反冲洗水进水、废水排出以及过滤后清水引出均采用管道输送。

设计参数：滤池管道流速。见3.13

表3.13 滤池管道流速设计参数

名称 流速（m/s）

浑水进水管（槽） 清水出水管（槽） 冲洗水管（槽） 排水管（渠）

0.8—1.2

1.0—1.5

2.0—2.5

1.0—1.5

设计结果：

各主干管道参数列于下表3.14：

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表3.14 主干渠道设计参数

断面尺寸 （b×h，m2） D=500mm D=500mm D′=450 mm D′=600 mm

管渠名称 流量（m/s）

3

流速（m/s） 管渠截面积（m）

2

浑水进水管 清水出水管 冲洗水进水管 废水排水管

0.3452 0.3452 0.3614 0.3614

1.2 1.2 2.2 1.3

0.196 0.196 0.1642 0.278

3.5 清水贮存池的计算 ①设计说明：

根据《建筑中水设计规范》处理设施后应设中水贮存池(箱)。中水贮存池(箱)的调

节容积应按处理量及中水用量的逐时变化曲线求算。在缺乏上述资料时，其调节容积可按下列方法计算：

1 连续运行时，中水贮存池(箱)的调节容积可按中水系统日用水量的25％～35％计算。

2 间歇运行时，中水贮存池(箱)的调节容积可按处理设备运行周期计算。 ②设计计算：

本次设计采取连续运行的方式，则其调节的容积可以按照1进行计算，如下：

式中Vt——中水储存池容积（m3） Qpy——中水日处理水量，m3/d

C——中水储存池有效容积占日处理量的百分数%(这里取25%) 则

Vt?3000m?0.25=750m

33Vt?QPY?C1）清水贮存池尺寸

取池深度为H=5.0m，则清水池总面积S=V/H=150m2

取池宽B=10m，L=S/B=15m

取清水池的超高为h=0.3m，则其总深为5.3m。 2）控制水位的确定

中水回用停泵水位取离池底0.5m处；开始补水兼缺水报警水位取离停泵水位0.3m

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处；停止补水水位与开始补水水位之间体积取最高时用水30min的流量，取离池底1.5m；溢流、报警水位为池子最高水位，离池底3.0m；提升泵，过滤加压泵停泵水位与报警溢流水位之间体积取水处理量的1.0-1.2小时流量，取离池底2.6m。

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6 结论

此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。终于在老师的悉心指导下，在与同组同学的热心帮助下，我完成了我的毕业设计。

MBR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。其主要的特点：出水水质优质稳定，剩余污泥产量少，占地面积小，不受设置场合限制，可去除氨氮及难降解有机物，操作管理方便，易于实现自动控制，易于从传统工艺进行改造。当然，任何的一项工艺都有其的优势和劣势，MBR同样也是自己的缺陷：膜造价高，使MBR的基建投资高于传统污水处理工艺；膜污染容易出现，给操作管理带来不便；能耗高：首先 MBR 泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力，其次是 MBR 池中 MLSS 浓度非常高，要保持足够的传氧速率，必须加大曝气强度，还有为了加大膜通量、减轻膜污染，必须增大流速，冲刷膜表面，造成 MBR 的能耗要比传统的生物处理工艺高。 在设计过程中，老师给了我们极大的帮助和支持。从一开始老师就鼓励我们自己学习，相互讨论，让我们的自学能力得到了很大的提高，同时也推荐给我们几本很有价值的资料，让我们借阅查看，当我们在设计出现问题时，老师又很耐心的给我们解答，如果当时解答不了还给我们电话进行解答，所以我们能完成设计与老师的功劳是密不可分的。

由于我的知识水平有限，实践经验不多，设计中的问题在所难免，在此热忱地欢迎老师和同学们批评指正。

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致 谢

本次设计是在常杰云老师和孙永明的指导帮助下完成的，他们在设计过程中给予了我很大的帮助，帮助我解决了许多实际问题，在此首先对老师们致以诚挚的谢意。 我在做设计过程中遇到了许多困难，老师们都一一予以解释并耐心指导，使我能够顺利的完成本次设计。设计结束后，常老师又在百忙之中为我们修改毕业设计，帮助我们找到设计中的缺点与不足，力求精益求精。可以说本次设计老师和我共同完成的，老师丰富的经验，给我很多指导，使我在设计过程中少走了很多弯路。

设计的过程是一个知识不断积累的过程。在设计的过程中，我明显感觉到指导老师们丰富的知识与阅历，我与他们相比真的相差甚远。这更加激励我要不断的学习来充实提高自己。只有不断的学习才能不断的进步。本次设计中，我得到了老师们的指导和帮助，学到了很多课本中学不到的知识，提高了自己的动手能力，得到了很大的收获。今后我将继续努力，力争把在本次设计中学到的知识和能力运用到工作和生活中去，发扬吃苦耐劳的精神，争取更大的进步。

由于时间仓促和自己的水平有限，本次设计中难免存在很多不足之处，恳请各位老师予以指正。

最后，对常老师的耐心指导和本小组所有成员对我的知道和帮助再次表示感谢，并祝所有的老师和同学在今后的生活中工作顺利，合家欢乐。

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