MBR污水處理工藝方案設(shè)計

1、MBR 虧水處理工藝設(shè)計、課程設(shè)計題目度假村污水處理工程設(shè)計、課程設(shè)計的原始資料1、污水水量、水質(zhì)(1)設(shè)計規(guī)模某度假村管理人員共有 200 人，另有大量外來人員和游客，由于旅游區(qū)污水水量季節(jié) 性變化大，初步統(tǒng)計高峰期水量約為 300m3/d,旅游淡季水量低于 70m3/d,常年水量為 100 150m3/d，自行確定設(shè)計水量。(2)進(jìn)水水質(zhì)處理的對象為餐飲廢水和居民區(qū)生活污水。進(jìn)水水質(zhì):項目CODBODSSpHNH-NTP含量 /(mg/L)150-25090-150200-2407.0-7.535-554-52、污水處理要求污水處理后水質(zhì)應(yīng)優(yōu)于城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)(GB1892

2、1-2002項目BODSSpHNhkNTP含量 /(mg/L)6106.0-9.050.53、處理工藝污水?dāng)M采用 MBRC 藝處理4、氣象資料常年主導(dǎo)風(fēng)向為西南風(fēng)5、 污水排水接納河流資料該污水處理設(shè)施的出水需要回用于度假村內(nèi)景觀湖泊，最高水位為103 米，常年水位為 100 米，枯水位為 98 米6、 廠址及場地現(xiàn)狀進(jìn)入該污水處理設(shè)施污水管端點的地面標(biāo)高為 109 米三、 工藝流程圖圖 1 工藝流程圖四、 參考資料1. 水污染控制工程 教材2.城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì) (GB18921-2002)3. 給排水設(shè)計手冊4.給水排水快速設(shè)計手冊5給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 (GB50069

3、-2002)6.MBF 設(shè)計手冊7 膜生物反應(yīng)器一一在污水處理中的研究和應(yīng)用顧國維、何義亮編著8 簡明管道工手冊第 2 版五、細(xì)格柵的工藝設(shè)計1. 細(xì)格柵設(shè)計參數(shù)柵前水深 h=0.1m；過柵流速 v=0.6m/s ；格柵間隙 b 細(xì)=0.005m；柵條寬度 s=0.01m ;格柵安裝傾角a=60?。2. 細(xì)格柵的設(shè)計計算本設(shè)計選用兩細(xì)格柵，一用一備1）柵條間隙數(shù)：0.0035 sin600 n?&10.9,細(xì) 0.005?0.1 ?0.6（取 n=11）式中：n細(xì)格柵間隙數(shù)；Qma 最大設(shè)計流量，0.0035m3/s b柵條間隙，0.005 ;h- 柵前水深，取 0.1mv過柵流速，取

4、 0.6/s ;a格柵傾角，取 60?；2) 柵槽寬度：B=s(n 1) + bn式中：B柵槽寬度，mS格條寬度，取 0.01m。B=0.01X(11 1) + 0.005X11=0.155m (取 B=0.2n)3) 過柵水頭損失：K 取 3B=1.67(選用迎水、背水面均為半圓形的矩形)h ? k?(s)43v2sin? ?3?1.67?(0.01怡?06n600?0.2 mb2g0.00519.66)柵前槽總高度：取柵前渠道超高 h1=0.3m柵前槽高 H=h+h=0.1 + 0.3=0.4 7）柵后槽總高度：H?h?h1?h2?.1?3?0.2?6m8）柵槽總長度：細(xì)格柵的柵前進(jìn)水渠道

5、漸寬部分長度 Li：若進(jìn)水渠寬 Bi=0.18m 漸寬部分展開角ai=20?，則此進(jìn)水渠道內(nèi)的流速vi=0.6m/s,貝卩:L?3f?j%03m12ta n200 2ta n2004）細(xì)格柵與出水渠道連接處的漸窄部位的長度L2：L 0.03J 1? 0.0152 2 2 以審0.5?1.0?0.03?0.015?0.5?1.0?爲(wèi)？亦9）每日柵渣量:Kz=1.5w（一般為 o. i-o.oim3103m3,細(xì)格柵取 0.10 必 103m3故采用人工清渣六、初沉池設(shè)計(1)沉淀區(qū)的表面積 A:A=Qmax/qA=12.5/2=6.25m2式中：A沉淀區(qū)表面積，m；Qmax-最大設(shè)計流量，吊巾；

6、q-表面水力負(fù)荷，m/(m2 h);取 q=2(2)沉淀區(qū)有效水深 h2：h2=qth2=2*1.0=2.0m式中：h2沉淀區(qū)有效水深，mQw0?1000*Kz300 ? 0.101000*1.5w（一般為 o. i-o.oim3103m3,細(xì)格柵取 0.10 必 103m3沉淀時間，初沉池一般取 0.52.0 h ;二沉池一般取 1.54.0 h。沉淀區(qū)的有效水深 h2通常取 2.04.0 m。取 t=1.0h（ 3）沉淀區(qū)有效容積 V：V=A h2V=6.25*2.0=12.5 m3式中：V沉淀池有效容積，m。（ 4）沉淀池長度 L：L=3.6vtL=3.6*4.5*1.0=16.2m式中

7、：L沉淀池長度，mV-最大設(shè)計流量時的水平流速，mm/s 般不大于 5mm/s 取 v=4.5mm/s（5） 沉淀池的總寬度 B：B=A/LB=6.25/16.2=0.4m式中：B沉淀區(qū)的總寬度，m（6） 沉淀池的數(shù)量 n：n=B/b式中：n-沉淀池數(shù)量或分格數(shù)；此例設(shè)計n=1 單斗排泥校核：L/B=16.2/0.4=40.5 4 (符合)L/h2=16.2/2=8.1 8 (符合)( 7)污泥區(qū)的容積 Vw： 對于已知污水懸浮固體濃度與去除率，污泥區(qū)的容積可按下式計算：Vw=Qax24con100 T/1000r(100 -po)式中：C0沉淀池進(jìn)水懸浮物濃度，mg/Ln懸浮固體的去除率，取

8、n=50%T兩次排泥的時間間隔，d,初沉池按 2d 考慮33r 污泥容重，Kg/m,含水率在 95%以上時，可取 1000 Kg/mp污泥含水率，%取 p=963Vw=12.5*24*240*50%*100*2/1000*1000(100-96)=1.8 m3( 8)貯泥斗得容積 V1：V1=(1/3) h4S1+S2+(S1 S2)0.50.53V1= (1/3) 2.81.44+0.16+(1.44 0.16).=1.94m式中：V貯泥斗得容積，m；V2=0.5*(17+3.6)*0.129*0.4=0.53m3Si, S2貯泥斗得上下口面積，m2=0.4*0.4=0.16mh4 =(3.

9、6-0.4)*tan60?/2=2.8mh4=(16.2+0.3-3.6)*0.01=0.129m9)沉淀池的總高度 H：H=h1+h2+h3+h4+h4H=0.3+2+0.5+2.8+0.129=5.729m式中：H沉淀池總高度，m;h1-淀池超高，m一般取 0.3 m ;h2-沉淀區(qū)的有效水深，mh3-緩沖層高度，m 無機(jī)械刮泥設(shè)備時為 0.5m，有機(jī)械刮泥設(shè)備時，其上緣應(yīng)高出刮板 0.3m；h4z貯泥斗高度，m;h4梯形部分的高度，m。(10) 貯泥斗以上梯形部分的污泥容積 V2：設(shè)計S1=3.6*0.4=1.44m2=0.5* (Li+L2)h4b式中：L1=16.2+0.3+0.5=

10、17mL2=3.6mb=0.4m污泥斗和梯形部分污泥容積1+V2=1.94+0.53=2.47m七、調(diào)節(jié)池的設(shè)計由于本例是旅游區(qū)，污水量季節(jié)性變化大，淡季時水量低于70m3/d ，高峰期又能達(dá)到300 m3/d，設(shè)計連續(xù)高峰水量的時長為 2d。該 MBR 工藝設(shè)備取用設(shè)計流量為 200 m3/d。當(dāng) 出現(xiàn)連續(xù)高峰水量時，調(diào)節(jié)池可用來蓄水。但當(dāng)出現(xiàn)淡季水量時，調(diào)節(jié)池中的水又過少。所以為了保證污水處理設(shè)施在最高水量或最低水量的情況下都能正常運(yùn)行。擬設(shè)計總體積為 210n3的調(diào)節(jié)池，分三格，每格設(shè)計體積為 70吊。當(dāng)水量小于設(shè)計流量時，調(diào)節(jié)池單格運(yùn) 行，當(dāng)水量大于設(shè)計流量時，可采用雙格運(yùn)行或三格運(yùn)行

11、起到蓄水作用。1 單格調(diào)節(jié)池設(shè)計設(shè)計流量 Q=8.4 m3/h ，停留時間 T=7.0 h ，采用穿孔管空氣攪拌，氣水比為 4:1（1）單格調(diào)節(jié)池有效容積V=QT=8.4 7.0=58.8 m32）單格調(diào)節(jié)池尺寸V2=0.5*(17+3.6)*0.129*0.4=0.53m3調(diào)節(jié)池平面形狀為矩形，其有效水深采用h2=3.0m,調(diào)節(jié)池面積為:F=V/ h2=58.8/3.0=19.6 m2池寬 B 取 4.0 m，則池長為L=F/B=19.6/4.0=4.9 m 取 L=5.0m保護(hù)高 hi=0.5m池總高 H=0.5+3.0=3.5m則單格調(diào)節(jié)池的尺寸為 5.0*4.0*3.5=70 m32

12、空氣管計算在調(diào)節(jié)池內(nèi)布置曝氣管，氣水比為4:1，空氣量為 QS=8.4 4=0.0094 m3/s。利用氣體的攪拌作用使來水均勻混合，同時達(dá)到預(yù)曝氣的作用?？諝饪偣?D 取 30mm 管內(nèi)流速 V1為V1在 1015m/s 范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求空氣支管 D2:共設(shè) 4 根支管，每根支管的空氣流量 q 為:q=Qs=0. 0094=0.00235m/s44V1=4QSD1240. 00943. 140. 032=13.3m/s支管內(nèi)空氣流速 V2應(yīng)在 510m/s 范圍內(nèi)，選 V2=8m/s,則支管管徑 D2為取 D=20mm 則 V=0-002B5=7.48m/s0.0202穿孔徑 D3：每根

13、支管連接兩根穿孔管，則每根穿孔管的空氣流量為qi=0.001175m/s,取 V=7m/s40. 001175V3= =6.65m/s0. 01523 孔眼計算孔眼開于穿孔管底部與垂直中心線成 45o 處，并交錯排列，孔眼間距 b=100mm 孔徑=2mm,穿孔管長一般為 4m 孔眼數(shù) m=74 個，則孔眼流速 v 為q10. 001175V= =220. 7850. 0022m4八、MBR 也設(shè)計數(shù)量：1 座構(gòu)筑物：鋼砼結(jié)構(gòu)池容積：4.3X4.3X3.5mD=40.=0.0146m.取 D=15mm 則 M 為=5.06m/s74=0.0193m=19.3mm水力停留時間：5h(1) 膜組件

14、數(shù)量：1 組規(guī)格：2.8X0.51X2 m清洗：36 個月清洗一次(2) 曝氣系統(tǒng)數(shù)量：1 套組成：羅茨風(fēng)機(jī)(2 臺，一用一備)、曝氣器、管路閥門等膜組件有效容積計算設(shè)計參數(shù)：a. MBR 進(jìn)水 BODS。=114 mg/Lb. 設(shè)計處理水流量 Qd=200 m3/dc. MBR 對 BOD 的去除率達(dá)到 95%98% 出水 BOI5Se 5.7 mg/L1. 膜組件選型本設(shè)計的膜選用日本久保田(Kubota)公司生產(chǎn)的液中膜，膜技術(shù)參數(shù)表如下:序號名稱特性參數(shù)1材質(zhì)聚氯乙烯2膜孔直徑0.4ym3過濾方式重力過濾/吸引過濾4最大過濾壓力重力過濾：12kpa/吸引過濾：20kpa5耐化學(xué)藥品性耐

15、酸耐堿性強(qiáng)（PH 值 212）6膜支架尺寸 510型寬X高X厚：490mrK1000mrH6mm7膜支架有效面積0.8 m2/ 張8膜通量0.4 0.8 m3/m2.d1.膜支架張數(shù)計算（按每天 24 小時運(yùn)行計算）n = Qd*n*t/24 寧 0.8=200 - 0.4 - 24/24 - 0.8= 625 張式中：n膜支架張數(shù)，張；n-膜通量，一般取 0.40.8 m3/m2.d ；t每天運(yùn)行時間，h；0.8膜支架有效面積，m /張同一膜生物反映器內(nèi)應(yīng)選同型號的膜組件，膜組件分為 AS 型、FF 型、ES 型三種:AS 形適用于大型市政排水處理FF 型適用于地埋式小型污水處理ES 型適用

16、于生活污水、工業(yè)廢水，是常用膜組件，尤其推薦作為中水回用處理工藝。故膜組件選用 ES200 （n=200）N=nn0=625- 200=3.12 組，取 4 組2. 膜生物反應(yīng)器池有效容積計算 :(1)按膜組件安裝尺寸計算ES200 平面布置尺寸為：4.3X4.3m,池深為 3.0m；膜生物反應(yīng)器有效容積 :V=4.3X4.3X3m3=55.5 m3取保護(hù)高度 0 .5m ,則總?cè)莘eV總=4.3X4.3X3.5m3=64.7 m3(2)取 BOD 容積負(fù)荷 N/為 1.0 kg/(m3.d)WBOD=5QdXS0X10-3= 200X114X10-3=23 kg.BOD5/d3V= WBOD六

17、 NV= 23 寧 1.0 = 23 m由于根據(jù) BOD 容積負(fù)荷算出的池有效容積小于膜平面布置所得的池容積，故 積及尺寸按膜組件安裝尺寸確定。3. 膜生物反應(yīng)器池所需空氣量計算( 1 )膜裝置洗凈所需空氣：MBRff 需鼓風(fēng)量 G = NXn。Xq = 800X123= 9.6 m/min式中：q-每張膜洗凈所需空氣量，一般為1015L/min( 2)生物處理所需空氣量：MBF 池容需氧量 OD= aLr + bSa= a Qd(S0- Se) +bVXf式中：a系數(shù)，一般為 0.421.0 ;b 污泥自身氧化需氧率，一般為 0.110.18 kgOJkgMLVSS d;Sa反應(yīng)器內(nèi) MLV

18、SS 勺量；VMBR 池容積，m3；XMBR 池內(nèi) MLSS 濃度取 12000mg/L;f 混合液 MLVSS/MLSS般為 0.70.8 ;OD= 200X0.5X(114 -6)X10-3+0.12X64.7X12X0.8= 10.8 + 74.5 =85.3kg.O2/d所需空氣量 :G = OD/(0.277e)= 85.3/(0.277X0.03)= 10265 m3/d =7.1 m3/min式中：e- 溶解效率，因水深、水溫、水壓級污泥濃度而異，一般為 0.020.05 ;由于生物氧化所需空氣量小于膜洗凈所需空氣量，鼓風(fēng)機(jī)勺選擇應(yīng)以膜洗凈所需空氣 量為依據(jù)，可選送風(fēng)量為 9.6

19、 m3/min 左右勺風(fēng)機(jī)或總風(fēng)量相同勺數(shù)臺風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。風(fēng)口 的壓力以池深為依據(jù)，本池深為 3.5m，考慮到風(fēng)管的阻力降，可取風(fēng)壓 P= 4000mm 水柱的 風(fēng)機(jī)。4. 池內(nèi)曝氣系統(tǒng)設(shè)計一般要求：曝氣管與膜組件下部距離一般為200300mm 不能低于 180 mm 崔玉川,劉振江, 張紹怡. 城市污水廠處理設(shè)施設(shè)計計算 M. 北京: 化學(xué)化工出版社 ,2004.排氣壓計算LrBOD 去除量，Lr= So- Se ;(1) 供風(fēng)管道沿程阻力以及局部阻力取曝氣干管管徑 DN1O0 每池采用一根干管與 22 支支管管安裝于池底(詳見圖紙)則干管空氣流速 V=q氣/A管=9.6/(3.14*0.0

20、1/4)=1222.9m/min=20.4m/s根據(jù)簡明管道工手冊，有管道沿程壓損 hf=RL 局部阻力損失 hj=0.3hf式中：R每米管長的沿程水力損失，Pa/m；L管長，m查圓形鋼板風(fēng)管的線解圖，取 R=52 Pa/m, L=10m,計算干管壓損hf=RL=52 10=520Pa, hj=0.3hf=156 Pa設(shè)計曝氣側(cè)管(支管)DN50,每支 2.0m,每池 22 支計算得曝氣支管壓損，查簡明管道工手冊取 R=592 Pa/m總 hf=nRL=26048 Pa,總 hj=0.3hf=7814.4 Pa(2) 曝氣器阻力采用 BSD-Q-192 球冠式微孔曝氣器，主要性能參數(shù)：曝氣器尺

21、寸D192X1 80mm適用工作空氣量0. 83ni/h 個服務(wù)面積0. 35 0. 8 m3/個氧利用率24 41%充氧能力O. 1 69 0. 294kg/h動力效率6. 58. 8kg02/kw. h阻力損失3200Pa、3Q 9.6 60按供風(fēng)量計算取 q=3m/（h 個）則n192（個）,q 3取 198 個，每支 198/22=9 個,平均縱橫分布于 MBR 也底。（3）曝氣器淹沒水頭設(shè)計 MBR 膜組件有效水深 3m,則水深壓力 3mHO=29.4kPa所以總排氣壓為0.52+0.156+26.05+7.81+29.4=63.9kPa曝氣鼓風(fēng)機(jī)的選擇：選擇 RC10（羅茨鼓風(fēng)機(jī),

22、主要參數(shù)如下:轉(zhuǎn)速r/mi n理論流升壓pa流量mVmin軸功率kw配套電機(jī)機(jī)組最大重量kg量m/min型號功率 kw250013.7868.610.517.5Y180L-2227305.出水系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)設(shè)計總流量Q=200mVd=8.4m3/h， 得好氧 MBF 出水流量 8.4m3/h ;水力停留時間取 20%卩 24X0.2=4.8h，取 5h,經(jīng)校核，5X8.4=42 m3v55.5 m3,可設(shè)計出水時間為 19h。根據(jù) MBF 也水深 3.5m，可確定吸程=3.5m,考慮 MBF 出水水質(zhì)較高，可以滿足中水回 用需要，確定抽吸泵的選擇：永嘉縣揚(yáng)子江泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的 GDF 型自吸泵

23、，具體性能如 下表所示。表 3-7 GDF 型自吸泵型號流量揚(yáng)程/m吸程/m轉(zhuǎn)速功率/kw電壓/v氣蝕余進(jìn)出口內(nèi)/(m3/h)量徑GDF50-82210528000.95220450數(shù)量：2 臺，一用一備;6.膜清洗系統(tǒng)設(shè)計圖 3.6 MBR 膜清洗系統(tǒng)示意圖MBR 膜清洗所需藥物如下表所示。表 3-8膜清洗藥劑表清洗對象藥劑種類藥劑濃度/%無機(jī)物鹽酸0.3 0.1有機(jī)物（藻類、細(xì)菌等）次氯酸鈉0.5 0.1有機(jī)物（蛋白質(zhì)、菌殘骸等）氫氧化鈉0.2 0.5MBR 青洗用泵選擇：揚(yáng)子江泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的 FPZ 型耐酸耐堿射流泵。表 3-9 FPZ 型耐酸耐堿射流泵型號型號進(jìn)口X出口 /(mm)

24、 (mm)流量/(m3/h)揚(yáng)程/m轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速/r/mi n吸程/m電機(jī)功率 P/kw32FPZ-11(D)30X303.411284050.757. MBR 池排泥設(shè)計理論上每日的污泥量(按 SS 去除率計算):W =QX(Co-Ci)/1OOO2(1-Po)式中：Q設(shè)計流量，mVdCo-進(jìn)水懸浮物濃度，mg/LCi-出水懸浮物濃度，mg/LPo- 污泥含水率，%取為 98%每日的污泥量計算得 V=200X(120-10)/(10002X(1 -0.98)=1.1 m3/d可以取為每天污泥產(chǎn)量 1.1m3/d，可用 40mm 排泥管，每天排泥一次，每次排泥 20min,每次排泥流量 0.000

25、9 m3/s。九、污泥濃縮池設(shè)計及計算1 污泥濃縮池設(shè)計說明污泥濃縮的主要目的是減少污泥體積， 以便后續(xù)的單元操作。污泥濃縮的操作方法有間歇式和連續(xù)式兩種。 通常間歇式主要用于污泥量較小的場合， 而連續(xù)式則用于污泥較大 的場合。污泥濃縮的方法有重力濃縮、氣浮濃縮、和離心濃縮，其中重力濃縮應(yīng)用最廣。 根據(jù)本次設(shè)計知整個工藝流程產(chǎn)泥量較小，因此選擇一個不帶中心管的間歇式重力濃縮池，其結(jié)構(gòu)如圖所示。其濃縮原理是污泥在重力濃縮池中，污泥依次通過自由沉降、絮凝沉降、 區(qū)域沉降、壓縮沉降的過程來脫去部分水分。即是通過自身重力來壓密的過程。污泥濃縮 池采用鋼混結(jié)構(gòu)圖 3.7 不帶中心管間歇式重力濃縮池示意圖

26、2 污泥濃縮池設(shè)計計算(1) 本次設(shè)計的污泥來源：a. 初沉池產(chǎn)生的剩余污泥；b. MBR 產(chǎn)生的剩余污泥。根據(jù)前面計算，產(chǎn)生的污泥流量為1.8+1.1=2.9m3/d(2) 污泥固體濃度 CC=1 P式中：C污泥固體濃度，kg/m3；P濃縮前含水率，取 P=96%污泥密度，=1000kg/m3。計算得：污泥固體濃度 C=(1-0.96)x1000=40kg/m3(3) 濃縮池面積 A式中：A濃縮池面積，m；V污泥量，m/d ；C污泥固體濃度，kg/m3；M濃縮池污泥固體負(fù)荷，取 M=30kg/(nf d)。計算得： 濃縮池面積 A=2.9*40/30=3.87 m2(4) 濃縮池直徑 D=(

27、4*3.87/3.14)1/2=2.22m(5) 濃縮池高度計算a.濃縮池工作部分高度 h1式中：hi濃縮池工作部分高度，mT濃縮時間，一般為 1016h，取 T=12h;V污泥量， m3/d ；A濃縮池面積， m2。計算得：濃縮池工作部分高度 h1=12*2.9/(24*3.87) =0.37mb.濃縮池有效水深 H1式中：H濃縮池有效水深，mhi濃縮池工作部分高度，mh2濃縮池超高，取 h2=0.3m；h3濃縮池緩沖層高度，取 h3=0.3m。計算得：濃縮池有效水深 H1=h1+h2+h3=0.37+0.3+0.3=0.97mc. 污泥斗深度 h4式中：h4污泥斗深度，mD濃縮池直徑， m；d污泥斗底部直徑，取 d=0.2m；泥斗側(cè)壁傾角，取60。計算得：污泥斗深度 h4=(2.22-0.2)*tan600/2=1.75md. 濃縮池總高度 H= H1+ h4=0.97+1.75=2.72m根據(jù)污泥濃縮池的設(shè)計規(guī)范,要求濃縮池總高度3m,設(shè)計 Hi =1.00m,h4=2.00m,設(shè)計濃縮池總高度 H= H1+ h4=1.00+2.00=3.00m(6) 污泥斗容積式中：V1污泥斗谷積，m；h4污泥斗深度， m；R污泥斗上部半徑，R=1.11mr污泥斗下部半徑， r=0.i0m。22污泥斗容積 Vi=3.i4*2.00*(i.ii2+i.ii*0.i0+0.i02)/3=