MBR污水處理工藝設計方案設計

1、MBR虧水處理工藝設計一、課程設計題目度假村污水處理工程設計二、課程設計的原始資料1、污水水量、水質(zhì)（1）設計規(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,自行確定設計水量。（2）進水水質(zhì)處理的對象為餐飲廢水和居民區(qū)生活污水。進水水質(zhì):項目CODBODSSpHNH-NTP含量 /(mg/L)150-25090-150200-24035-554-52、污水處理要求污水處理后水質(zhì)應優(yōu)于城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)(GB18921-2002項目BOD

2、SSpHNUNTP含量 /(mg/L)61050.53、處理工藝污水擬采用MBRT藝處理4、氣象資料常年主導風向為西南風5、污水排水接納河流資料該污水處理設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)狀進入該污水處理設施污水管端點的地面標高為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)(GB18921-20023給排水設計手冊4、給水排水快速設計手冊5 給水排水工程結(jié)構(gòu)設計規(guī)范(GB50069-20026. MBRS計手冊7 膜生物反應器一一在污水處理中的研究和應用顧國

3、維、何義亮編著8 簡明管道工手冊 第2版五、細格柵的工藝設計1. 細格柵設計參數(shù)柵前水深h=0.1m；過柵流速v=0.6m/s ;格柵間隙b細=0.005m；柵條寬度s=0.01m ;格柵安裝傾角a =60?。2. 細格柵的設計計算本設計選用兩細格柵，一用一備1) 柵條間隙數(shù)：-Qmax 'Sin :n 二bhv0.0035 sin60°，小門n細10.9,（取 n=11）細 0.005 0.10.6式中：n細格柵間隙數(shù)；Qmax最大設計流量，0.0035m3/sb柵條間隙，0.005 ;h柵前水深，取0.1mv過柵流速，取0.6/s ;a 格柵傾角，取 60?；2) 柵槽寬

4、度：B=s(n 1) + bn式中：b柵槽寬度，mB=O.O1X （11 1） + 0.005 X 11=0.155m （取 B=0.2m）3）過柵水頭損失：K取3B = .67（選用迎水、背水面均為半圓形的矩形）h2 =k'（S）43 s in： =3 1.67 0.01）43 06 si n600 =0.2m2 b 2g0.00519.626）柵前槽總高度：取柵前渠道超高h 1=0.3m柵前槽高 H=h+h仁0.1 + 0.3=0.47）柵后槽總高度：H =h h1 h2 口 a 02 F6m8）柵槽總長度：細格柵的柵前進水渠道漸寬部分長度L1：若進水渠寬B1=0.18m漸寬部分展

5、開角a 1 =20?，則此進水渠道內(nèi)的流速V1=0.6m/s,貝卩:B B2ta n20°=JJ8=0.03m2ta n20°4）細格柵與出水渠道連接處的漸窄部位的長度L2:L2 丄二 003 =0.0152 2 2L p L2 0.5 1.0匕 0.03 0.015 0.5 1.0041.8mtan600tan60°9）每日柵渣量:般為 m103 m3，細格柵取0.10卅103口3二 o.。2 叫 v0.2mQw 300 漢 0.10 w 01000* Kz 1000*1.5故采用人工清渣六、初沉池設計(1)沉淀區(qū)的表面積A:A=Qmax /qA=12.5/2=

6、6.25m2式中：a沉淀區(qū)表面積，m；Q max最大設計流量，nVh ；q表面水力負荷，m/(m2 h); 取q=2(2)沉淀區(qū)有效水深h2：h2=q th2=2*1.0=2.0m式中：h2沉淀區(qū)有效水深，m4.0 h。t沉淀時間，初沉池一般取 0.52.0 h ;二沉池一般取1.5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=Ah3V=6.25*2.0=12.5 m式中：v沉淀池有效容積，m。(4) 沉淀池長度L:L=3.6*4.5*1.0=16.2m式中：l沉淀池長度，mV 最大設計流量時的水平流速，mm/s 般不大于5mm/s取v=4.5mm/s

7、(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)；此例設計 n=1單斗排泥校核：L/B=16.2/0.4=40.5 > 4 (符合)L/h 2=16.2/2=8.1 >8 (符合)(7) 污泥區(qū)的容積Vv：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=Qax 24C0 -n' 100' T/1000r(10-p0)式中：C0沉淀池進水懸浮物濃度，mg/Ln 懸浮固體的去除率，取 n =50%T兩次排泥的時間間隔，d,初沉池按2d考慮r污泥容重

8、，Kg/m5,含水率在95%上時，可取1000 Kg/m3po污泥含水率，%取po=96V w=12.5*24*240*50%*100*2/1000*1000(100-96)=1.8 m3(8) 貯泥斗得容積“:0 5V1= (1/3 ) h7 Si+S+(Si S)'0 53V1=( 1/3 )281.44+0.16+(1.440.16) . =1.94m式中：V1貯泥斗得容積，m；s 1, s貯泥斗得上下口面積，m。2設計 S1=3.6*0.4=1.44mS 2=0.4*0.4=0.16mh 4/ =(3.6-0.4)*tan60? /2=2.8mh汕=(16.2+0.3-3.6)

9、*0.01=0.129m(9) 沉淀池的總高度H:H=h1+h2+ha+h4/ +h4HH=0.3+2+0.5+2.8+0.129=5.729m式中：h沉淀池總高度，mh 1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無機械刮泥設備時為0.5m，有機械刮泥設備時，其上緣應高出刮板0.3m；h/ 貯泥斗高度，mh汕一一梯形部分的高度，m(10) 貯泥斗以上梯形部分的污泥容積 V2:V2=0.5* (L1+L2)14Hb3V 2=0.5*(17+3.6)*0.129*0.4=0.53m式中：L1=16.2+0.3+0.5=17mL2=3.6mb=0.4m污泥斗和梯形

10、部分污泥容積3Vi+V2=1.94+0.53=2.47m七、調(diào)節(jié)池的設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7om/d，高峰期 又能達到300 m3/d，設計連續(xù)高峰水量的時長為 2d。該MBF工藝設備取用設計 流量為200 m/d。當出現(xiàn)連續(xù)高峰水量時，調(diào)節(jié)池可用來蓄水。但當出現(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施在最高水量或最低水量 的情況下都能正常運行。擬設計總體積為210m的調(diào)節(jié)池，分三格，每格設計體 積為70m。當水量小于設計流量時，調(diào)節(jié)池單格運行，當水量大于設計流量時， 可采用雙格運行或三格運行起到蓄水作用。i 單格調(diào)節(jié)池設計設計流量Q=8.4

11、 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3V=QT=8.4 7.0=58.8 m(2)單格調(diào)節(jié)池尺寸調(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:2F=V/ h 2=58.8/3.0=19.6 m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 m 2 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Q=8.4 x 4=0.0094 nVs利用氣體的攪拌作用使來水均勻混

12、合，同時達到預曝氣的作用。空氣總管D取30mm管內(nèi)流速V1為4Qs2二 D140. 0094=3. 140. 032=13.3m/sV在1015m/s范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求 空氣支管D:共設4根支管，每根支管的空氣流量q為:q=2 Qs =10. 0094 =0.00235m"/s44支管內(nèi)空氣流速V2應在510m/s范圍內(nèi)，選 匕=8m/s,則支管管徑D為=0.0193m=19.3mm取 D=20mm則 V2=40. 00235二 0.0202=7.48m/s穿孔徑D 孔眼計算 :每根支管連接兩根穿孔管，則每根穿孔管的空氣流量為q1=0.001175m/s,取 M=7m/sJ4 疋

13、0 001175D3=0.0146m.取 D3=15mm則 V?為 兀x 740. 0011753= =6.65m/s兀匯0. 015孔眼開于穿孔管底部與垂直中心線成 45。處，并交錯排列，孔眼間距 b=100mm,0. 001175=5.06m/s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V=2兀.20. 785 x 0. 0022 x 74m4八、MBR也設計數(shù)量：1座構(gòu)筑物：鋼砼結(jié)構(gòu)池容積：4.3 X 4.3 X 3.5m水力停留時間：5h(1)膜組件數(shù)量1組規(guī)格2.8 X 0.51 X 2 m清洗36個月清洗一次(2)曝氣系統(tǒng)數(shù)量：1套組成：羅茨風機（2臺，一用一備

14、）、曝氣器、管路閥門等膜組件有效容積計算設計參數(shù)：a. MBR進水 BODS。=114 mg/Lb. 設計處理水流量 Q=200 m3/dc. MBR對BOD的去除率達到95%- 98% 出水BOD&W 5.7 mg/L1. 膜組件選型本設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0.4 ym3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耐化學藥品性耐酸耐堿性強（PH值212）6膜支架尺寸510型寬X高X厚：490mrX 1000mX 6mm7膜支架有效面 積0.8 m2 /

15、張8膜通量320.4 0.8 m /m.d1. 膜支架張數(shù)計算(按每天24小時運行計算)n = Q d*n* t/24 寧 0.8=200 - 0.4 - 24/24 - 0.8= 62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 (no=200)N=n0=625十 200=3.

16、12組，取 4 組2. 膜生物反應器池有效容積計算：(1) 按膜組件安裝尺寸計算>D.3X >0JX>0.3X>ajx膜組件腕組件氣旅組杵膜組件Y>0 3¥>0 3YYESZOO平面布置尺寸為：4.3淪3池深為門糾®膜生物反應器有效容積：V=4.3X 4.3 X 3=55.5 m3取保護高度0.5m,則總?cè)莘eV 總=4.3 X 4.3 X 3.5=64.7 m33(2) 取 BOD容積負荷 2為 1.0 kg/(m .d)W BOD= QdXSX 10 = 200 X 114x10=23 kg.BOD5/d3 V= W bod# N= 2

17、3 寧 1.0= 23 m由于根據(jù)BOD容積負荷算出的池有效容積小于膜平面布置所得的池容積， 故MBR也容積及尺寸按膜組件安裝尺寸確定。3. 膜生物反應器池所需空氣量計算(1) 膜裝置洗凈所需空氣：MBR所需鼓風量 G = NXnX q = 800 X 123=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：需氧量 OD = aLr + bS a = a Q d (S 0- Se) +bVXf式中：a系數(shù)，一般為0.421.0 ;Lr BOD去除量，Lr= S 0- Se ;b 污泥自身氧化需氧率，一般為 0.110.18 kgO2/kgM

18、LVSS d;Sa反應器內(nèi)MLVSS勺量；VMBF池容積，m;XMBRfe內(nèi) MLSS&度取 12000mg/L;f混合液MLVSS/MLSS般為0.70.8 ;O d = 200 X 0.5 X (1146) X 10 + 0.12 X 64.7 X 12X 0.8=10.8 + 74.5 =85.3kg.O2/d所需空氣量：G = O d / (0.277e) = 85.3/(0.277 X 0.03)33=10265 m /d =7.1 m /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0.02 0.05 ;由于生物氧化所需空氣量小于膜洗凈所需空氣量，鼓風機的

19、選擇應以膜洗凈 所需空氣量為依據(jù)，可選送風量為 9.6 m3/min左右的風機或總風量相同的數(shù)臺 風機并聯(lián)運行。風口的壓力以池深為依據(jù)，本池深為 3.5m，考慮到風管的阻力 降，可取風壓P= 4000mm水柱的風機。4. 池內(nèi)曝氣系統(tǒng)設計一般要求：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.城市污水廠處理設施設計計算M.北京:化學化工出版 社,2004.排氣壓計算(1)供風管道沿程阻力以及局部阻力取曝氣干管管徑DN100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*0.01/4)=1

20、222.9m/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=0.3h f=156 Pa設計曝氣側(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)：曝氣器尺寸D192X

21、 1 80mm適用工作空氣量30. 83m/h 個服務面積0. 350. 8 m33根據(jù)設計總流量 Q= 200m/d=8.4m /h，得好氧 MBF出水流量8.4m /h ;水力33停留時間取20%卩24X 0.2=4.8h，取5h,經(jīng)校核，5X 8.4=42 m< 55.5 m，可設計 出水時間為19h。根據(jù)MBF池水深3.5m,可確定吸程>=3.5m,考慮MBF出水水質(zhì)較高，可以/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按供風量計算取q=3n3/（h 個）則n =Q=嚀

22、6;刊92 （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曝氣鼓風機的選擇：選擇RC100羅茨鼓風機，主要參數(shù)如下:轉(zhuǎn)速r/mi n理論流 量m/min升壓pa流量 nVmin軸功率kw配套電機機組最 大重量kg型號功率kw250013.7868.610.517.5Y180L-2227305.出水系統(tǒng)設計滿足中水回用需要，確定抽吸泵的選擇：永嘉縣揚子江泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的GDF型自吸泵,具體性能如下表

23、所示= 表3-7 GDF型自吸泵型號流量3/(m /h)GDF50-82210數(shù)量：2臺,I tr 揚程/m吸程/mOr28000.95CO2206.膜清洗系統(tǒng)設計轉(zhuǎn)速f功率/kw電壓/v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/%無機物鹽酸0.3 0.1有機物（藻類、細菌等）次氯酸鈉0.5 0.1有機物（蛋白質(zhì)、菌 殘骸等）氫氧化鈉0.2 0.5MBR青洗用泵選擇：揚子江泵業(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口X出口/(mm) (mm)流量/3(m/h)揚程/m轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速/r

24、/mi n吸程/m電機功率P/kw32FPZ-11(D)30 X 303.411284050.757. MBR池排泥設計理論上每日的污泥量(按SS去除率計算)：2W =QX (0)/1000 (1-P o)式中：Q設計流量，mVdC o - 進水懸浮物濃度，mg/LC i -出水懸浮物濃度，mg/LP o - 污泥含水率，% 取為98%每日的污泥量計算得 V=200X (12010)/(1000 X (10.98)=1.1 m /d可以取為每天污泥產(chǎn)量1.1m3/d，可用40mn排泥管，每天排泥一次，每次排泥20min，每次排泥流量 0.0009 m3/s。九、污泥濃縮池設計及計算1 污泥濃縮

25、池設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，其中重力濃縮應用最廣。根據(jù)本次設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2 污泥濃縮池設計計算(1) 本次設計的污泥來源：a. 初

26、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 r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，匸=1000kg/m3。計算得：污泥固體濃度 C=(1-0.96) x 1000=0kg/m3(3) 濃縮池面積AA心M式中：a濃縮池面積，m；V污泥量，mVd ;C污泥固體濃度，kg/m3 ；M濃縮池污泥固體負荷，取 M=30kg/(m d)。計算得：濃縮池面積 A=2.9*40/30=3.87 m 2(4)濃縮池直徑1/2D=(4*3.87/3.14)=2.22m(5)濃縮

27、池高度計算a.濃縮池工作部分高度mhiTV24A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，m/d ；a濃縮池面積，m。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HiHh1 h2 h3式中：h濃縮池有效水深，mh1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 H =h1+h2+m=0.37+0.3+0.3=0.97mc. 污泥斗深度h4, D _dh4tan：2式中：h4污泥斗深度，md濃縮池直徑，md污泥斗底部直徑，取d

28、=0.2m；.：泥斗側(cè)壁傾角，取:-60 °o計算得：污泥斗深度 h4=(2.22-0.2)*tan60j/2=1.75md. 濃縮池總高度 H= Hi+ h4=0.97+1.75=2.72m根據(jù)污泥濃縮池的設計規(guī)范，要求濃縮池總高度3m,設計H=1.00m,h4=2.00m.設計濃縮池總高度 H= Hi+ h 4=1.00+2.00=3.00m(6) 污泥斗容積V14 R2 Rr r23式中:1污泥斗容積，m；4污泥斗深度，mR污泥斗上部半徑，R=1.11m污泥斗下部半徑，r=0.10m o污泥斗容積 V1=3.14*2.00*(1.11 2+1.11*0.10+0.10 2)/3=2.83 m 3(7) 濃縮池總體積23V =2.83+1.00*3.14(2.22/2)=6.70m(8) 濃縮后污泥量匕(1 _Pt)式中：V2濃縮后污泥量，m/d ；V污泥量，mVd