MBR污水处理工艺设计说明书

1、MBR亏水处理工艺设计一、课程设计题目度假村污水处理工程设计二、课程设计的原始资料1、污水水量、水质1设计规模某度假村管理人员共有200人，另有大量外来人员和游客，由于旅游区污水水量季节性变化大，初步统计顶峰期水量约为300m3/d，旅游淡季水量低于70m3/d,常年水量为100 150m3/d,自行确定设计水量。2进水水质处理的对象为餐饮废水和居民区生活污水。进水水质工程CODBOD5SSpHNH3-NTP含量 /(mg/L)150-25090-150200-24035-554-52、污水处理要求污水处理后水质应优于?城市污水再生利用景观环境用水水质?(GB18921-2002工程BOD 5

2、SSpHNH3-NTP含量 /(mg/L)61050.53、处理工艺污水拟采用MBRT艺处理4、气象资料常年主导风向为西南风5、污水排水接纳河流资料该污水处理设施的出水需要回用于度假村内景观湖泊，最高水位为103米,常年水位为100米，枯水位为98米6厂址及场地现状进入该污水处理设施污水管端点的地面标高为109米三、工艺流程图f vfUm1'尸：二调节池jMBR反云;tl 出水f污泥浓缩池图1工艺流程图四、参考资料1. ?水污染控制工程?教材2. ?城市污水再生利用景观环境用水水质?(GB18921 -20023?给排水设计手册?4、?给水排水快速设计手册?5 ?给水排水工程结构设计标

3、准?(GB50069-20026. ?MBR设计手册?7 ?膜生物反响器在污水处理中的研究和应用?顾国维、何义亮编著8 ?简明管道工手册? 第2版五、细格栅的工艺设计1. 细格栅设计参数栅前水深h=0.1m ；过栅流速v=0.6m/s ；格栅间隙b细=0.005m ； 栅条宽度s=0.01m ；(5) 格栅安装倾角a =6?。2. 细格栅的设计计算本设计选用两细格栅，一用一备1)栅条间隙数：bhv° °5 Sin6000.005 0.10.6-10. 9,取 n=11式中：n细格栅间隙数Qmax 最大设计流量，0.0035m3sb 栅条间隙，0.005;h栅前水深，取0.1

4、mv过栅流速，取0.6/s ;a栅倾角，取60?；2栅槽宽度：B=s n 1 + bn式中：B栅槽宽度，m；S格条宽度，取0.01m。B=0.01 *11 1 + 0.005 X1=0.155m ；取 B=0.2m3 过栅水头损失：K取3B =1.67选用迎水、背水面均为半圆形的矩形2S、4 v2h2 k 一 3 sin 3 1.672b 2g6栅前槽总高度：取栅前渠道超高h1=0.3m栅前槽高 H1=h+h1=0.1+ 0.3=0.47栅后槽总高度：0.01、40.6203 sin 600 0.2 m0.00519.62°.3 0.2 .6 m8 栅槽总长度：细格栅的栅前进水渠道渐

5、宽局部长度 L1:假设进水渠宽B1=0.18m渐宽局部展开角a1 =20?，那么此进水渠道内的流速V1=0.6m/s, 那么：B B 0.2 0.182ta n20 ° 2ta n20 00.03m4)位的长度细格栅与出水渠道连接处的渐窄部L2：1 ?八3 0.0152 2 2L L L015501 2 5爲 OR O. 。 孟9每日栅渣量：Kz=1.5 wo般为 0.1-0.01 m0103m3103m3Qw 3000.10w 01000* Kz 1000*1.5故采用人工清渣六、初沉池设计(1) 沉淀区的外表积A :A=Q max /qA=12.5/2=6.25m 2式中：A沉淀

6、区外表积，m2;Q max - 一-最大设计流量，m3/h ；q外表水力负荷，m3/(m2h);取q=2(2) 沉淀区有效水深h2:h2=q t h2=2*1.0=2.0m式中：h2-沉淀区有效水深，m；t 沉淀时间，初沉池一般取0.5? 2.0 h ;二沉池一般取1.5? 4.0 h。沉淀区的有效水深h2通常取2.0? 4.0 m。取t=1.0h(3) 沉淀区有效容积V :V=A ? h23V=6.25*2.0=12.5 m 3式中： V 沉淀池有效容积， m3 ( 4)沉淀池长度 L ：L=3.6v t-L=3.6*4.5*1.0=16.2m式中：L沉淀池长度，m;mm/s ， 般不大于5

7、mm/s 。取V 最大设计流量时的水平流速，v=4.5mm/s (5) 沉淀池的总宽度 B：B=A/L B=6.25/16.2=0.4m式中：B沉淀区的总宽度，m(6) 沉淀池的数量 n：n=B/b式中：n沉淀池数量或分格数；此例设计 n=1单斗排泥校核： L/B=16.2/0.4=40.5 > 4 (符合) L/h2=16.2/2=8.1 >8 ( 符合)( 7) 污泥区的容积 Vw： 对于污水悬浮固体浓度与去除率，污泥区的容积可按 下式计算：Vw=Qmax 24 co n，100 ? T/1OOOr-p0O式中：Co沉淀池进水悬浮物浓度，mg/Ln 浮固体的去除率，取 n =5

8、0%两次排泥的时间间隔，d, 初沉池按 2d 考虑r污泥容重，Kg/m3,含水率在95%以上时，可取1000 Kg/m 3po污泥含水率，% ;取po=96Vw=12.5*24*240*50%*100*2/1000*1000(100-96)=1.8 m( 8) 贮泥斗得容积 V1：V1=(1/3) h4S1+S2+(S1 S2)0.5V1=(1/3) 2.81.44+0.16+(1.440.16) 0.5=1.94m 3 式中： V1 贮泥斗得容积， m3;S1，S2 贮泥斗得上下口面积， m2。设计 S1=3.6*0.4=1.44m 2S2=0.4*0.4=0.16m 2h4=(3.6-0.

9、4)*tan60? /2=2.8m h4=(16.2+0.3-3.6)*0.01=0.129m( 9) 沉淀池的总高度 H：H=h1+h2+h3+h4+h4 H=0.3+2+0.5+2.8+0.129=5.729m式中： H 沉淀池总高度， m；hi 淀池超高， m, 般取 0.3 m；h2 沉淀区的有效水深， m；h3 缓冲层高度， m, 无机械刮泥设备时为 0.5m ，有机械刮泥设备时， 其上缘 应高出刮板 0.3m ；h4/ 贮泥斗高度， m；h4" 梯形局部的高度， m。(10) 贮泥斗以上梯形局部的污泥容积 V2： V2=0.5* (L1+L2) h4H bV2=0.5*(

10、17+3.6)*0.129*0.4=0.53m 3式中： L1=16.2+0.3+0.5=17mL2=3.6mb=0.4m污泥斗和梯形局部污泥容积V1+V2=1.94+0.53=2.47m 3七、调节池的设计70m3/d，顶峰由于本例是旅游区，污水量季节性变化大，淡季时水量低于 期又能到达300 m3/d，设计连续顶峰水量的时长为 2d。该MBR工艺设备取用设 计 流量为200 m3/d。当出现连续顶峰水量时，调节池可用来蓄水。但当出现淡季 水量 时，调节池中的水又过少。 所以为了保证污水处理设施在最高水量或最低水量的情况下都能正常运行。拟设计总体积为 210m3的调节池，分三格，每格设计 积

11、为70m3。当水量小于设计流量时，调节池单格运行，当水量大于设计流量时采用双格运行或三格运行起到蓄水作用。1 ?单风格节池设计设计流量Q=8.4 m 3/h,停留时间T=7.0 h ,采用穿孔管空气搅拌，气水比为4:1(1)单风格节池有效容积V=QT=8.47.0=58.8 m 3(2)单风格节池尺寸调节池平面形状为矩形，其有效水深采用h2=3.0 m，调节池面积为：F=V/ h 2=58.8/3.0=19.6 m 2池宽B取4.0 m,那么池长为L=F/B=19.6/4.0=4.9 m 取 L=5.0m保护高h1=0.5m池总高 H=0.5+3.0=3.5m那么单风格节池的尺寸为5.0*4.

12、0*3.5=70 m 32 ?空气管计算在调节池内布置曝气管，气水比为4:1,空气量为Qs=8.4 4=0.0094 m 3/s用气体的搅拌作用使来水均匀混合，同时到达预曝气的作用。空气总管D1取30mm，管内流速V为4Qs 40.0094V1 =22 =13.3m/sD12 =3. 140. 03 2V1在10? 15m/s范围内，满足标准要求空气支管D2：共设4根支管，每根支管的空气流量q为：4=如=4 0.0094 =0.00235m3/s支管内空气流速V2应在5? 10m/s范围内，选V2=8m/s,那么支管管径D2为D2 =4q= 4N V2 0 00235=0.0193m=19.3

13、mm84取 D2=20mm,那么 V2=0. 00235=7.48m/s0. 020 2穿孔径D3：每根支管连接两根穿孔管，那么每根穿孔管的空气流量为qi=0.001175m 3/s,取 V3=7m/sD3 = -0.001175 =0.0146m.取 D3=15mm.贝U V3 为V3 =0.0011750. 0152=6.65m/s3 ?孔眼计算孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成 45。处，并交错排列，孔眼间距b=100mm,孔径=2mm穿孔管长一般为4m,孔眼数m=74个，那么孔眼流速v为0. 0011750. 785 0. 0025.06m/s办=八、MBR池设计数量：1座构筑物：钢砼结

14、构 池容积：4.3 43 >3.5m膜组件(1)数量规格清洗(2)水力停留时间：5h2.8 为 .51 )2 m3? 6个月清洗一次 曝气系统数量：1套 组成：罗茨风机(2台，一用一备)、曝气器、管路阀门等 膜组件 有效容积计算 设计参数:a. MBR 进水 BOD5 S。=114 mg/Lb. 设计处理水流量Qd=200 m3/dc. MBR 对 BOD5 的去除率到达 95%? 98%,出水 BODsSeW 5.7 mg/L1. 膜组件选型本设计的膜选用日本久保田(Kubota )公司生产的液中膜，膜技术参数表如下：序号名称特性参数1材质聚氯乙烯2膜孔直径0.4 ym3过滤方式重力过

15、滤/吸引过滤4最大过滤压力重力过滤：12kpa/吸引过滤：20kpa5耐化学药品性耐酸耐碱性强(PH值2? 12)6膜支架尺寸510型宽 > 高 >厚: 490m > 1000m > 6mm7膜支架有效面积0.8 m2 / 张8膜通量0.4 ? 0.8 m3/m2.d1.膜支架张数计算(按每天24小时运行计算)n = Qd*n 124 G8=200 G4 乞 4/24 <8= 625 张式中：n膜支架张数，张；n 膜通量，一般取 0.4? 0.8 m 3/m2d;t每天运行时间，h ；0.8 -膜支架有效面积，m2 /张同一膜生物反映器内应选同型号的膜组件，膜组件

16、分为AS型、FF型、ES型三种： AS形适用于大型市政排水处理FF型适用于地埋式小型污水处理ES型适用于生活污水、工业废水，是常用膜组件，尤其推荐作为中水回用处 理工乙。故膜组件选用ES200 ( no=200)N=n<!o=625 吃 00=3.12 组，取 4 组2. 膜生物反响器池有效容积计算：(1)按膜组件安装尺寸计算ES200平面布置尺寸为：4.3 M .3m,池深为3.0m ;膜生物反响器有效容积：V=4.3 >4.3 Bm3=55.5 m3取保护高度0.5m,那么总容积V 总=4.3 >.3 >.5m3=64.7 m 3(2)取 BOD5容积负荷 Nv 为

17、 1.0 kg/(m3.d)WBOD5= Qd>S0X10-3 = 200 H4XI0 -3 =23 kg.BOD 5/dV= Wbod5<Nv = 23 <0 = 23 m3由于根据BOD5容积负荷算出的池有效容积小于膜平面布置所得的池容积，故MBR池容积及尺寸按膜组件安装尺寸确定。3. 膜生物反响器池所需空气量计算(1)膜装置洗净所需空气：MBR 所需鼓风量 G = N >noxq = 800 12= 9.6 m 3 /min式中：q -每张膜洗净所需空气量，一般为 10? 15L/min(2) 生物处理所需空气量：需氧量 OD = aLr + bS a = a Q

18、d (S0- Se) +bVXf式中：a系数，一般为0.42? 1.0;Lr BOD 5 去除量， Lr= S。- Se；b污泥自身氧化需氧率，一般为0.11? 0.18 kgO 2/kgMLVSS ? d;Sa反响器内MLVSS的量；V MBR 池容积， m3;XMBR 池内 MLSS 浓度取 12000mg/L ;f混合液 MLVSS/MLSS，一般为 0.7? 0.8;OD = 200 20.5 2(114-6) 1 20-30.12264.721220.8= 10.8 + 74.5 =85.3kg.O 2/d所需空气量 :G = OD /(0.277e )= 85.3/(0.27720

19、.03)= 10265 m 3/d =7.1 m 3/min式中：e溶解效率，因水深、水温、水压级污泥浓度而异，一般为 0.02?0.05;由于生物氧化所需空气量小于膜洗净所需空气量， 鼓风机的选择应以膜洗净 所需空 气量为依据， 可选送风量为 9.6 m3/min 左右的风机或总风量相同的数台风 机并联运行。 风口的压力以池深为依据，本池深为 3.5m ，考虑到风管的阻力降， 可取风压 P= 4000mm 水柱的风机。4. 池内曝气系统设计一般要求：曝气管与膜组件下部距离一般为200? 300mm ，不能低于 180mm;崔玉川，刘振江,张绍怡城市污水厂处理设施设计计算M.北京:化学化工出

20、版 社,2004.排气压计算(1 )供风管道沿程阻力以及局部阻力取曝气干管管径 DN100 ，每池采用一根干管与 22 支支管管安装于池底 (详见 图纸)。 那么干管空气流速 V=q 气/A 管=9.6/(3.14*0.01/4)=1222.9m/mi n=20.4m/s根据?简明管道工手册?，有管道沿程压损hf=RL，局部阻力损失hj =0.3hf。式中：R每米管长的沿程水力损失，Pa/m;L 管长， m;查圆形钢板风管的线解图，取 R=52 Pa/m ，L=10m, 计算干管压损hf=RL=52X10=520Pa, hj=0.3h=156 Pa设计曝气侧管(支管)DN50，每支2.0m,每

21、池22支 计算得曝气支管压损，查?简明管道工手册?取 R=592 Pa/m总 hf=nRL=26048 Pa,总 hj=0.3hf=7814.4 Pa(2)曝气器阻力采用BSD-Q-192球冠式微孔曝气器，主要性能参数:曝气器尺寸D192X1 80mm适用工作空气量0. 8? 3m3/h 个效劳面积O. 35? 0. 8 m3/ 个氧利用率24 ? 41%充氧能力0. 1 69? 0. 294kg0 2/ h动力效率6. 5? 8. 8kg02/ kw . h阻力损失<3200Pa按供风量计算取q=3m3/ (h.个)贝In Q aa6-60 192 (个)，q取198个，每支198/2

22、2=9个，平均纵横分布于 MBR池底。(3 )曝气器淹没水头设计MBR膜组件有效水深3m,那么水深压力3mH2O=29.4kPa所以总排气压为0.52+0.156+26.05+7.81+29.4=63.9kPa曝气鼓风机的选择：选择RC100罗茨鼓风机,主要参数如下:转速r/mi n理论流量m3/min升压pa流量m3/min轴功率kw配套电机机组最大 重量kg型号功率kw250013.7868.610.517.5Y180L-2227305.出水系统设计根据设计总流量 Q = 200m3/d=8.4m3/h，得好氧MBR出水流量8.4m3/h;水力停留 时间取20%即24X) .2=4.8h,

23、取5h,经校核，5>8.4=42 m 3v55.5 m3,可设 计出水时间为 19h。根据MBR池水深3.5m，可确定吸程>=3.5m ,考虑MBR出水水质较高，可 以满足中 水回用需要，确定抽吸泵的选择：永嘉县扬子江泵业生产的GDF型自吸泵，具体性能如下表所示。表3-8膜清洗药剂表MBR膜清洗所需药物如下表所示清洗对象药剂种类药剂浓度/%无机物盐酸0.3 ? 0.1有机物藻类、细菌等次氯酸钠0.5 ? 0.1有机物蛋白质、菌残骸等氢氧化钠0.2 ? 0.5MBR清洗用泵选择：扬子江泵业生产的FPZ型耐酸耐碱射流泵表3-9 FPZ型耐酸耐碱射流泵型号型号进口沁出口/流量/扬程/转速

24、转速/吸程/电机功率P/mm(m3/h)mr/mi nmkw32FPZ-11(D)30X303.411284050.757. MBR池排泥设计表3-7 GDF型型号流量/(m3/h)GDF50-822化1余ft进出口内 彳仝4450数量：2台,6.0.95-220-tr吸程/m2800Or 转速f功率/kw电压/vJ"|sp1nr-hf d4LJf-F MLqO-3l u*11 1 111Lr" 1J M-Jp*图3.6 MBR膜清洗系统示意图 理论上每日的污泥量按SS去除率计算：W=Q Co-Ci/1OOO2 1-Po式中：Q设计流量，m 3/dCo -进水悬浮物浓度，m

25、g/LCl -出水悬浮物浓度，mg/LPo -污泥含水率，取为98%每日的污泥量计算得 W=20Q< (120-10)/(1000 2>(1-0.98)=1.1 m 3/d可以取为每天污泥产量1.1m 3/d，可用40mm排泥管，每天排泥一次，每次 排泥20min，每次排泥流量 0.0009 m 3/s。九、污泥浓缩池设计及计算1 ?污泥浓缩池设计说明污泥浓缩的主要目的是减少污泥体积，以便后续的单元操作。污泥浓缩的操作方法有间歇式和连续式两种。通常间歇式主要用于污泥量较小的场合，而连续式那么用于污泥较大的场合。污泥浓缩的方法有重力浓缩、气浮浓缩、和离心浓缩，其中重力浓缩应用最广。根

26、据本次设计知整个工艺流程产泥量较小，因此选择一个不带中心管的间歇式重力浓缩池，其结构如下图。其浓缩原理是污泥在重力浓缩池中，污泥依次通过自由沉降、絮凝沉降、区域沉降、压缩沉降的过程来脱去局部水分。即是通过自身重力来压密的过程。污泥浓缩池采用钢混结构。图3.7不带中心管间歇式重力浓缩池示意图2 ?污泥浓缩池设计计算(1)本次设计的污泥来源：a. 初沉池产生的剩余污泥；b. MBR产生的剩余污泥。根据前面计算，产生的污泥流量为1.8+1.1=2.9m 3/d(2) 污泥固体浓度 CC= 1 P式中：C污泥固体浓度，kg/m3;P 浓缩前含水率，取 P=96% ; 污泥密度， =1000kg/m 3

27、。计算得：污泥固体浓度 C=(1-0.96) T000=40kg/m 3(3) 浓缩池面积AA式中：AVCM浓缩池面积，m2;V 污泥量，m /d;C 污泥固体浓度，kg/m3;M -浓缩池污泥固体负荷，取 M=30kg/(m 2 d)计算得：浓缩池面积 A=2.9*40/30=3.87 m 2(4) 浓缩池直径 D=(4*3.87/3.14) 1/2=2.22m(5) 浓缩池高度计算a.浓缩池工作局部高度h1TV24A式中：h1 -浓缩池工作局部高度，m ；T 浓缩时间，一般为10? 16h，取T=12h;V-污泥量，m /d;A 浓缩池面积，m2。计算得：浓缩池工作局部高度h1=12*2.

28、9/(24*3.87) =0.37mb.浓缩池有效水深H1H1 m h2ha式中：H1浓缩池有效水深，m;h1浓缩池工作局部高度，m ；h2浓缩池超高，取h2=0.3m ;h3浓缩池缓冲层高度，取h3=0.3m计算得：浓缩池有效水深 Hi=hi+h2+h3=0.37+0.3+0.3=0.97mC.污泥斗深度h4, ?ta nh42式中：h4-污泥斗深度，m ；D浓缩池直径，m; d污泥斗底部直径，取 d=0.2m ;泥斗侧壁倾角，取 60 °计算得：污泥斗深度 h4=(2.22-0.2)*tan60 °/2=1.75md. 浓缩池总高度 H= H i+ h4=0.97+1.75=2.72m根据污泥浓缩池的设计标准，要求浓缩池总高度3m设计H1 =1.00m,h 4=2.00m,设计浓缩池总高度 H= H 1+ h4=1.00+2.00=3.00m(6) 污泥斗容积h 422V14 R Rr r3式中： V1污泥斗容积，m3;h4污泥斗深度，m ；R 污泥斗上部半径，R=1.11m ;r -污泥斗下部半径，r=0.10m。污泥斗容积 V1=3.14*2.00*(1.11 2+1.11*0.10+0.10 2)/3=2.83 m 3(7) 浓缩池总体积