某小区生活污水回用设计

1、 某小区生活污水回用 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师 2014年 6月25日 目录1. 设计概要21.1 设计资料21.1.1 水质21.1.2 废水处理要求21.2 工艺选择21.4 工艺说明41.4.1 进水41.4.2 集水池41.4.3 膜生物反应器5运行维护71.4.5 出水81.4.6 出水消毒91.4.7 清水池91.4.8 剩余污泥92.工程设备材料与评估92.1 设备表92.2 构筑物92.3 膜反应池内膜组件及填料102.4 工程评估：102.5 占地面积评估103.设计图纸113.1带基点工艺流程图11参考文献：111. 设计概要 1.1 设计资料1.1.1

2、水质污水水量（吨）BOD5（mg/l）CODCr（mg/l）SS色度PH150080010004003006.8最大设计水量Qmax=62.5m3/h 1.1.2 废水处理要求废水处理后需要达到生活杂用水水质标准（CJ/T48-1999）中所规定的标准。主要控制指标如下表项目色PH臭污染物（mg/l）COD BOD SS总大肠杆菌群指标<25无明显现象< 40<8<103个/L要求处理效率如下表：项目BODCODSS最小效率99%96%96.7% 1.2 工艺选择进水水质中BOD/COD=800/1500=0.53 B、C比较大，可以用生化处理。生化处理的方法有活性污泥

3、法和生物膜法。由于是小区生活污水，水量较小，地皮较少，还要达到回用水的高标准，所以传统的活性污泥法都不合适。传统的生物膜法的COD处理效率比较低，难以达到回用水标准。近年来，为了满足污水的再生与回用，国内外兴起了一种膜生物反应器（MBR），MBR具有高效，实用，节省占地面积和简化工艺等优点。此外，MBR具有传统活性污泥法工艺不能实现的优点：污泥龄（SRT）和水利停留时间(HRT)可完全分开，因此MBR可在低HRT和长SRT条件下运行避免了污泥流失问题。由于较长的SRT和膜的截留作用使得MBR工艺具有较高的污泥浓度，提高了处理效率，因此反应器的体积也较小。其中MBR又分为常规膜生物反应器（CMB

4、R）和复合式膜生物反应器（HMBR）。常规膜生物反应器就是在活性污泥法的基础上，用分离代替二沉池的泥水分离，出水水质较好，而复合式膜生物反应器是在常规膜生物反应器的基础上，在膜生物反应池内投加了填料，反应器内会同时存在两种类型的微生物：悬浮性微生物（活性污泥）和附着微生物（生物膜），从而使反应池内的污泥浓度降低，利于膜污染防治,出水水质好，色度低，SS基本没有，大肠杆菌群也基本监测不出。下表为传统活性污泥法与膜生物反应期的比较：优势传统活性工艺MBR工艺运行管理方便高污泥负荷下会出现污泥膨胀现象，使得泥水分离难，出水不达标。用膜吸作用进行泥水分离，污泥膨胀不会影响泥水分离，运行方便占地面积小传

5、统的活性污泥工艺的活性污泥浓度教低，需要二沉池，占地面积大污泥浓度较高，不需要生化沉淀池，大大减少了占地面积和土建投资处理水质稳定处理后出水水质的好坏同组成活性污泥的微生物的种类、数量。出水水质不稳定。能够截留几乎所有生物，尤其是针对难以沉淀的增值速度慢的微生物，使污泥的训化、增量的过程大大缩短。抗冲击能力得以加强，处理水质稳定。HMBR 中膜对有机物的去除机理主要概括为以下三个方面的内容 :第一，膜孔的机械和筛滤的作用; 第二，膜孔以及膜表面对污染物的吸附作用; 第三，膜表面形成的凝胶层对污染物有筛滤、吸附的作用。 膜对溶解性有机物的降解去除，一个是通过膜孔的本身对这些有机物的的截留;二是通

6、过了膜组件中膜孔以及膜表面的吸附的作用;三则是通过了表面形成的沉积层的筛滤和吸附的作用对溶解性的有机物的去除。对于溶解性的有机物中的分子量相对大于膜的截留的分子量的大分子性的有机物的去除则主要要依靠膜的筛滤作用，而膜孔和膜的表面以及膜表面的沉积层的吸附和筛滤的作用对大量的分子量相对小于膜的孔径的有机物的去除起着主要作用。膜组件有效的提高了膜生物反应器整体的稳定性，这主要是由于滤膜的表面的孔径的大小是一定的，它对污染物质的机械截留的作用不受进水的各种变化而变化，提高了整个反应器系统的抗冲击负荷的能力。此外，微生物和一些大分子的难降解的有机物因为膜的截留作用而被留在了反应器内，这样它们在反应器里的

7、停留的时间就相对较长，也就增加了微生物和有机物之间相互接触作用的时间，从而使处理单元中的难降解的物质有充分的时间得以氧化分解，提高了出水的水质 1.3 工艺流程图：清水池集水池膜生物反应器 膜清洗 进水 泵提升 消毒 供水 剩余污泥1.4 工艺说明1.4.1 进水由于该污水是小区的生活污水，都是经过化粪池停留一定时间后才处理的水，化粪池本身就是一个预处理池子，起到沉淀等作用，所以从化粪池抽出来的污水比较少无机颗粒，无需再处理就可以直接进水。1.4.2 集水池用于临时贮存从化粪池抽上来的污水，集中供给下一构筑物，便于连续进水。设计参数为：停留时间T=4h设计尺寸：池子容积V=62.5*4=251

8、m3，取250 m3，长*宽*高=7*7*5m1.4.3 膜生物反应器 影响膜生物反应器对有机物的去除效率的二因素有活性污泥浓度，水利停留时间及溶解氧浓度。活性污泥浓度不能过大，也不能过小，常在10-20g/L之间，取15g/L。因为污泥浓度小了，微生物就少，处理效率低，活性污泥浓度大了，容易导致膜污染，加大清洗膜的费用。下图为停留时间对有机物去除率的影响：由上图可知，随着停留时间的增大，有机物的去除率先增大后减小，因为一开始，停留时间增加，可以增大污泥含量，使具有活性的微生物量增加，但是随着停留时间的继续增大，会造成膜生物反应器的污泥含量过高，微生物会因为食物不足而死亡，最终降低系统对污染物

9、的去除效率。从图可知，当停留时间为7h时，COD的去除效率醉倒。为98.04%所以设计参数：以停留时间算，停留时间为T=7h则膜生物反应器的有效容积为V=62.5*7=437.5 m3 池子尺寸为：长*宽*高=8*8*7m。膜生物反应器分两个区，一个用于挂填料，一个用于放膜组件 （1）填料挂填料的作用是使微生物附着在填料上，形成生物膜，降低膜反应器内的污泥浓度。填料的选择为柔性聚亚胺酯填料，挂膜效果较好，强度大，抗冲击性强。（2）膜组件膜组件是所有膜分离技术或装置的核心部分。在将膜组装成结合构建的过程中，无论膜还是膜组件都必须考虑若干经济技术因素，这些因素与膜制作技术和组件的构造等密切相关。一

10、些重要的经济技术因素列举如下： 膜的要求 A 、 高通量、高选择性、耐污染。B 、 具有一定机械强度（或力学稳定性）和热稳定性C 、 低造价、制造方法可重复、能装载成高填充密度的组件。 膜组件的要求 a 、 运行稳定。相对良好的机械的稳定性、化学的稳定性和热稳定性。 b 、 造价低廉。装填密度大、制造成本低、膜的更换费用尽可能低。 c 、 耐污染。混合效果良好的液流、压力损失小、容易清洗。d、 低能耗。本工艺选取中空纤维膜中空纤维膜与平板膜的比较如下：名称过滤面积清洗所需曝气量费用中空纤维膜较大易于反清洗较少较便宜平板膜较小不易于反清洗较多较贵膜组件数量选用2组膜组件，运行时，一个氮源停止了（

11、如进行反冲洗），另一个还能继续工作。（3膜组件的安装方式内置式膜组件的安装方式也可以影响出水水质。安装方式有两种，一种是外置式，另一种是内置式。外置式是把膜组件单独放在膜生物反应器外；内置式是把膜组件放在膜生物反应器内。本工艺选取内置式。下表内、外方式的比较：方式占地面积操作压力清洗截留方式内置式较小0.0030.03MPa方便污泥在膜的外面，容易脱落，不容易导致堵塞外置式较大0.10.5MPa不方便污泥在膜的里面，不容易分离，膜容易堵塞(4) 曝气方式及曝气量溶解氧是膜生物反应池的主要影响因素。溶解氧不足、或过量都会导致微生物生存环境恶化，影响出水水质。合适的曝气量既能满足微生物生存的需氧量

12、，又足以把膜组件外生物膜吹脱，防止膜污染。研究表明，连续曝气的气水比为30：140:1，本工艺选取40:1。用罗茨鼓风机提供气量。采用大气泡曝气，可以提高湍流度，产生较大的剪切力，利于膜面冲刺，降低膜污染。（5）过滤方式采用恒流过滤：用抽吸泵负压抽吸作用提供过滤所需要的驱动压力，选用流量恒定的方式运行，出水流量稳定。1.4.4运行维护膜的污染问题在膜生物反应器在运行的过程中是不可避免的，如果膜污染问题严峻，水通量严重衰减，要依靠更换膜组件来恢复膜生物反应器的运行，增加水通量，这显然是非常不经济的措施。为了缓解膜污染的程度，可以通过对原水进行适当的预处理以及定期对反应器中的膜组件进行清洗。对原水

13、进行适当的预处理后可以有效的减缓膜的污染的程度和过程，使得水通量的衰减程度降低，但是系统运行时间还在增加，膜组件受到的污染还是会与日俱增，运行时间超过一定限度之后，由于膜孔道的堵塞越来越严重，膜的通透的能力也越来越低，系统的操作压力也随着膜的通透能力的降低而增大。依靠物理清洗和化学清洗则可以保证系统内的膜组件拥有较长的寿命。 膜清洗的目标是清除膜表面的覆盖层恢复或提高膜的水通量，可以将膜清洗看作是膜污染的逆过程。膜清洗的方式要分为物理清洗和化学清洗两种。 物理清洗:用机械的方法将吸附在膜表面的污染物质去除，一般不破坏污染物的分子结构。大多情况下用水流经膜表面，要求是低压、高速，水流流经膜的两侧

14、，此时关闭系统的出水阀门，关闭出水阀门后，系统的透膜压力变为零。膜表面的沉积物由于膜表面的水力流动所产生的巨大的剪切力而从膜表面脱落下来。 化学清洗:化学清洗能够破坏污染物的分子结构或改变污染物与膜分子间的吸引力，所以特别适用于吸附性污染的情况。化学清洗剂必须满足化学性质稳定、使用安全、价格低廉和容易清洗等要求，而且清洗剂应当足够有效的溶解、去除沉积在膜表面的绝大多数的污染物质，同时又不要损坏膜表面。但是化学清洗有缺点，就是有可能引入新的污染物。如浸没式膜生物反应器，虽然用含氯的清洗溶液清洗即可以提高膜的水透率，但是，由此产生了出水中有机氯化物含量升高的问题。此外，化学药剂如果操作处理不妥时可

15、能会对工人的健康、安全等造成或大或小危害。化学清洗的方法所采用的各种清洗剂种类繁多，包括酸、碱、表面活性剂、鳌合剂、氧化剂和还原剂等。对系统进行化学清洗的过程中可用 1%草酸清洗，次氯酸钠常用浓度为 0.5%一 1%(质量)。本工艺采用物理与化学相结合，使用在线清洗的方法，即每隔0.5h用处理后的水加低浓度（0.3%）化学药剂进行反冲洗，隔一段时间,当膜间压差超过30kPa时，用浓度大点（1.5%）的化学药剂清洗，化学药剂用次氯酸钠。这样可以减少化学药剂的使用，减轻回用水的氯的污染。清洗的方法是：通过计量泵加药，把药和反冲洗水混合均匀。然后停止过滤运行，关闭透水阀门（保留连续曝气），打开反冲洗

16、泵，清洗2分钟1.4.5 出水 HMBR对色度的处理有较好的效果，下图为HMBR对色度的处理效果。由上图可以看出，尽管进水的色度有交大的波动，出水的色度基本都是可以达到回用水的标准。另外，实验证明，系统对SS的去除率也很高，基本捡测不出来1.4.6 出水消毒本工艺自身出水的大肠杆菌群就低，所以可以在出水管道上安装紫外消毒就可以。1.4.7 清水池用于贮存处理好的水，便于对外供水。设计尺寸为：长*宽*高=5*4*4m1.4.8 剩余污泥本工艺的剩余污泥量很少，基本不用排泥。减少污泥处理设施。2.工程设备材料与评估2.1 设备表名称型号数量（台）价格（元）总价格（万元）提升泵150WLZ-5.44

17、5000*418罗茨鼓风机3L14WD230000*2真空抽吸泵ZF-2250000*22.2 构筑物名称数量（座）尺寸（长*宽*高/m）投资（元）总投资（万元）集水池17*7*510000025膜生物反应池18*8*7100000清水池15*4*4500002.3 膜反应池内膜组件及填料名称一次投资（元）聚丙烯中空纤维膜组件10000柔性聚亚胺酯填料5000次氯酸钠10002.4 工程评估：如下表：项目投资（万元）年更新及维修费用（万元）构筑物255设备185材料10其他小的设备大概需要20万。所以第一年大概的投资费用为100万每年的设备维修与更新及其他费用需要30万。电费每年需要10万请3个工人，共需要10万的年薪。回用的水可以供给小区洗车，绿化等2.5 占地面积评估构筑物集水池膜生物反应池清水池办公室道路及绿化占地面积7*7=498*8=645*4=203*3=950总占地面积1923.设计图纸3.1带基点工艺流程图参考文献：1 薛姣姣.改装MBR工艺对处理城市污水的特性研究D.环境科学，太原理工，2011.2 高延林，胡津利.MBR法生活污水回用处理.科技传播，2011年11期.3 周理君，曾石 ，杨奕，池晓峰.生活污水回用工程MBR工艺设计及运行.污染防治技术，2010年05期.4 高军锋，毛玉虹.膜反