MBR污水处理工艺设计说明书

1污水处理工艺设计一、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，初步统计高峰期水量约为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：项目含量/(mg/L)2、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》项目含量/(mg/L)污水拟采用MBR工艺处理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2三、工艺流程图进水进水格栅初沉池调节池MBR反应池出水图1工艺流程图2.《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB18921-2002)5.《给水排水工程结构设计规范》(GB50069-2002)7.《膜生物反应器——在污水处理中的研究和应用》顾国维、何义亮编著五、细格栅的工艺设计(1)栅前水深h=0.1m;3Qmax最大设计流量，0.0035m³/s1栅前水深，取0.1mv过栅流速，取0.6/s;α——格栅倾角，取60;B=s(n-1)+bnS—_格条宽度，取0.01m。B=0.01×(11-1)+0.005×11=0.155m;(取B=0.2m)3)过栅水头损失：β=1.67(选用迎水、背水面均为半圆形的矩形)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：H=h+h.+h=0.1+0.3+0.2=0.6m8)栅槽总长度：细格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度L₁:若进水渠宽B₁=0.18m渐宽部分展开角α₁=20,则此进水渠道内的流速V₁=0.6m/s,则：4故采用人工清渣六、初沉池设计(1)沉淀区的表面积A:A=12.5/2=6.25m²(2)沉淀区有效水深h₂:h₂=q:th₂=2*1.0=2.0m 沉淀时间，初沉池一般取0.5～2.0h:二沉池一般取1.5～4.0h。沉淀区的有效水深h₂通常取2.0～4.0m。取t=1.0h(3)沉淀区有效容积V:V=6.25*2.0=12.5m³5(4)沉淀池长度L:L=3.6v·tV最大设计流量时的水平流速，mm/s,一般不大于5mm/s。取v=4.5mm/s(5)沉淀池的总宽度B:B=A/L(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L/h₂=16.2/2=8.1>8(符合)(7)污泥区的容积Vw:对于已知污水悬浮固体浓度与去除率，污泥区的容积可按下式计算：n悬浮固体的去除率，取η=50%T——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1000Kg/m³po——污泥含水率，%;取po=96Vw=12.5*24*240*50%*100*2/[1000*1000(100-96)]=1.8m³(8)贮泥斗得容积V₁:V₁=(1/3)·h₄′[S₁+S₂+(S₁·S₂)⁵]V₁=(1/3)·2.8[1.44+0.16+(1.44:0.16)°5]6设计S₁=3.6*0.4=1.44m²S₂=0.4*0.4=0.16m²h₄'=(3.6-0.4)*tan60/2=2.8mh₄"=(16.2+0.3-3.6)*0.01=0.129m(9)沉淀池的总高度H:H=0.3+2+0.5+2.8+0.129=5.729mh沉淀区的有效水深，m;h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;(10)贮泥斗以上梯形部分的污泥容积V₂:V₂=0.5*(L₁+L₂)·h₄"·bV₂=0.5*(17+3.6)*0.129*0.4=0.53m³L₂=3.6mb=0.4m污泥斗和梯形部分污泥容积V₁+V₂=1.94+0.53=2.47m³七、调节池的设计由于本例是旅游区，污水量季节性变化大，淡季时水量低于70m³/d,高峰期又能达到300m²/d,设计连续高峰水量的时长为2d。该MBR工艺设备取用设计流量为200m³/d。当出现连续高峰水量时，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1.单格调节池设计(1)单格调节池有效容积V=QT=8.4×7.0=58.8m³(2)单格调节池尺寸调节池平面形状为矩形，其有效水深采用h₂=3.0m,调节池面积为：F=V/h=58.8/3.0=19.6m²池宽B取4.0m,则池长为L=F/B=19.6/4.0=4.9m取L=5.0m保护高h₁=0.5m池总高H=0.5+3.0=3.5m2.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Q₅=8.4×4=0.0094m³/s。利用气体的搅拌作用使来水均匀混合，同时达到预曝气的作用。空气总管D₁取30mm,管内流速V₁为V₁在10～15m/s范围内，满足规范要求空气支管D₂:共设4根支管，每根支管的空气流量q为：支管内空气流速V₂应在5～10m/s范围内，选V₂=8m/s,则支管管径D₂为取D₂=20mm,8穿孔径D₃:每根支管连接两根穿孔管，则每根穿孔管的空气流量为3.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φ=2mm,穿孔管长一般为4m,孔眼数m=74个，则孔眼流速v为数量：1座构筑物：钢砼结构水力停留时间：5h(1)膜组件清洗：3～6个月清洗一次(2)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a.MBR进水BODsSo=114mg/Lc.MBR对BODs的去除率达到95%～98%,出水BODsSe≤5.7mg/L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9序号名称特性参数材质聚氯乙烯2膜孔直径0.4μm3过滤方式重力过滤/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：490mm×1000mm×6mm7膜支架有效面积0.8m²/张8膜通量0.4～0.8m³/m².d1.膜支架张数计算(按每天24小时运行计算)n=Qa÷n÷t/24÷0.8 0.8膜支架有效面积,m²/张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故膜组件选用ES200(no=200)N=n÷no=625÷200=3.12组，取4组2.膜生物反应器池有效容积计算：(1)按膜组件安装尺寸计算膜生物反应器有效容积：V=4.3×4.3×3m³=55.5m³取保护高度0.5m,则总容积(2)取BODs容积负荷Nv为1.0kg/(m³.d)WBops=Qa×So×10³=200×114×10³=23kg.BOD₅/dV=Wgops÷Ny=23÷1.0=23m³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.膜生物反应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×no×q=800×12式中：q——每张膜洗净所需空气量，一般为10～15L(2)生物处理所需空气量：b——污泥自身氧化需氧率，一般为0.11～0.18kgO₂/kgMLVSS·d;XMBR池内MLSS浓度取12000mg/L;=10.8+74.5=85.3kg.O₂/dG=Op/(0.277e)=85.3/(0.277×0.03)=10265m³/d=7.1m³/min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9.6m³/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。一般要求：曝气管与膜组件下部距离一般为200～300mm,不能低于180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(详见则干管空气流速V=q/A=9.6/(3.14*0.01/4)=1222.9m/min=20.4m/s根据《简明管道工手册》,有管道沿程压损h=RL,局部阻力损失h;=0.3hr。查圆形钢板风管的线解图，取R=52Pa/m,L=10m,计算干管压损采用BSD-Q-192球冠式微孔曝气器，主要性能参数：曝气器尺寸D192×180mm适用工作空气量0.8～3m³/h个服务面积氧利用率24～41%充氧能力0.169～0.294kgO₂/h动力效率6.5～8.8kgO₂/kw.h阻力损失设计MBR膜组件有效水深3m,则水深压力3mH₂O=29.4kPa0.52+0.156+26.05+7.81+29.4=63曝气鼓风机的选择：选择RC100罗茨鼓风机，主要参数如下：转速理论流量升压流量轴功率配套电机机组最大重量型号功率kw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：永嘉县扬子江泵业有限公司生产的虫余量虫余量进出口内径1型号流量/(m³/h)数量：2台，图3.6MBR膜清洗系统示意图MBR膜清洗所需药物如下表所示。表3-8膜清洗药剂表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：扬子江泵业有限公司生产的FPZ型耐酸耐碱射流泵。表3-9FPZ型耐酸耐碱射流泵型号型号进口×出口/流量/扬程/m转速转速/吸程/m电机功率P/57.MBR池排泥设计理论上每日的污泥量(按SS去除率计算):W=Q×(Co-C₁)/1000²(1-P₀)式中：C₀-----进水悬浮物浓度，mg/LPo-----污泥含水率，%,取为98%可以取为每天污泥产量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0.0009m³/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，而连续式则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，其结构如图所示。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部分水分。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=2.9m³/d(2)污泥固体浓度CP——浓缩前含水率，取P=96%;a.浓缩池工作部分高度h₁b.浓缩池有效水深H₁H₁=h₁+h₂+hh₁——浓缩池工作部分高度，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H₁=h₁+h₂+h₃=0.37+0.3+0.3=0.97mc.污泥斗深度h₄d污泥斗底部直径，取d=0.2m;a——泥斗侧壁倾角，取α=60°。d.浓缩池总高度H=H₁+h₄=0.97+1.75=2.72m=1.00m,h₄=2.00m,设计浓缩池总高度H=H₁+h₄=1.00+2.00=3.00m(6)污泥斗容积 污泥斗上部半径，R=1.11m;r——污泥斗下部半径，r=0.10m。(8)浓缩后污泥量V₂VP——浓缩前含水率，取P=96%;P出泥含水率，取P=94%。计算得：浓缩后污泥体积V₂=2.9*(1-0.96)/(1-0.94)=1.93m³/d。(9)排泥周期T=V1/V2=2.83/1.