【住宅小区中水回用工艺设计12000字（论文）】

住宅小区中水回用工艺设计摘要我国是一个水资源总量丰富，但人均淡水资源匮乏的国家，水资源的污染与匮乏已经制约了我国经济的发展和人民生活水平的提高，因此，中水回用也应得到关注。本次设计是住宅小区中水回用工艺设计。本设计住宅小区中水来源是城市污水处理厂出水，其特点有进水COD、BOD浓度较低，色度、大肠菌群数含量较高。通过水质水量分析，选取生物接触氧化工艺、SBR工艺、MBR工艺进行技术性和经济性的综合比较分析，最终选取出水水质好、操作简单、自动化程度高的MBR工艺。此工艺流程简单、占地面积小、截留功能好，能有效降低色度和大肠菌群数。保证出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002标准，最终回用于车辆清洗。本设计完成了工艺说明、设计计算，并完成了工艺流程图、平面布置图、高程图和主体设备的结构尺寸图的绘制。关键词：中水回用；MBR工艺；工艺说明；设计计算目录第一章绪论 第一章绪论1.1研究背景众所周知地球上的水资源数量巨大，但可以被人类日常生产生活所用的淡水资源却极其匮乏，仅占总水量的2.5%，其中约有70%的淡水资源被南北极及冰川雪山所覆盖，总淡水量的85%是难以被利用的，而我国人口数量基数大，人均水资源少之又少，因此，我国是一个水资源相当贫瘠的国家，水污染与匮乏已经严重制约了社会经济的发展和人民生活水平的提高。1.2国内外中水回用现状1.2.1国外中水回用现状发达国家对中水回用研究较早，国民的中水回用意识相对较强，美国、日本、英国等发达国家以及南非、以色列等严重缺水的国家，中水回用技术的普及程度非常长高。1、美国利用中水的历史始于1926年，但进展很慢；到20世纪中叶，形成雏形；截至1971年，已有300多家工厂开始利用中水作为冷却水和工业用水等方面；80年代开始，近30家工厂开始稳定使用处理后的城市污水。当前，实现有效利用处理后的污水城市有近350余座，62%中水用于农、工业、地下水回灌和景观娱乐；31.5%用于工业冷却，5%用于农业灌溉，1.5%用于渔业、娱乐等。目前没能实现将处理后的水直接提供饮用水或引入城市供水管网。2、以色列20世纪80年代末，已建成的污水处理厂就达到了200多座，对生活污水和城市污水的处理率分别为100%和72%；20世纪末，回收再利用的废水和污水量能够满足全国水资源需求的16%；进入21世纪，其城市污水的4/5都被回收利用。3、日本到2003年为止，日本国内的再生水处理站数量已达到216座之多，产生的回用水量约为2×108m3，城市污水回用率提升2%，回用水主要用于建筑群的冲厕用水、小区的消防、灌溉景观用水以及补充河道和地下水回灌。1.2.2国内中水回用现状到20世纪90年代中期我国已建成的中水处理设施就接近180多套，但由于运行维护的费用昂贵，为经济发展造成负担，所以已经建成的中水处理设施的实际运行率很低，比如深圳市的29套中水处理设施中实际上只有两套艰难地运行，北京的中水设施也仅有一半左右正常运行，由此可知，我国建成的中水回用系统基数本身不大，而真正地投入使用且正常运行的却寥寥无几[1]。1985年北京环境保护科学研究所建成了我国真正意义上的第一项中水工程；1992年大连建成我国第一个城市中水用于工业用水的城市中水回用工程。1990年天津纪庄子污水处理厂的二级出水里，每天有0.2万t经过纤维球过滤，消毒后回用于洗布和冲厕；每天有10万t经过消毒过滤后，回用于造纸和其它工业。2007年，南京仙恭新区城市中水处理厂建成，处理能力为5万t，目前为仙恭新区的各大高校、居民小区每日提供3.5万t的城市中水用于灌溉绿化、浇洒路面。1.3设计内容本设计污水经过深度处理达标后回用于车辆清洗。污水经处理水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002，深度处理水量为8000m3/d。进出水水质指标见表1-1表1-1进出水水质指标单位：色度（度）；大肠菌群数（个/L）；其他（mg/L）CODBOD阴离子表面活性剂氨氮色度（度）大肠菌群数（个/L）10030220（30）4010450100.5103031.4设计原则1、投资小、占地面积小、运转费用低为原则。2、设备运行稳定可靠、维护简单、操作方便。3、不产生二次污染1.5设计依据1、《中华人民共和国环境保护法》1998年12月26日颁布2、《建筑给水排水设计规范》GB50015-20093、《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-20024、《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002

第二章方案选择2.1住宅小区中水水源1、人们生产生活产生的优质杂排水（包括冷凝却水、洗浴排水、盥洗排水等不含冲厕排水、厨房排水）和杂排水（除冲厕排水以外的生活排水）2、住宅小区生活污水3、城市污水处理厂出水2.2中水水质特点1、优质杂排水：进水水质好、处理要求简单、处理设施造价低、处理后水质更加可靠。2、杂排水：有机物含量及油脂含量相比较较多、浊度相较高。3、城市污水处理厂出水：城市污水处理厂出水水质已达到国家污水排水排放标准，COD、BOD、SS等含量相较稳定。2.3中水回用途径目前，住宅小区中水回用可达到以下两个程度：一是达到饮用程度、二是达到非饮用程度。达到饮用程度处理工艺比较复杂，投资成本高，在我国甚至世界范围内该技术还不成熟，使用面积也不广泛，因此，大多数情况经中水处理厂可达到非饮用程度，出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002标准后用于小区绿化、道路喷洒、消防、车辆冲洗和冲厕用水[2]。2.4处理方法选择1、当进水水源是浓度相对来说较低、水质变化不大的优质杂排水时，通常采用物理化学处理方法。例如用结晶、吸附、萃取、电渗析等单项物理和化学相结合的方法使出水达标[3][4]。2、当凭借单纯物化处理方法不能使出水达标时，通常采用生物处理方法。常用生物处理方法有生物膜法和传统活性污泥法[5]。常用活性污泥法有生物接触氧化法、SBR工艺、MBR工艺[6]。本设计设计水量为8000m3/d较小，且阴离子表面活性剂、色度、大肠菌群数量较多。根据水质水量分析，本设计采用生物处理方法。选取生物接触氧化法、CASS工艺以及MBR膜生物反应器三种工艺进行比选2.5工艺比选2.5.1生物接触氧化法1、生物接触氧化工艺原理生物接触氧化池也称浸没式生物滤池、接触曝气法，其工作原理是由充氧的污水浸没填充在生物反应池的填料，生物膜布满填料，污水与生物膜充分接触，并且以一定的流速流经生物膜，利用生物膜上的微生物新陈代谢作用从而去除水中的有机物达到污水净化效果[7]。2、工艺流程生物接触氧化工艺流程如图2-1。调节池调节池水解酸化池生物接触氧化池二沉池吸附池消毒池污泥脱水机房进水剩余污泥出水泥饼外运回流污泥图2-1生物接触氧化池工艺流程图3、生物接触氧化法沿程去除效率生物接触氧化法沿程去除效率见表2-1。表2-1生物接触氧化法沿程去除率单位：色度（度）；大肠菌群数（个/L）；其他（mg/L）CODBOD阴离子表面活性剂氨氮色度大肠菌群数调节池进水10030225（30）40104出水10030225（30）40104去除率————————————水解酸化池进水10030225（30）40104出水8027225（30）40104去除率20%10%————————生物接触氧化池进水8027225（30）40104出水329.4524.540104去除率60%65%——85%————二沉池进水329.4524.540104出水329.4524.540104去除率————————————吸附池进水329.4524.540104出水329.450.54.516104去除率————75%——60%——消毒池进水329.450.54.516104出水329.450.54.516104去除率——————————100%总去除率68%68.5575%85%60%100%4、优点（1）BOD负荷高，处理效率高（2）无污泥回流、污泥膨胀问题，管理简单（3）占地面积相较小、耐冲击能力强、适应性好（4）污泥产生量小5、缺点（1）填料选择复杂（2）生物膜易堵塞，维护费用高（3）生物接触氧化池池体构造因填料设置而复杂6、适用性高浓度污水需要稀释后再处理。2.5.2SBR工艺1、SBR工艺原理SBR是序列间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。2、SBR工艺流程SBR工艺流程图如图2-2。调节池调节池水解酸化池SBR反应池二沉池池进水吸附池消毒池图2-2SBR工艺流程图3、SBR沿程去除效率SBR沿程去除效率见表2-2。表2-2SBR工艺沿程去除率单位：色度（度）；大肠菌群数（个/L）；其他（mg/L）CODBOD阴离子表面活性剂氨氮色度大肠菌群数调节池进水10030225（30）40104出水10030225（30）40104去除率————————————SBR反应池进水10030225（30）40104出水15324.524104去除率85%90%——85%40%——二沉池进水15324.524104出水15324.524104去除率————————————吸附池进水15324.524104出水15104去除率————75%——60%——消毒池进水15104出水150去除率——————————100%总去除率85%90%75%85%76%100%4、优点（1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。（2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。（3）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。（4）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。（5）反应池内存在DO、BOD浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。（6）SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。（7）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。（8）工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。5、缺点（1）自动化控制要求高。（2）排水时间短（间歇排水时），并且排水时要求不搅动沉淀污泥层，因而需要专门的排水设备（滗水器），且对滗水器的要求很高。（3）后处理设备要求大：如消毒设备很大，接触池容积也很大，排水设施如排水管道也很大。（4）滗水深度一般为1~2m，这部分水头损失被白白浪费，增加了总扬程。（5）由于不设初沉池，易产生浮渣，浮渣问题尚未妥善解决。6、适用性高低浓度污水都适用。2.5.3MBR膜生物反应器1、MBR工艺原理MBR工艺是膜分离技术与活性污泥法的有机结合工艺，微滤膜和超滤膜代替了二沉池，膜的截流功能使得污水固液分离，固态的污泥被截留在反应器中，液态水通过膜外排，污染物的去除效率大大提高，同时，在不同反应器区域内可以完成生物降解及生物脱氮、除磷，实现水质达标排放[8]。2、MBR工艺流程MBR工艺流程如图2-3。调节池调节池超滤装置MBR反应器消毒池污泥池进水出水污泥外运剩余污泥2-3MBR膜生物反应器流程图3、MBR沿程去除率MBR沿程去除率见表2-3。表2-3MBR沿程去除率单位：色度（度）；大肠菌群数（个/L）；其他（mg/L）CODBOD阴离子表面活性剂氨氮色度大肠菌群数调节池进水10030225（30）40104出水10030225（30）40104去除率————————————超滤装置进水10030225（30）40104出水51.5225（30）40104去除率95%95%————————MBR进水51.5225（30）40104出水624104去除率90%90%80%80%40%——消毒池进水624104出水6240去除率————————————总去除率99.5%99.5%80%80%60%100%4、优点（1）容积负荷率高，水力停留时间短[9]。（2）固液分离效果好，因此出水水质好。（3）操作方便，易实现自动化。（4）污水处理工艺简单，处理设备占地面积小。5、缺点（1）膜截留效果好，易造成膜污染[10]。（2.）膜制作成本高致工艺投资高。6、适用性高低浓度污水都适用[11]。2.5.4工艺确定经过沿程去除率的比选，本设计选取的生物接触氧化法、SBR工艺、MBR膜生物反应器三种工艺出水水质均可达到城市生活杂用水车辆冲洗标准，但本设计对阴离子活性剂、色度、大肠菌群数的去除率相对较高，综合考虑处理工艺复杂程度、处理设备占地面积大小及设施自动化要求等因素，最终选用去除效率更高、占地面积更小、处理设施自动化更高、易管理、启动快、处理后的污水没有异味的MBR膜生物反应器为此设计最终中水回用工艺。

第三章工艺说明3.1完整工艺流程本工艺由调节池、超滤装置、MBR反应池、消毒池和污泥池构成，完整工艺流程图如图3-1。调节池调节池超滤装置MBR反应池消毒池污泥池进水出水污泥外运剩余污泥图3-1完整工艺流程图3.2调节池1、作用本工艺设计水量较小，进水水质好，PH值为6-9，因此本调节池的作用为均匀水质和水量。2、类型调节池根据其池型形状可分为对角线调节池和圆形调节池。其特点见表3-1。表3-1调节池特点特点对角线调节池出水槽沿对角线方向设置，污水由左右两侧进入池内，经不同的时间流到出水槽圆形调节池池内设置许多折流隔墙，污水从调节池的起端流入，在池内来回折流，等量地投入池内前后各个位置。综合本设计水质水量分析，圆形不利于和其他单体共壁且占地面积大，因此本设计采用对角线调节池。3.3主处理单元主处理单元采用超滤装置和MBR工艺。3.3.1超滤装置1、作用去除绝小部分的BOD和COD，降低MBR膜污染。2、原理超滤膜筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。如图3-2。图3-2超滤装置原理图3、分类超滤装置根据其结构主要分为板框式、管式、卷式和中空纤维式，其分类见表3-2。表3-2超滤装置分类优点缺点板框式超滤装置1、装置牢固，适合在广泛的压力范围内工作；2、流道间隙大小可调，原水流道不易被杂物堵塞；3、具有可拆性，清洗方便；4、通过增减膜及支撑板的数量可处理不同水量。1、装置成本高2、仅适用于小规模的处理系统。管式超滤装置1、原液流道截留面积较大，不易堵塞；2、膜面的清洗比较容易，可化学清洗或擦洗。1、单位体积内膜的充填密度较低，占地面积大；2、膜管的弯头及连接件多，设备安装费时。卷式超滤装置结构紧凑，占地面积较小。1、进水预处理要求严格；2、对所用的膜强度要求较高，膜破损必须更换新的膜元件。中空纤维式超滤装置1、单位体积内有效膜面积最大；2、工作效率最高；3、占地面积小。1、膜的清洗较困难，只能用水力冲洗或化学清洗，不能用机械清洗；2、中空纤维膜损坏后要更换整个组件。本设计处理规模较小，因此选用板框式超滤装置。4、特性参数特性参数见表3-3表3-3超滤装置特性参数表名称特性参数膜种类中空纤维膜材料磺化聚醚砜单只膜面积50m2切割分子量80000Dalton纯水透量L/m2·hr·0.1MPa·25℃320纤维尺寸（内/外直径mm）0.7/1.0膜组件长度1560mm膜组件直径160mm使用寿命5年膜特点1、具有良好的截留性能和稳定的出水水质；2、使用寿命长达六年。3.3.2膜生物反应器1、作用去除大部分BOD、COD、阴离子表面活性剂、氨氮和少部分色度。2、运行原理运行原理如图3-3所示。图3-3膜生物反应器结构简图3、分类MBR反应器根据膜组件位置不同分为分置式MBR膜、一体式MBR膜、复合式MBR膜[12]，特点见表3-4表3-4膜生物反应器分类特点分置式MBR膜运行稳定；清洗方便,容易更换；产水量大。一体式MBR膜1、能耗较低；2、占地面组件容易被污染，不易清洗。复合式MBR膜复合式MBR膜也属于-体式MBR膜，跟-体式MBR膜不同的是，复合式MBR膜是在生物反应器里面加装填料。综上，本设计选用运行稳定，清洗方便,容易更换，产水量大的分置式MBR膜。4、MBR膜组架参数MBR膜组架参数见表3-5。表3-5膜组架参数表名称特性参数材质聚氯乙烯膜孔平均直径0.4μm过滤方式重力过滤最大过滤压力12KP耐化学药品性PH（2-12）膜支架尺寸（510型）宽×高×厚=490×1000×6mm膜支架有效面积0.8m2/张膜通量0.4-0.6m3/m2d5、MBR膜组件型号MBR膜组件型号见表3-6。表3-6膜组件型号膜组件类型膜组件支架张数（n）张/组膜组件面积（m2/组）ES（AS，FF）10010080ES（AS，FF）175150120ES（AS，FF）2002001606、MBR膜组件规格MBR膜组件规格见表3-7。表3-7膜组件规格型号长（mm）宽（mm）高（mm）干重（kg）最大重量（kg）ES10018305102000440870ES150218051020006501300ES2002800510200088017607、运行影响因素（1）温度温度升高，膜通量增大。膜生物反应器系统温度应该控制在15-35℃[13]。（2）操作压力活性污泥混合液特性不变，压力增加，膜通量增加；压力值一定，继续增大压力，膜通量不变，易造成膜污染[14]。（3）膜面流速压力较低，膜面流速不影响膜通量；压力较高，膜通量随着膜面流速的增加而增加。（4）MLSS一定膜面流速下，污泥浓度升高，膜通量下降[15]。（5）PHMBR反应器进水PH要控制在6-9。3.4消毒池1、作用去除大肠菌群，保证出水水质达标回用。2、消毒剂选择消毒剂分类见表3-8。表3-8消毒剂分类消毒剂优点缺点适用条件液氯1、效果可靠；2、投资设备简单；3、投量准确；4、价格便宜。氯化形成的余氯及含某些氯化合物低浓度时对水生物有余害。大、中规模的污水处理厂。漂白粉1、投加设备简单；2、价格便宜。同液氯缺点外，尚有投量不准确，溶解调剂不便，劳动强度大。消毒要求不高或间断投加的小型污水处理厂。臭氧1、消毒效率高，能有效降解污水中残留的有机物、色、味等；2、污水、PH、温度对消毒效果影响很小，不产生难处理或生物积累性残余物。投资大、成本高，设备管理复杂。适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂。次氯酸钠处理厂可以自制消毒剂。需要有专用次氯酸钠电解设备和投配设备。适用于边远地区，购液氯等消毒剂困难的小型污水处理厂。氯片1、设备简单；2、管理方便，只需定时清理消毒器内残渣及补充氯片；3、基建费用低。要用特制氯片及专用消毒器，消毒水量小。适用于医院、生物制品等小型污水处理站。紫外线是紫外线照射与氯化共同作用的物理化学方法，消毒效率高。紫外线照射灯具货源不足，技术数据较少。小型污水处理厂。综上比较，本设计选用紫外线消毒。3.5污泥池3.5.1污泥来源本设计中污泥来自MBR反应池产生的剩余污泥。3.5.2污泥特性1、含水率高，通常为99%-95%，相对密度约等于1。2、有机物含量高。3.5.3污泥处理的目的1、减少污泥处置前的体积，降低污泥处理的费用。2、避免产生二次污染。3、无害化与卫生化。4、资源化。3.5.4污泥处理工艺剩余污泥的处理方法主要有浓缩、脱水、调理、硝化。本工艺中污泥产量少且污泥稳定，不能连续运行，选用污泥池收集该工艺产生的污泥，但本工艺污泥产量少，因此，只设置一座污泥池进行污泥收集，污泥由污泥车定期外运进行处理。

第四章设计计算4.1调节池设计计算4.1.1调节池设计说明由于污水排放过程中水量及水质有一定的不均匀性，使得污水的流量或浓度在昼夜内有一定的变化。设计调节池调节污水的水质水量使后续处理不受污水高峰流量或浓度变化的影响。污水从调节池一端进入，另一端通过污水提升泵进入超滤装置。调节池示意图见图4-1。图4-1调节池示意图4.1.2调节池设计依据及参数选取1、水力停留时间1一般取4~6h；2、调节池有效水深为1.5~2.0m，纵向隔板间距为1~1.5m；3、池底坡度不小于0.02；具体参数选取见表4-1。表4-1调节池参数表项目取值范围本设计取值水力停留时间t4-6h6h池底坡度i不小于0.020.02有效水深h1.5-2m2m超高不小于0.5m0.5m4.1.3调节池设计计算深度处理水量为8000m3/d，调节池有效容积V，m3V=Q·t=8000×6式中：Q——深度处理水量，m3/d；t——水力停留时间，h。采用方形调节池，池长L等于池宽B，有效水深hA=V则L=B=32m式中：A——调节池面积，m2。4.1.4搅拌设备选择为了防止污水中悬浮物的沉积和使水质均匀。可以采用专用的搅拌设备进行搅拌。根据调节池的有效容积。搅拌功率一般按1m3污水4~8W选搅拌设备，该工程中取4W，则调节他的配潜水搅拌机的总功率为2000×4=8KW，取一台10KW的潜水搅拌机，安装在调节池的进水端。4.2超滤装置设计计算4.2.1设计产水量的计算t冲洗=（t1式中：t1——反洗时间，30s；t2——正洗时间，40s。注：运行一个周期为30minM式中：M——每天正反洗次数，次。带入数据t冲洗=2880st=24×3600−2880=1392min（4-4）式中：t——每天真正产水时间，s。QX=Q×60/t（式中：QX——每小时需产水量，m3/d；Q——连续进水量，8000m3/d。代入数据得QX=344.8m3/hQF=2QX式中：QF——小时反洗水量，m3/h。Qs=QX式中：Qs——设计产水量，m3/h。4.2.2膜组件数量的计算设计通量=80L/m2·hS=352.5÷80/1000=4406.25m2式中：S——总膜面积，m2。N=SS1式中：N——膜支架数S1——单只膜面积，m2。注：N取整为90支4.2.3超滤装置体积计算超滤装置平面尺寸要求：尺长不超过5m，池宽不超过3米。因此本设计超滤膜组件排布方式为9行10列，各膜组件间距为100mm。设该装置长为2700mm，宽为2440mm，高为1560mm.V=2.7×2.44×1.56=10.3m3式中：V——超滤装置体积，m3。A=2.7×2.44=6.588m2式中：A——超滤装置占地面积，m2。4.3MBR膜生物反应器设计计算4.3.1膜组件设计要点1、单排池体平面尺寸要求[16]见表表4-2平面尺寸要求膜组件型号池宽（mm）池长（mm）ES1002300-2500（1000-1300）·n+300ES1503300-3800ES2004300-45002、池深要求ES型膜组件适合安装在2.5-3.5m的水深。4.3.2膜通量计算1、膜支架张数计算（每天按24小时进行计算）[17]n=Q÷η÷24/24÷S式中：Q——连续进水量，8000m3/d；η——膜通量，一般为0.4-0.6m3/m2·d，本设计取0.5m3/m2·d；S——膜支架有效面积，0.8m2/张。带入式中得：η=20000张2、膜组件的选型：ES200，n选型原则：.每个单元应选同类型3、膜装置分10个池设计，每个池含10组膜组件。4.3.3膜池有效容积计算按膜组件安装尺寸计算简图如图4-2图4-2膜池设计简图池宽B取4.5m池长L=1×10＋0.3=10.3m膜生物器有效容积V有效=B×L×ℎ（式中：h——有效水深，3m。代入式中得V有效=139.05m3。膜生物反应器总容积V总=L×B×H（式中：H——池深，3.5m代入式中V总=162.225m34.3.4鼓风机选型1、MBR池鼓风量计算（1）膜装置洗净所需空气MBR所需鼓风量GG=N×n0×q=100×200×12/1000=240m3/min（4-15）式中：N——膜组件数n0——单位膜组件中支架数，ES200中，n0=200q——每张膜支架洗净所需空气量q=10-15L/min，取q=12L/min（2）生物处理所需空气量OD式中：a——参数，为0.5X——MBR池内污泥浓度，为12000mg/Lb——参数，为0.12F——修正系数，0.8Qd=300m3/dV——MBR池有效容积，139.05m3S0——进水BOD含量，30mg/LSe——出水BOD含量，0.15mg/L带入数据得OD=161.5kg·O2/d则所需空气量G生式中：OD——生物处理所需空气量，kg·O2/d。代入式中得G生=19434m3/d=13.5m3/min2、风机选型由于生物氧化过程所需的空气量小于膜洗净所需的空气量，鼓风机的选择以膜洗净所需空气量为准，可以选择风量为240m3/min左右的风机或总风量相同的数台风机并联运行。风口的压力选择以池深为参考依据，本设计中池深为3.5m，考虑到风管的阻力下降，可以选择风压4000mm水柱的风机。根据鼓风量的设计计算，曝气主管选用DN300，曝气支管选用DN250，曝气孔径为DN50。一个膜池有10支曝气主管，20支曝气支管，本设计共10个膜池，100支曝气主管，200支曝气支管。4.4消毒池4.4.1消毒池设计说明及参数选择消毒池的进水来自MBR膜处理后的水，出水可以直接回用，容积按日处理水量的10-20%计算，本设计取15%，池型选用矩形消毒池。4.4.2消毒池设计计算Q=Q进水×15%=1200式中：Q——消毒池设计容量，m3有效水深3m，消毒池长宽为20m。消毒池超高0.5m，总设计高度3.5m。4.4.3紫外线消毒本设计采用紫外线杀菌灯，具体参数见表表4-3紫外线消毒参数项目参数型号CUV-J40单只UV灯消毒水体积10m3杀菌器长度1400mmUV灯功率40W数量8支4.5污泥池设计计算该工艺产泥量少，污泥量大约为0.06%，含水率为96%-98%，污泥密度为1.02g/ml。Q=8000×0.06%=4.8m3/d式中：Q——一天的产泥量，m3/d因污泥产量太少，因此污泥收集起来由污泥车运到附近污水处理厂进行处理，并支付一定的费用。选择两个月抽运一次，则V1=4.8×30×2=288m3式中：V1——理论需要污泥池体积，m3有效泥深3m，超高0.3m，设污泥池长宽为10m。V=3×10×10=300m3式中：V——污泥池容积，m3

第五章经济性分析5.1可行性分析住宅小区中水回用系统的设置，可以使城镇生活用水降低50%左右，污水经处理后代替了居民的杂用水，减轻了供水管网的压力。水源来自于居民生活排水，易收集，且回用工艺构筑物少，投资不大，因此住宅小区设置中水回用系统是非常可行的[18][19]。5.2固定成本分析污水处理系统固定运行成本估算见表5-1表5-1固定运行成本估算表（单位：万元）名称土建工程安装工程设备购置其他费用合计调节池2-30.2-0.55-61-28.2-11.5超滤装置1-1.50.5-11-1.52-2.24.5-6.2膜池6-82-32-55-615-22消毒池3-3.20.2-0.32-2.41-1.25.2-7.1鼓风机1-20.2-0.51-1.30.5-0.82.7-4.6合计13-17.73.1-5.311-16.29.5-12.236.6-51.45.3运行成本分析MBR工艺运行成本主要是电费、药剂费、人工费[20][21]。其中药剂费主要指膜组件化学清洗所消耗的费用，在运行时间为数周的情况下，这部分运行成本相比较很小，有的药剂经简单处理后还可以重复利用，所以药剂费忽略不计，只对电费和人工费进行估算，其估算见表5-2。表5-2日耗电量名称总装机容量（KW）运行容量（KW）运行时间（h）数量（台）耗电量（KW·h/d）鼓风机18.518.524280反冲洗泵326212紫外灯0.280.286103合计21.7820.783614951、电费有估算系统表得系统运行的日耗电量为95KW·h，电费以商业用电1元/（KW·h）计算，每日电费为95元。2、人工费中水回用系统只需物业管理人员定时检查即可，无需额外管理费用。根据估算结果，考虑折旧和维修费用，每天运行成本为200元。5.4经济效益分析目前，应用于中水回用系统以25-100m3/d为单位规模的MBR工艺的一次性投资为3500-4500元/m3[21]，膜组件的费用占25%左右，只包含上建与设备材料费用，不含膜组件时，以十年计的设备折旧成本为0.68-0.83元/m3，以两年为单位计膜的更换费用为1.0元/m3，运行费为0.3-0.5元/m3，其总运行费用为2.0-2.3元/m3，技术不断发展的背景下，膜价格还拥有巨大的降价空间，有关专家进行过估算，在未来的3-5年内，膜价格有望降为目前的25%-50%[22]，这会大大降低MBR的一次性投资与膜的更换费用。随着膜价格的不断降低，使用寿命还会延长，新型高效低能耗MBR也会被开发出来，MBR的总运行费用预计会降低到1.5元/m3。我们对中水的产出效益以膜生物反应器工艺为例进行分析得出：中水回用创造的直接经济效益相当于节约等量新鲜水而创造出的效益。居民供水价为2.5元/m3[23]，洗车、洗浴等供水价为5.0元/m3，膜生物反应器的总运行成本为2.3元/m3，单从经济利益上考虑，中水回用对某些行业来说也是非常经济的。按照目前供水形式来看，自来水供水费及排污费仍会不断上涨[24]，因此，膜生物器作为污水回用技术在经济、技术上的竞争优势将会越来越明显。5.4环境效益分析每年我国城市污水排放总量约400亿吨[25]，其中，未经过处理直接排放的污水占城市年污水排放总量的98%，使得湖泊、河流收到了不同程度的污染，不仅破坏了水质的使用价值，更造成了巨大的经济损失，在小区设置中水回用系统，可以消除城市污水的直接排放量，大大减少了因环境造成的直接和间接的经济损失，同时取得了巨大的环境效益。

总结本设计根据污水进水COD、BOD进水浓度低，色度及大肠菌群数较高的水质特点，及达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002标准的处理要求，进行了生物接触氧化工艺、SBR、MBR三种工艺比较，最终确定采用MBR工艺作为本次设计的工艺流程设计，本设计水处理用了调节池、超滤装置、MBR反应池、消毒池和污泥池。1、本设计中MBR工艺优点具体有：（1）出水水质好（2）操作简单，易实现自动化（3）占地面积小2、本设计中MBR工艺缺点具体有：（1）截留效果好，易形成膜污染（2）膜制作成本高3、改进措施：（1）将曝气装置和膜组件安装在一起，以防污泥沉降堵塞曝气孔。（2