1、1MBR 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 100150m3/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 COD BOD5 SS pH NH3-N TP含量 /(mg/L) 150-250 90-150 200-240 7.0-7.5 35-55 4-52、污水处理要求污水处理后水质应优于城市污水再生利用
2、景观环境用水水质 （GB18921-2002）项目 BOD5 SS pH NH3-N TP含量 /(mg/L) 6 10 6.0-9.0 5 0.53、处理工艺污水拟采用 MBR 工艺处理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2三、工艺流程图图 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 （GB18921-2002）3.给排水设计手册4、 给水排水快
3、速设计手册5 给水排水工程结构设计规范 （GB50069-2002）6.MBR 设计手册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(1)栅前水深h=0.1m；(2)过栅流速v=0.6m/s；(3)格栅间隙b 细=0.005m；(4)栅条宽度 s=0.01m；(5)格栅安装倾角 =60。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：3bhvQnsinmax（取 n=11）,9.10.6.01.0005.0 60sin0035.0 0细 n式中：n 细格栅间隙数；Qmax最大设计流量，0.00
4、35m/sb栅条间隙，0.005；h栅前水深，取 0.1mv过栅流速，取 0.6/s；格栅倾角，取 60；2)栅槽宽度：B=s(n1)bn式中：B 栅槽宽度，m；S格条宽度，取 0.01m。B=0.01(111) 0.00511=0.155m；（取 B=0.2m）3)过栅水头损失：K 取 3=1.67(选用迎水、背水面均为半圆形的矩形)mgvbskh 2.060sin62.196.0005.0 01.067.13sin2)( 0234234 ）（26)栅前槽总高度：取栅前渠道超高 h1=0.3m栅前槽高 H1=h+h1=0.10.3=0.47)栅后槽总高度：mhhhH 6.02.03.01.0
5、1 28)栅槽总长度：细格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度L 1：若进水渠宽 B1=0.18m渐宽部分展开角 1 =20，则此进水渠道内的流速v1=0.6m/s,则：4mBBL 03.020tan2 18.02.020tan20011 4)细格栅与出水渠道连接处的渐窄部位的长度 L2：LL 015.0203.0212m8.160tan4.00.15.0015.003.0tan600.15.000121 HLLL9)每日栅渣量：Kz=1.53333330 1010.0,1001.0-1.0w mmmm 细格栅取一般为dmdmQw 330 2.002.01000*1.510.03001000*Kzw
6、故采用人工清渣六、初沉池设计（1）沉淀区的表面积 A：A=Qmax /qA=12.5/2=6.25m2式中：A沉淀区表面积，m 2；Qmax最大设计流量，m 3/h；q表面水力负荷，m 3/(m2h)；取 q=2（2）沉淀区有效水深 h2:h2=qth2=2*1.0=2.0m式中：h 2沉淀区有效水深，m；t沉淀时间，初沉池一般取 0.52.0 h；二沉池一般取 1.54.0 h。沉淀区的有效水深 h2 通常取 2.04.0 m。取 t=1.0h（3）沉淀区有效容积 V：V=Ah2V=6.25*2.0=12.5 m35式中：V沉淀池有效容积，m 3。（4）沉淀池长度 L：L=3.6vtL=3.
7、6*4.5*1.0=16.2m式中：L沉淀池长度，m；V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/LB=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=40.54（符合）L/h2=16.2/2=8.18 （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： Vw=Qmax24c0100T/1000r(100-p0)式中：c 0沉淀池进水悬浮物浓度， mg
8、/L悬浮固体的去除率，取 =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/m 3,含水率在 95%以上时，可取 1000 Kg/m3p0污泥含水率，%；取 p0=96Vw=12.5*24*240*50%*100*2/1000*1000(100-96)=1.8 m3（8）贮泥斗得容积 V1：V1=（ 1/3）h 4S 1+S2+(S1S2)0.5V1=（1/3）2.81.44+0.16+(1.440.16) 0.5=1.94m3式中：V 1贮泥斗得容积，m 3；6S1，S 2贮泥斗得上下口面积， m2。设计 S1=3.6*0.4=1.44m2S2=0.4*0.4=0.16
9、m2h4=(3.6-0.4)*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+h 4H=0.3+2+0.5+2.8+0.129=5.729m式中：H沉淀池总高度，m；h1淀池超高，m，一般取 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梯形部分的高度，m。(10)贮泥斗以上梯形部分的污泥容积 V2：V2=0.5*（L 1+L2）h 4bV2=0.5*(17+3.6)*0.129*0.4=0.5
10、3m3式中：L 1=16.2+0.3+0.5=17mL2=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 300 m3/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 200 m3/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7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，每格设计体积为 70m3。当水量小于设计流量时，调节池单
11、格运行，当水量大于设计流量时，可采用双格运行或三格运行起到蓄水作用。1单格调节池设计设计流量 Q=8.4 m3/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）单格调节池有效容积V=QT=8.47.0=58.8 m3 （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/ h2=58.8/3.0=19.6 m2池宽 B 取 4.0 m，则池长为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则单格调节池的尺寸为 5.0*4.0*3.5=70 m3 2空气管计算在
12、调节池内布置曝气管，气水比为 4:1，空气量为 Qs=8.44=0.0094 m3/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= 24QS= =13.3m/s203.94V1 在 1015m/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：q= sQ4= =0.00235m3/s09.支管内空气流速 V2 应在 510m/s 范围内，选 V2=8m/s,则支管管径 D2 为D2= vq= =0.0193m=19.3mm83取 D2=20mm,则 V2= =7.48m/s20.548穿孔径
13、 D3：每根支管连接两根穿孔管，则每根穿孔管的空气流量为q1=0.001175m3/s,取 V3=7m/sD3= =0.0146m.取 D3=15mm.则 V3 为7015.4V3= =6.65m/s23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，则孔眼流速 v 为V= mq214= =5.06m/s7402.7851八、MBR 池设计数量：1 座构筑物：钢砼结构池容积：4.34.33.5m水力停留时间：5h（1）膜组件数量：1 组规格：2.80.512 m清洗：36 个月清洗一次（2）曝
14、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 S0 =114 mg/Lb.设计处理水流量 Qd=200 m3/dc. MBR 对 BOD5 的去除率达到 95%98%，出水 BOD5Se5.7 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：9序号 名称 特性参数1 材质 聚氯乙烯2 膜孔直径 0.4m3 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 212）6 膜支架尺寸 5
15、10型宽 高厚：490mm1000mm6mm7 膜支架有效面积0.8 m2 /张8 膜通量 0.40.8 m 3/m2.d1.膜支架张数计算(按每天 24 小时运行计算)n = Qdt/240.8= 2000.424/240.8= 625 张 式中：n膜支架张数，张；膜通量，一般取 0.40.8 m 3/m2.d；t每天运行时间，h；0.8膜支架有效面积 ，m 2 /张同一膜生物反映器内应选同型号的膜组件,膜组件分为 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艺。故膜
16、组件选用 ES200（n 0=200）N=nn0=625200=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10ES200 平面布置尺寸为：4.34.3m,池深为 3.0m；膜生物反应器有效容积:V=4.34.33m3=55.5 m3 取保护高度 0.5m,则总容积V 总=4.34.33.5m 3=64.7 m3（2）取 BOD5 容积负荷 NV 为 1.0 kg/(m3.d)WBOD5= QdS010-3 = 20011410-3 =23 kg.BOD5/d V= WBOD5NV = 231.0 = 23 m3 由于根据 BOD5 容积负荷算出的池有效
17、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 = Nn0q = 80012= 9.6 m3 /min式中：q每张膜洗净所需空气量，一般为 1015L/min（2）生物处理所需空气量：需氧量 OD = aLr + bSa = a Qd (S0- Se) +bVXf式中：a 系数，一般为 0.421.0；LrBOD5 去除量，Lr= S 0- Se；b污泥自身氧化需氧率，一般为 0.110.18 kgO 2/kgMLVSSd；Sa反应器内 MLVSS 的量；VMBR 池容积，m 3；X
18、MBR 池内 MLSS 浓度取 12000mg/L；f混合液 MLVSS/MLSS，一般为 0.7 0.8；OD = 200 0.5 (114-6)10-30.1264.7120.8= 10.8 + 74.5 =85.3kg.O2/d所需空气量:G = OD /（0.277e ）= 85.3/（0.2770.03 ）= 10265 m3/d =7.1 m3/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0.020.05；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
