1、设计题目 MBR 膜生物反应器处理 10 万 m3/d 城市污水工艺设计 学 院 化学化工学院 专 业 环境工程（环境监测与治理） 年 级 2009 级 学 号 200924104113 学生姓名 陈志鹏 指导教师 吴贤格 完成时间 2013 年 5 月肇庆学院教务处制毕 业 设 计MBR 膜反应器处理 10 万 m/d 城市污水工艺设计陈志鹏 指导老师：吴贤格摘 要 本次毕业设计的题目是某镇 10 万吨/日生活污水处理的工艺设计，主要采用前置 A2/O 工艺加上内置式 MBR 膜生物反应器处理工艺。本次毕业设计的主要任务是完成该污水厂的平面布置、各个构筑物的初步设计和一些处理构筑物的施工图设
2、计。根据论文题目要求，初步设计要完成设计说明与计算书一份、污水处理厂平面布置图一张、污水处理厂工艺流程图一张以及主要构筑物设计图若干张；在主要构筑物设计图的设计中，主要是完成MBR生化处理池、MBR膜池和接触消毒池的设计。该污水处理工程，经计算后确定规模为12.5万吨/日。进水水质见下表所示：污水进水水质 单位：mg/L项目 CODcr BOD5 NH4+-N SS TN0 TP0含量 280 160 30 170 30 3本次设计所选用的是MBR膜反应器工艺，改良型A 2/O工艺具有良好的脱氮除磷功能，而浸没式MBR反应器具有深度的脱氮除磷功能，能更好地处理污水。该污水厂的工艺流程如下：污水
3、从粗格栅再到污水提升泵房，再从泵房到细格栅，然后到曝气沉砂池，经过膜细格栅将毛发等细小物截留后，再进入改良型A 2/O生化池，从生化池流入MBR膜池，最后经过接触消毒池消毒后排到自然水体中；而污泥的处理流程是：曝气沉砂池所截留的垃圾直接外运处置，而膜池所产生的活性污泥可以经污泥提升泵房和管道运回到生化池继续使用，膜池所产生的剩余污泥则排入到储泥池中，进入污泥脱水车间经过污泥脱水后，最后外运处置。污水处理厂的出水水质要求达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)中的一级标准之 B标准。该标准的主要指标如下：出水水质标准 单位：mg/L 项目 CODcr BOD5 NH4+-N
4、 SS TN0 TP0含量 60 20 15 20 15 1关键词：A 2/O 工艺 MBR 脱氮除磷 污水处理1 前 言1.1 城市污水来源及水质特点分析1.1.1 城市污水来源一、生活污水生活污水主要来自家庭、商业、机关、学校、医院、城镇公共设施及工厂的餐饮、卫生间、浴室、洗衣房等，包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣排水、沐浴排水及其他排水等。生活污水的水质一般较稳定，浓度较低，也较容易通过生物化学方法处理后达到出水水质要求。生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等，无机盐类主要有氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐等，此外还含有大量病原菌、病毒和寄生虫卵。其总的特点是氮含量
5、、硫含量和磷含量高,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。二、工业废水工业废水主要是在工业生产过程中被生产原料、中间产品或成品等物料所污染的水。工业废水中主要夹带了生产过程中所使用的原料。一般而言，工业废水污染比较严重，往往含有有毒有害物质，需深度处理达到标准后才能排入城镇污水处理系统，是城镇污水中有毒有害污染物的主要来源。三、降水主要包括降水或降雪时冲刷地面后进入城市管网的水。初期雨水中含有较多的污染物，但有时 pH 值会较低。影响降水被污染的主要因素有大气质量、气候条件、地面及建筑物环境质量等。1.1.2 城市污水水质特点城市污水的水质在主要方面具有生活污水的一切特征。但在不同的城市，因工业的规
6、模和性质不同，城市污水的水质也受工业废水和水量的影响而明显变化。典型的生活污水水质变化大体有一定范围，可参见表 1-1。表 1-1 典型的生活污水水质示例 2 浓度（ mg/L） 浓度 (mg/L)指标高 中 低指标高 中 低固体（TS） 1200 720 350 可生物降解部分 750 300 200溶解性总固体 850 500 250 溶解性 375 150 100非挥发性 525 300 145 悬浮性 375 150 100挥发性 325 200 105 总氮 85 40 20悬浮物（SS ） 350 220 100 有机氮 35 15 8非挥发性 75 55 20 游离氮 50 25
7、 12挥发性 275 165 80 亚硝酸盐 0 0 0可沉降物（mg/L）20 10 5硝酸盐 0 0 0生化需氧量 200 100 50 总磷 15 8 4溶解性 290 160 80 有机磷 5 3 1悬浮性 1000 400 250 无机磷 10 5 3总有机碳 400 150 100 氯化物 200 100 60化学需氧量 600 250 150 碱度 200 100 501.1.3 城市污水处理厂进水水质及水量该工程设计进水水质如表 1-2 所示。 表 1-2 污水进水水质 单位：mg/L 项目 CODcr BOD5 NH4+-N SS TN0 TP0含量 280 160 30 1
8、70 30 3该设计的污水处理量为 125000m3/d。1.2 设计依据1.2.1 法律法规依据一、 中华人民共和国环境保护法二、 中华人民共和国污染防治法实施细则三、 中华人民共和国水污染防治法1.2.2 技术标准及技术规范依据一、 城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB 189182002）二、 地表水环境质量标准 （GB3838-2002 ）三、 室外排水设计规范 （GB 50014-2006）四、 地下水质量标准 （GB/T 14848-93）1.3 设计范围本次设计的设计范围为污水流入所要设计的污水处理厂厂区，再流经各个污水处理构筑物、管渠直至完成处理流程到出水达标排放至自然水体，而
9、且还有污泥的贮存、加药、浓缩脱水以及形成泥饼外运等。设计的内容包括污水处理工艺流程的选择与设计、污水处理构筑物的设计及计算、污泥处理系统设计及计算等。1.4 执行排放标准根据城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)中的一级B排放标准，该项目的基本控制最高允许排放浓度如表1-3所示：表 1-3 基本控制项目最高允许排放浓度 单位：mg/L 项目 CODcr BOD5 NH4+-N SS TN0 TP0含量 60 20 15 20 15 12 污水处理方案及选择论证2.1 污水主要处理方法城市污水处理厂的方案，必须要考虑有效去除 BOD5，又要适当去除N、P，故可采用 SBR 法
10、、氧化沟、A 2/O 法以及 MBR 法。2.1.1 SBR 法A 工艺流程：污水一级处理曝气池处理水B 工作原理：1、流入工序：废水注入，注满后进行反应，方式有单纯注水、曝气、缓速搅拌 三种；2、曝气反应工序：当污水注满后即开始曝气操作，这是最重要的工序，根据污水处理的目的，脱氮除磷应进行相应的处理工作。3、沉淀工艺：使混合液泥水分离，相当于二沉池；4、排放工序：排除曝气沉淀后产生的上清液，作为处理水排放，一直到最低水 位，在反应器残留一部分活性污泥作为泥种。5、待机工序：等处理水排放后，反应器处于停滞状态等候一个周期。优点：一、可同时脱氮除磷；二、静置沉淀可获得低 SS 出水；三、耐受水利
11、冲击负荷；四、操作灵活性好。缺点：一、同时脱氮除磷时操作复杂；二、滗水设施的可靠性对出水水质影响大；三、设计过程复杂；四、维护要求高，运行对自动控制的依赖性强；五、池体容积较大。2.1.2 氧化沟A 工艺流程：污水氧化沟二沉池处理水排放B 工作原理：氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内做环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧段，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活时代时间较长的微生物进行特别的反应，如脱氮除磷。C 工作特点：1、在液态上，介于完全混合与推流之间，有利于活性污泥的适
12、于生物凝聚作用。2、对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。3、污泥龄较长，一般长达 15-30 天，到以存活时间较长的微生物，如果运行得当，可以进行脱氮除磷反应。4、污泥产量低，且多已达到稳定。5、自动化程度较高，便于管理。6、占地面积较大，运行费用低。7、脱氮效果还可以进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从理论上说可以不受限制，因而具有更大的脱氮能力。8、氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。2.1.3 A2/O 法A2/O 处理工艺是厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺的简称， A2/O 工艺是在厌氧好氧除磷工艺的
13、基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。A 工艺流程：进水厌氧缺氧好氧二沉池处理水B 工作原理：污水进入厌氧反应区，同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥，聚磷菌在厌氧环境条件下稀释，同时转化易降解 COD、VFA 为 PHB，部分含氮有机物尽兴氨化。污水经过第一个厌氧反应器以后进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是进行脱氮。硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器传输过来，通常内回流量为 24 倍原污水流量，部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除。混合液从缺氧反应区进入好氧反应区，混合液中的COD 浓度已基本接近排放标准，在好氧反应区除进一步降解有机物外，主要进行氨氮
14、的硝化和磷的吸收，混合液中硝态氮回流至缺氧反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。优点：1、能够同时脱氮除磷；2、反硝化过程为硝化提供碱度；3、反硝化过程同时去除有机物；4、污泥沉降性能好。缺点：1、回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响；2、脱氮受内回流比影响；3、聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有机物。2.1.4 MBR 膜生物反应器膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor,MBR）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过
15、保持低污泥负荷减少剩余污泥量，主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。A 工艺流程：进水生物反应器膜组件消毒处理水优点：一、 可以实现反应器水力停留时间 HRT 和 SRT 的充分分离；二、 占地面积小；三、 剩余污泥产量极低，理论上可以实现零污泥排放；四、 系统硝化良好，难降解有机物得到了进一步充分的降解。缺点：一、 基础造价较高；二、 膜组件易受污染；三、 膜使用寿命有限；四、 运行费用高。2.2 污水处理方案的选择上述各种方法的技术对比见表 2-1。表 2-1 各种方法的技术对比类 型 氧化沟 SBR 工艺 A2O 工艺 MBR 工艺污泥负荷（kgBOD/
16、kgMLSSd）0.030.10 0.20.3 0.18 0.050.15污泥龄( 天) 2030 16.5 10 污泥回流比(%) 50200 30 50100水质要求总氮(mg/L) 3040 30 10占地面积 小 较小 小 小稳定性 一般 一般 好 好本项目污水处理的特点为：一、污水中主要污染物指标 BOD、COD、SS 值为典型城市污水值。此外考虑到 NH4+-N 出水浓度排放要求比较高，因此需要采用能够同时脱氮除磷且效果较好的工艺；二、污水以有机污染为主，BOD/COD =0.330.3，可生化性比较好，重金属及其他的难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；三、本课题污水处理量比较
17、大，在达到污水处理要求的前提下，也应着重考虑工程占地面积。针对以上特点，以及出水要求，以采用生化处理最为经济。根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“前置A2/O 活性污泥法 + MBR 膜生物处理法 ”。3 污水处理工艺流程设计及原理说明3.1 污水处理工艺流程设计根据以上所述，主要采用“前置 A2/O 活性污泥法 + MBR 膜生物处理法”的污水处理工艺，该工艺的工艺流程图如图 3-1 所示：图 3-1 污水处理工艺流程3.2 工艺原理及工程说明进水出水粗格栅污泥外运滤液排回进水泵房曝气沉砂池进水泵房 细格栅膜细格栅厌氧池缺氧池好氧池膜池鼓风机房储泥池 污泥脱水机房接触消毒池
