济南某住宅中水回用工程设计方案

济南某公司

职工集资建房项目中水回用工程

设计说明书

（一体式MBR工艺）

第一章概述 (5)

1.1项目概况 (5)

1.2设计依据 (5)

1.3设计原则 (7)

1.4设计范围 (8)

第二章处理规模及处理程度 (8)

2.1设计水量、水质 (8)

2.2处理后目标 (9)

第三章工艺流程的确定 (9)

3.1工艺方案选择原则 (9)

3.2处理工艺 (10)

3.2.1处理工艺概述 (10)

3.2.2工艺流程 (12)

3.2.3工艺说明 (12)

3.2.4排泥问题 (15)

第四章主要构筑物设计及设备选型 (15)

4.1调节池 (15)

4.2沉淀池+缺氧池 (16)

4.3MBR池 (17)

4.4中水池 (20)

4.5地上设备间 (21)

第五章污水处理站的总体设计 (21)

5.1总平面布置 (21)

5.2高程布置 (22)

5.3管道布置 (22)

5.4公用工程 (23)

第六章建筑、结构设计 (24)

6.1结构形式 (24)

6.2建筑材料选用 (24)

6.3本工程各构筑物的结构形式 (25)

第七章电气设计 (25)

7.1电气设计原则 (25)

7.2供电电源 (25)

7.3控制系统设计 (26)

7.4设备用电负荷 (26)

第八章安全与环保 (27)

第九章节能 (28)

第一章概述

1.1 项目概况

(1)项目名称：中水回用工程

(2)建设单位：

(3)建设地址：

(4)方案设计单位：

1.2 设计依据

Xx中水回用工程系统方案设计依据如下列文件编制：

1. 《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》

2. 《室外排水设计规范》（GB50014-2006）

3. 《建筑中水设计规范》（GB50036-2002）

4.《建筑给水排水设计规范》

（GB50015-2003）

5. 《室内给水设计规范》（GB50013-2006）

6. 《城市污水再生利用分类》（GB\T18919-2002）

7. 《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB\T18920-2002）

8. 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）

9. 《给排水制图标准》（GB50106-2001）

10.《给水排水构筑物施工及验收规范》（GBJ141-90）

11.《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）

12.《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2002）

13.《工业企业噪音控制设计规范》（GBJ87-85）

14.《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备标准》(CJJ31-89）

15. 《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）

16. 《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）

17. 《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）

18. 《建筑电气设计技术规范》

（JGJ16-83）

19. 《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）

20. 《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50062-92)

21. 《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）

22. 《低压配电设备及线路设计规范》（GBJ54-83）

23. 《10KV以下变电所设计规范》(GB50053-94)

24. 《动力机器基础设计规范》(GB50046-96)

1.3 设计原则

1、执行国家环境保护污水处理政策，符合国家有关法规、规范及标准。

2、积极稳妥地采用先进技术，选择国内外先进、可靠、高效、运行管理方便、维修维护简单的设备，确保处理效果。充分发挥建设项目的社会、环境和经济效益。

1.4 设计范围

1、工艺流程及设备设计

2、土建建（构）筑物设计

3、电气设计

4、总图规划设计

第二章处理规模及处理程度

2.1 设计水量、水质

根据xx项目环境影响评价报告书，并参考同类污水资料，确定设计指标如下：

表2-1原水水质水量表

项目水量

(m3/

d) CO

Dcr

（m

g/L）

（m

g/L）

（m

g/L）

动植

物油

（m

g/L）

氨氮

（m

g/L）

类大肠

菌群

（个

/L）

污水指标120 35

5 35 2×105

污水排水量为：Q d=120 m3/d Q h=5 m3/h。

2.2 处理后目标

根据xx项目环境影响评价报告书的要求，污水经处理后符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，处理后的水可满足作为回用水的基本要求，具体指标如下：

表2-2出水水质标准

第三章工艺流程的确定

3.1工艺方案选择原则

在污水处理工艺选择时需要考虑以下几方面内容：工艺能否达到各项出水指标的要求；工艺是否可靠；工艺方案造价的高低；运行管理是否方便；运行成本的高低；现场条件是否允许，等等。

根据出水水质要求，本工程出水达到再生水回用的高标准，其处理工艺主要以去除污水中的悬浮固体（SS）、BOD5、COD cr、TN、TP、NH4＋-N等有机污染物为目的。目前，国内城市污水处理厂大多采用二级生化污水处理工艺及深度处理工艺，一般为活性污泥法及其变型工艺处理城市污水，这类工艺工程实际使用历史最长、应用最为广泛、可靠度高、运行费用低、运行管理经验最为丰富，部分变型工艺对TN、TP的去除效果很高，但要达到高标准的污水深度处理仍有一定困难。

3.2处理工艺

本工程原水为生活污水，可生化性较好。根据本工程水质、水量特性并结合以往工程实例，设计采用调节+化学除磷+缺氧+膜生物反应器（MBR）工艺。在调节池前设置一沉淀池，设置加药装置，化学除磷，将沉淀排入化粪池，保证对磷的去除效率。一体化MBR 池前增设缺氧区和回流装置，形成缺氧/好氧运行方式，因为缺氧区给反硝化细菌提供了充足的有机物和反应场所，避免了由于硝酸盐和亚硝酸盐的积累对硝化反应的限制，所以对总氮能有很好的去除。

3.2.1处理工艺概述

膜处理技术，是基于膜分离材料的水处理新技术。膜分离技术的工程应用开始于20世纪60年代的海水淡化。以后，随着各种新型膜的不断问世，膜技术也逐步扩展到

城市生活饮用水净化和城市污水处理以及医药、食品、生物工程等领域。在全球水资

源紧缺、受污染日益严重的今天，膜技术作为一种新型的再生水回用技术，得到越来

越广泛的应用。

膜技术在城市污水处理中的最初应用是利用超滤膜取代传统的二沉池，取得了极

好的效果。但当时膜技术处于发展初期，膜价格昂贵，寿命短，能耗高，未能得到推

广应用。

20世纪80年代，随着膜技术的发展和完善，膜生物反应器开始引入城市污水及垃

圾填埋渗滤液的处理。这种集成式组合新工艺把生物反应器的生物降解作用和膜的高

效分离技术溶于一体，具有出水水质好且稳定、处理负荷高、装置占地面积小、产泥

量小、操作管理简单等特点。

膜技术在90年代后期发展迅速，特别是进入21世纪后，随着膜材料生产的规模

化、膜组件及其处理产品的设备化和集成化，膜设备生产技术的普及化和价格大众化，膜技术的发展已经从实验室潜在技术迅速发展成为工程实用技术。已经在许多工程实施中应用，并且可以与传统技术相竞争。

膜生物反应器具有出水水质好、占地面积省的特点。该技术通过膜的高效分离作用，大大提高了泥水分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中优势菌的出现，提高了生化反应速率。同时，该工艺能大大减少剩余污泥的产量，从而基本解决了传统生物方法存在的剩余污泥产量大、占地面积大、运行效率低等突出问题。

在膜生物反应器中，由中空纤维膜组成的膜组件浸放于好氧曝气区中，由于中空纤维膜0.1~0.2微米的孔径可完全阻止细菌的通过，所以将菌胶团和游离细菌全部保留在曝气池中，只将过滤过的水汇入集水管中排出，从而达到泥水分离，免除了二沉池，各种悬浮颗粒、细菌、藻类、浊度和COD及有机物均得到有效的去除，保证了出水悬浮物接近零的优良出水水质。由于微滤膜的近乎百分之百的菌种隔离作用，可使曝气池中的生物浓度达到一万毫克/升以上，这样不仅提高了曝气池抗冲击负荷的能力，提高了曝气池的负荷能力，而且大大减少了所需的曝气池容积。池容积的缩小又相应大比例降低了生化系统的土建投资费用。

?优点：

（1）出水水质标准高，品质稳定，超过国家一级A标准。膜生物反应器采用PADF 微滤膜或超滤膜，能够高效地进行固液分离和截留生物菌，出水悬浮物和浊度接近于零；

（2）对水质的变化适应力强，耐冲击负荷高。膜生物反应器MLSS浓度高，是传统方法的2～3倍，达8000~12000mg/L；

（3）突出的生物脱氮性能，脱氮率可达近80%以上。SRT与HRT完全分离，有利于增殖缓慢的硝化细菌的截流、生长和繁殖，系统硝化效率高；MLSS浓度高，反硝化基质利用速率高；

（4）突出的生物除磷性能，除磷率可达近80％以上。膜池好氧排泥，没有磷的释放；膜的完全截留作用，出水SS接近于零；膜池污泥含磷率高，是是传统方法的1.2～1.5倍；

（5）工艺流程短，容积负荷高，水力停留时间比传统缩短25％以上，占地减少30%以上；

（6）污泥产量少。膜生物反应器MLSS浓度高，污泥产率系数比传统方法小1/4 ～1/3；

（7）易于旧厂改造升级。在传统工艺基础上改造升级，在保证出水标准的前提下，可使原系统实现水量扩容50％以上；

（8）模块化设计，工艺设备相对集中，易于实现自动化控制，智能化管理；

3.2.2工艺流程

混合液回流

剩余污泥

3.2.3工艺说明

?粗格栅

生调

回

抽

鼓风消毒

提中

水粗

格

MBR

化粪

加药

污

沉缺

污水经格栅去除杂质后自流进入后续处理设备。格栅主要用来拦截污水中的大块漂浮物，以保证后续处理构筑物的正常运行并有效减轻生化系统处理负荷，为系统的长期正常运行提供保证。系统采用粗格栅。柵渣定期清理外运。

?调节池

由于来自各时的水质、水量均不一样，高峰流量可达平均处理量的2～4倍，因此为使污水处理系统连续稳定地运行，同时调节水量和均化水质,调节池内置潜污泵，曝气系统及回流措施，以保证一定的额定流量提升至污水处理设备。

调节池为砖混结构。

提升泵：采用潜水泵提升污水，占地省，寿命长。正常情况一台运行，另外一台备用；水量高峰期时两台同时启动运行。采用液位开关控制，实现无人职守。

?沉淀池+缺氧池

为了保证脱氮除磷效果，设计一沉淀池，设置自动加药装置，采用化学除磷。

沉淀池设置硝化液回流系统，形成良好缺氧/好氧条件，可以提高氮的去除率，实现系统的高效脱氮除磷。

沉淀池缺氧池为砖混结构。

?MBR池

用于放置膜组器，并进行曝气和生物降解反应。

膜组器是膜生物反应器的核心部件，来自调节池的污水在反应器内经过好氧微生物降解后通过膜组器，由于膜孔径为亚微米级，可去除有害的细菌、病毒等，并把分解污染物的微生物菌群保持在反应器内，达到高效降解和固液分离的效果，有效去除水中的有机物，有害微生物，颗粒杂质，悬浮物等，得到优质的出水。

MBR池采用砖混结构。

鼓风曝气系统：鼓风曝气系统由鼓风机和曝气头、曝气管组成。该系统的主要作用在于向膜生物反应器内曝气充氧，维持好氧微生物降解有机物的最佳环境，同时，气流正向吹扫膜丝表面，可以防止膜的污染。鼓风机选用合资百事德BK型产品，本风机具有低能耗，低噪音，运行稳定、耐用等突出特点。

抽吸泵：主要作用是将膜生物反应器的出水输送至回用水池。采用国产上海永申清水自吸泵2台，互为备用。该种泵具有适用性强、结构独特、无忧运行、密封性好、安装方便、维修方便和节约资金的特点。

?消毒装置

用于投加消毒剂，保证出水余氯含量，采用自动加药装置，

?药液清洗

为了使系统长期稳定运行，药品清洗不可缺少。药品清洗分为管道并列清洗和系统外浸渍清洗，

管道并列清洗：指把膜组件浸渍在活性污泥中的状态下，从处理水管把规定的药液反向流到膜的原水侧，分解附着在膜表面上的有机物等，恢复膜间差压的方法。此时，事先停止过滤以及曝气。清洗药液采用次氯酸钠。清洗频率最低3个月进行1次。

系统外浸渍清洗：系统外浸渍清洗是将膜组件从活性污泥池中取出，放在浸渍清洗桶中浸泡一定的时间，从而使膜表面附着的有机物分解、恢复膜间差压的方法。清洗频率1～2年一次。

?中水池

经过处理的中水贮存于中水池中，以供使用。中水池采用砖混结构。

?化粪池

排出的剩余污泥可直接借用周边9号化粪池，结构不做设计，需要新建可直接套用标准图集,定期清理。

?控制系统

1）膜生物反应器全过程采用自动控制，达到无人管理，减少运行管理费用。

2）提升泵自动运行。当生物反应器内水到达高水位提升泵停止运行，当水位降至低水位提升泵自动开启。

3）自动开启、关闭加药泵，加药量可根据需要调整。

4）自动膜清洗机构。实现自动定时清洗膜组件，保持膜的通透性。

3.2.4排泥问题

本工程设计处理量小，产生的剩余污泥排入化粪池，由环卫车定期清掏外运；不会对环境造成二次污染。

第四章主要构筑物设计及设备选型

4.1 调节池

调节时间：>8h

有效容积：50m3

有效水深 2.0m

尺寸： 5.0m×5.0m

×3.2m

型式：地下矩形水

池

结构：砖混结构

数量： 1座附属设备：

（1）格栅

型号： GF-400

栅隙： 5mm

材质：不锈钢

数量： 1台

（2）潜污泵

型号： 50QW 8-10-3.0

流量：8 m3/h

扬程：10m

功率： 3.0KW

数量：2台（1

用1备）

（3）预曝气系统

数量：1套

材质：碳钢防腐（4）调解池内设浮球式液位计

4.2 沉淀池+缺氧池

沉淀池有效容积：

2.7m3

有效水深

2.7m

尺寸：1.0m×1.0m×3.2m

型式：

地下矩形水池

结构：

砖混结构

数量：

1座

缺氧池水力停留时间：

3.5h

有效容积：

18m3

有效水深2.5m

尺寸：3.0m×2.5m×3.2m

型式：

地下矩形水池

结构：

砖混结构

数量：

1座

4.3 MBR池

水力停留时间：

7.5h

有效容积：

38m3

有效水深2.5m

尺寸：

5.0m×3.0m×3.2m

型式：

地下矩形水池

结构：

砖混结构

数量：

1座

SUR334系列膜的设计取膜通量为

0.25m/d，每片膜的有效面积为

3m2,故需要的膜片

数为160，每个标准膜组件由40片膜组成，

所以设计采用四个膜组件。

膜组件尺寸：

846×614×1062 附属设备：

（1）MBR组件

数量： 4

套

型号：SUR334

系列

材质：中

空纤维超滤膜（2）抽吸泵

型号：50ZX15-12

流量： 6 m3/h

扬程：12m

功率： 1.5KW

数量：2台（1

用1备）

（3）罗茨鼓风机

数量： HC-50S

型号： 2台（1用1备）

风量：1.39m3/min

风压：40.0KPa

功率：2.2kw

（4）污泥泵

型号： 50QW 4-20-3.0

流量： 4 m3/h

扬程：20m

功率： 3.0KW

数量：2台（1

用1备）

4.4 中水池

有效容积：42m3有效水深 2.5m

尺寸： 5.0m×3.5m×3.0m

型式：地下矩形水池

结构：砖

混结构

数量： 1

座

附属设备：

（1）次氯酸钠桶

数量： 1套

型号：

V=0.5m3

材质： PE （2）自动加药设备