膜生物反应器-MBR专用膜片的应用

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浙江一家养猪场的废水处理

浙江==食品有限公司年出栏生猪15000头,平均存栏7000头。平均每天废水排放量为约100吨。

养猪废水的有机物浓度相当高,且氨氮也较高,针对本项目的实际情况,整个污水处理过程分二期进行,第一期工程按二级排放标准设计,第二期按一级排放标准设计,工艺上采用国内最先进的膜生物反应器MBR方法进行。

第一期工程已于20065月完成。总投资45万元,其中土建投资25万元,设备投资20万元。

采取工艺为:废水收集、机械格栅除渣、厌氧生化处理、好氧工艺等。出水水质基本达到二级排放标准,。

第二期工程是对第一期处理废水的深度生化处理,采用混凝沉淀、兼氧、好氧、最后采用膜生物反应器MBR)膜片出水,设计出水水质达到国家有关一级排放标准。

    第二期工程预计投资40万元,其中土建投资15万元,设备投资25万元,工程计划于200610月底前完工。

污水经一期、二期处理后,出水指标为CODcr≤100mg/L, BOD5≤30mg/L, SS≤70mg/L, NH4+≤15mg/L

 

工程总投资85万元,第一期投资45万元,第二期投资40万元。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第一、            二期工程工艺过程图示:

 

第一期:

                                                                    鼓风机

 

 

废水       格栅除渣      调节池       机械格栅       厌氧池     二级A/O

                                     

 

 

           栅渣外运                    栅渣外运

 

 

 

                                                                          二级达标

 

 

第二期:

 

鼓风机

                                  

 

 

一期废水      竖流沉淀池      兼氧池       好氧池(MBR池)     清水池 

        

                                  污泥回流

 

 

             污泥干化池                    

                             剩余污泥

 

 

              干泥外运                                         回用/一级达标排放

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第一章     

1.1 概 述

浙江==食品有限公司以饲养生猪为主,年产生猪15000头,平均相存栏7000头。在生猪养殖过程中,产生了大量污染物,形成的污水属于高浓度有机污水,CODBOD较高,悬浮物SS也严重超标,污水有很大的臭味。为实现集约化生产,综合治理污染物,消除污染排放对环境造成的冲击,根据国家有关环保规定,受浙江==食品有限公司委托,公司在对同类企业和相关处理工艺进行调研的基础上,根据自己以往处理养殖废水的经验,在广泛征求专家的意见后,提出了浙江天膳食品有限公司污水处理工程两期方案。第一期为物化处理为主的一级处理工艺并结合一定的二级生化处理,设计废水处理的程度为二级达标排放标准,由于第一期工程已于20065月完工,本设计方案不再详述。

本设计方案主要针对一期处理废水进行深化处理,采用目前国内先进的膜生物反应器(MBR)污水处理技术,最终达到一级排放标准,供业主、专家、领导审查、决策。

1.2 设计依据和资料

1)   业主提供的相关污水水质水量资料和要求

2)   《给排水手册》

3)   《室外排水设计规范》         GBJ 14-87

4 《畜禽养殖业污染物排放标准》 GB18598-2001

1.3 设计原则

1)  选用技术先进可靠、成熟可靠、系统效率高、操作简便及污泥量少的污水处理工艺流程;

2)  选用质量可靠、维修简便、能耗低的机电设备有经环保部门认可并推荐的性能优异、价格适宜的专用设备和药剂,尽可能降低系统的运行费用;

3)  污水处理站总平面布局合理、紧凑、工艺流程顺畅、环境布置优美并节约用地。

1.4 设计范围和内容

1)本工程的设计分两个阶段设计:即方案设计阶段和施工图设计阶段。

2)本工程设计内容包括:污水处理站以内的污水处理工艺设计、总图设计、构筑物设计、设备设计及选型、电气和自控设计等。

3)不包括污水站以外道路、供电、供水和排水系统设计

4)不包括污水站外污水输送管道的布局设计。

1.5 设计标准

1.5.1设计水量

根据业主提供的资料,本方案中的设计水量取100m3/d。污水处理设施24小时运行,平均流速4.2 m3/h

总变化系数为2.3

调节池为原水池,容积较大,可以承受较大的冲击。

 

1.5.2 设计进水水质

本设计的处理对象为生猪养殖工场污水处理,废水已经经过一期工程的处理,考虑到一期工程的运行稳定性问题,在实际测试分析基础上,设计进水水质如下表1-1

1-1  设计进水水质指标表

 

污染物名称

PH

CODcr

mg/l

BOD5

mg/l

氨氮

mg/l

SS

mg/l

进水水质指标

69

4200

1800

56

500

1.5.3 设计出水水质

设计出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级排放标准,即如下表1-2

1-2  设计出水水质指标表

 

污染物名称

最高允许排放浓度

单位

备注

pH

69

 

 

CODcr

100

mg/l

 

BOD5

30

mg/l

 

SS

70

mg/l

 

氨氮

15

mg/l

 

动植物油

10

mg/l

 

 

1.5.4 污泥处理要求与方法

一期工程设有机械格栅去除固体物效果较好,排除的栅渣经干化处理后做成堆肥,实现的综合利用。

二期污泥产量较少,MBR污水处理方法,剩余污泥量比较少。设污泥干化池一个,污泥经干化处理后,也可作为有机肥综合利用。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第二章  污水处理工艺

2.1 污水污染源分析

  生猪养殖工场污水主要是来自在生猪养殖工场过程中的清洗水和工作台、地面的冲洗而产生的污水。污水主要含有粪便,其主要污染物为:CODcr BOD5、氨氮、SS等。该污水的主要特点是:主要污染物浓度较高,生化性好。

2.2 污水处理工艺的确定

根据该污水的特点,本设计确定了物化+生化的处理工艺,通过物化去除大量的悬浮物,通过生化去除污水中的有机物和氨氮。“物化”是物理处理和化学或物理化学处理;物理处理:利用物理作用分离污水中的杂物和悬浮状态的固体物质,去除的主要是SS,这些方法有筛选法、沉淀法、气浮法、过滤法、离心法和膜分离法。化学或物理化学法:利用化学反应的作用,将污水中的各种形态的污染物质分离出来加以去除或回收,主要方法有混凝法、吸附法、离子交换法、电渗析、电解、中和、萃取、氧化还原等。化学处理法多用于处理工业污水。考虑到本污水的悬浮物含量较高,处理的水量不大,而且原水统需要经过提升才能进行处理系统,故计划采用竖流沉淀池的办法来解决,加入混凝剂或助凝剂以提高悬浮物沉降的效果,达到/固分离的目的。本工艺中的“物化处理”是:在调节池后设竖流沉淀池。

“生化”处理是利用微生物的代谢过程将污水中的机物转化为简单的无机物。生化处理按供氧情况可以分为3种方法:好氧生物处理、厌氧生物处理及兼氧生物处理。好氧生物处理:在不断供氧的环境中,利用好氧微生物来氧化有机物。在氧化过程中,微生物对复杂的机物进行分解,并利用分解所产生的能量进行繁殖、生长和运动。用作能量的这部分有机物最后转化为稳定的无机物CO2H2O、及NH3,另一部分分解物质则由微生物合成为新细胞。厌氧生物处理:在不供氧的情况下利用厌氧微生物来氧化有机物。兼氧生物处理:利用兼性微生物(兼性好氧菌、兼性厌氧菌)在缺氧的环境中进行生物氧化的污水处理方法。根据本工程的实际情况并结合同类污水生化处理方法,本工艺的“生化处理”推荐采用兼氧+好氧的组合工艺。

兼氧+好氧的组合工艺简称A/O工艺,是目前在处理养殖污水比较流行的方法,A/O工艺具有对水质水量的变化适应性强、维护方便,运行稳定,处理效果好等特点而得到广泛的运用。

膜生化反应器(MBR)是在传统A/O工艺基础上,结合膜分离技术而形成的一种新型污水处理方法。具有生化效率高,分离效果好,出水稳定,省去二沉池, 水力停留时间和污泥停留时间分开的特点,在国外内有广泛的推广。

中空纤维膜组件在生化池中直接进行固液分离,取代活性污泥法中的二沉池,有效的达到了泥水分离的目的。膜的高效截留效果,可使硝化菌完全保留在生物反应器内,使硝化反应得以顺利进行,有效去除氨氮,避免污泥的流失,同时也可以截留一时难于降解的大分子有机物,延长其在反应器的停留时间,使之得到最大限度的分解。应用MBR技术后,主要污染去除率可达:COD≥93%,产水悬浮物和浊度近于零,水质良好且稳定,可以直接回用,实现了污水资源化。

MR系列浸入式膜组件特点

MR系列浸入式中空纤维膜片(帘式膜)是专门为膜生物反应器(MBR)配套而研制开发的膜组件,采用中空纤维外压式分离膜纤维制成,有如下特点:

1.   膜材质为聚丙烯,该材料机械性能好,抗污染能力强,易清洗,特别适合于污水处理。

2.   化学性能稳定,耐酸碱,耐细菌腐蚀,使用寿命长。

3.   可利用生化池的曝气过程对膜纤维表面进行清洗,保持稳定的产水量。

4.   比表面积、单位体积装填密度大,膜片的透水量大。

MR系列帘式膜技术指标

材质

聚丙烯

膜丝形状

中空纤维

膜内径

320μm ~350μm

膜壁厚

40μm ~50μm

微孔平均孔径

0.1μm ~0.2μm

透气率

>7.0x102cm3/cm2.s.cmHg

纵向强度

120Mpa

孔隙率

40%~50%

使用温度范围

4℃~45℃

PH

0~14

 

2.3污水处理工艺

2.3.1 污水处理工艺流程

鼓风机

                                  

 

 

一期废水      竖流沉淀池      兼氧池       好氧池(MBR池)     清水池 

        

                                  污泥回流

 

 

             污泥干化池                   

                             剩余污泥

 

 

              干泥外运                                         回用/一级达标排放

 

1  二期污水处理MBR工艺流程图

2.3.2 工艺流程说明

A)调节池

一期出水进入二期的调节池,该调节池主要起调节水量,进一步沉淀较大粒径的悬浮物,均匀水质,降解有机物、提高污水的可生化性和减少竖流沉淀池的加药量。

 

B竖流沉淀池

考虑到原水的悬浮物浓度高,本设计设置了竖流沉淀池的物化处理工艺,通过在污水中加混凝剂使悬浮物下沉,从而起到液/固分离的目的,为后续的生化处理创造了良好的条件。

C)兼氧池

污水在兼氧池经兼性细菌的作用降解易生化的有机物,并通过水解作用将大分子有机物进行分解,进一步提高污水的可生化性。兼氧池中设有穿孔曝气管和生物填料,提高生物效果。

DMBR池(好氧池)

 MBRMembrane-bioreactor的英文缩写,中文名“膜-生物反应器”,是生物处理技术与膜分离技术相结合的一种新工艺,它是利用中空纤维膜组件的分离截流功能,将生物反应器的活性污泥和大分子难降解的有机物不断返回到反应器中,提高生化反应效率。与传统的活性污泥法相比具有以下优点:

1、分离组件的固液分离功能可使生物反应器中活性污泥量一直保持较高水平,通常可使生物反应器的微生物浓度提高2-3倍,这样明显提高了生物反应器的处理效果;

2、膜组件能截留污水中可溶性大分子物质,确保这此物质在生物反应器内能被反复降解,提高了出水水质;

3、膜生物反应器中活性污泥的停留时间(SRT)与水力停留时间(HRT)可以分别控制,能实现很短的HRT而又有很长的SRT,使那些大分子颗粒、难降解的有机物在有限体积的生物反应器内有足够的停留时间,从而达到占地面积少,出水水质稳定性好的目的;

4、膜生物反应器对于高的BOD5CODcr、高SS以及污泥沉降差、冲击负荷大的污水处理具有非常大的优势;

5、膜生物反应器具有工艺路线简单,占地小,投资少,自动化程度高,无需地沉池,出水可直接排放或回用。

兼氧池出水在此通过好氧细菌作用将有机物氧化为无机物。污水在此通过膜过滤可回用(产水可达到国家杂用水标准)或直接排放,活性污泥被截留重复参与生物氧化有机物,剩余污泥通过污泥泵输送到污泥干化池。

D)污泥干化池

 由竖流沉淀池、MBR池产生的剩余污泥在此进行干化、减量,滤液自流到调节池,干化污泥定期外运。

  二期工程污泥量相对较少,MBR膜生物反应器剩余污泥生存也较少,故二期干化污泥随同一期工程的栅渣污泥一并作堆肥处理。

2.4工艺流程各单元去除率预测(见表2-1

2-1

各处理单元

进水(mg/l)

出水(mg/l)

去除率(%)

调节池

CODcr

4200

3300

20

 

BOD5

1800

1500

15

 

竖流沉淀池

 

CODcr

3300

2500

25

 

BOD5

1500

1200

20

SS

500

75

85

兼氧池

CODcr

2500

1000

60

氨氮的去除率是指兼氧池与好氧池的硝化与反硝化反应后的去除

率。

BOD5

1200

  600

50

MBR

CODcr

1000

100

90

BOD5

600

30

95

氨氮

56

10

85

SS

 

小于2

 

             

 

 

2.5 二期工程推荐物化和生化处理工艺参数

 

物化处理: 竖流沉淀池

         水力停留时间6小时

         加混凝剂的浓度为100mg/l

生化处理: 兼氧池

         水力停留时间 48小时

        MBR

        水力停留时间 48小时

2.6 预处理工艺

  一期工程中对废水的预处理比较彻底, 废水中大的固体物已基本去除, 进入二期工程的废水生化反应的效果较好。本设计中对该部分工艺不再进行设计。

第三章 主要构(建)筑物设计及设备参数

3.1主要构(建)筑物

1)调节池

利用原来现有水池, 不再建设新池。一期工程的出水在此水池中停留,并进一步降解处理。

结构形式:      地下式钢砼结构                  

外形尺寸:      18x24x1.5

水力停留时间:    6

2)竖流沉淀池

加药从中心导流管加入,悬浮物沉淀到池底,通过排泥管排出。

加药量:            5-10mg/L

结构形式:     地上式钢砼结构                  

外形尺寸:      4.0x4.0x2.5

水力停留时间:    6小时

3)兼氧池

池中设有穿孔曝气管和挂有填料, 穿孔曝气起到均匀水质作用,填料是提高生化反应的效果。

结构形式:      地上式钢砼结构                  

外形尺寸:      10x8x3米(分成两区)

有效水深:      2.7m

水力停留时间:   48h

3 MBR

结构形式:      地上式钢砼结构                  

外形尺寸:      10x8x3米(分成两区)

有效水深:      2.7m

水力停留时间:   48h

4) 污泥干化池

结构形式:       地上式钢砼结构                  

外形尺寸:       4x3x2.5

有效容积:       10M3

5 设备间

结构形式:       地上式框架结构

建筑尺寸:       4x4x3.5

(6) 清水池

结构形式:       地上式钢砼结构                  

外形尺寸:       5x8x2

有效容积:       80M3

3.2 主要设备

1)污水提升泵

型号:              25ZW8-15

数量:              2台(一用一备)

流量:               Q=8 M3/h

扬程:               15m

功率:               N=1.5kw

2)污泥回流泵

型号:                50GW10-15

数量:               1台 

流量:               Q=10 M3/h

扬程:               15m

功率:               N=0.75kw

3MBR产水泵

型号:               ZW25-8-15

数量:                2台(二用一备)

流量:               Q=8 M3/h

扬程:               15m

功率:               N=1.5kw

4) MBR专用膜片

   型号: MR-II  膜面积:8 m2/

   数量: 100

   设计分离能力: 1.2T/.

负压:0.015-0.02Mpa

5)组合填料

数量 :               100m3

类型:             长2.5m

6)弹性填料

数量 :               30m3

类型:            长2.5m

7) 风机

型号:               SSR80

数量:               2台(一用一备)

风量:                3.74 M3/min

风压:                0.3kgf/cm2

功率:                7kw

8) 曝气器

型号:              BBR215

数量:              80

9)加药设备

型号:             非标

数量:               1

 

第四章 电气、自控及其他设计

4.1 电气设计

电源为三相四线制380V/220V,电源来源及进线方式由厂方提供资料后确定。

本工程电力电缆、控制电缆,视建、构筑物及用电设备的分布情况,采用穿管敷设方式。

接地方式

在电源进线处做重复接地,接地电阻小于10W

室内、室外照明可参照业主建设统一规划设计。在控制室内设应急指示灯。

4.2 仪表与自控设计

设备间内,根据工艺要求进行控制管理,并通过显示设备运行状态,可显示各设备的当前状态(运行、停止、故障),并有故障警告功能。

调节池设浮球式液位计二只(高、低液位),并与污水提升泵联锁,可实现自动高液位启泵,低液位停泵。

4.3 给排水

污水站使用的自来水,由厂方用DN25镀锌钢管接入污水处理站内。

污水处理站排水,除工艺构筑物维修排空时污水排入池外,其余进入调节池纳入污水处理系统内,雨水管直接由明沟接入排水池外排。

4.4 消防

根据GBJ1687《建筑设计防火规范》规定,室内不设消火栓给水系统,仅在设备间设置干粉灭火器。由厂方统一安排设置。

4.5 环境保护

本工程的环境保护,包括水、气味、污泥、噪声等,能达到相应的环境质量标准。

4.6 劳动安全卫生

对有危及人身伤害的机电设备、鼓风机房,均加设安全罩、排风扇及消声器,对操作工发放手套、口罩等劳动保护用品。

离地面以上构筑物及设备,均视离地高度、加设操作平台及围挡栏杆,杜绝发生意外事故。 

4.7 劳动定员

本污水处理站配备工作人员可以由其他工作人员兼职。机械及电气设备维修工作由业主统一考虑。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第五章 工程概算

5.1 土建工程概算

5-1 土建工程概算表

序号

名称

规格型号

数量

总价(万元)

备注

1

组合池

8x18x3

1

15

地上式钢砼结构

2

 调节池

 

1

现有

地下式钢砼结构

 

小计

 

 

15

 

 

5.2 设备工程概算

5-2  设备工程概算表

序号

名称

规格型号

数量

总价(万元)

备注

1

污水提升泵

  Q=8m3/h

扬程=15

2

0.50

 

2

 风机

 SSR85

2

3.50

 

3

 加药设备

非标

1

1.20

 

4

曝气器 

BBR215

80只 

   0.80

 

5

MBR装置

100t/d

1

9.40

 

6

组合填料

 

130m3

1.30

 

7

控制柜

 

1

0.80

 

8

管阀系统

 

1

1.50

 

 

设备小计

 

 

19.00

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3 工程总概算

5-3  工程总概算表

 

序号

项目

费用(万元)

1

土建工程

 15.00

2

设备工程

19.00

土建、设备总投资

 34.00

运输及安装工程

3.00

设计费

1.00

调试培训费

1.00

税金

1.00

 

总概算

40.00

工程总概算为40.00万元人民币。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第六章 技术经济分析

6.1运行费用分析

运行费用由人工费、电费、药剂费组成

1)一人兼管,不计入成本

2)电费

总装机功率:20kW,使用功率:10kW

工作系数:0.8

每天耗电量为200kWh,按工业用电0.60/kW·h计,电费为120元。

3)药剂费

每天加药为:100×5×0.03517.5/

合计每天运行费用:12017.5137.5/ ,折合成每m3污水运行费用为1.37/吨。

6.2技术经济指标汇总

12-2  技术经济指标汇总表

 

序号

 

 

数值

 

1

年处理污水

万吨

3.6

360/

2

工程建设总投资

万元

45

第二期费用

3

吨污水运行费用

/吨污水

1.37

第二期的费用

4

年运行费用

万元

4.93

360/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第七章  总工程进度计划

 

第一月: 扩初设计、施工图设计

第二月: 基础建设、土建施工

第三月: 设备安装、调试

第四月: 系统调试

第五月: 系统调试、验收

 

第八章  结论建议及售后服务

8.1 结论建议

该方案充分考虑了生猪养殖工场的的实际情况,,竣工后的污水处理系统能够满足全场污水治理的需要,并且达到标准。

1)该方案在技术上是可行的,方案所采用的工艺成熟,所用的设备性能可靠,运行稳定。

2)污水处理站运行后,具有很高的环境效益、社会效益和经济效益。

8.2 售后服务

工程自承包后售后服务宗旨:

1)所有产品质量“三包”一年,终身维修;

2)项目自验收后起,无偿提供技术支持一年;

3)工程结束后,如有质量问题,贵方联系我公司后,按贵方要求及时解决。

 

 

 

标签: 膜材质,膜组件,膜设备,CMF设备,反渗透预处理,MBR膜片,净水器滤芯  
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