400吨一级A达标MBR方案

上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案同济大学建筑设计研究院环境工程设计研究分院二零零五年三月二十八日上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案同济大学建筑设计研究院1环境工程设计研究分院上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案设计证书编号：国设甲字第0900231号专项设计证书：国环设甲字第0256号院长：丁洁民分管院长：夏四清分管总工：章非娟审核人：章非娟工程负责人：吴志超同济大学建筑设计研究院环境工程设计研究分院二零零五年三月二十八日上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案同济大学建筑设计研究院2环境工程设计研究分院上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案工程负责人：吴志超工艺专业：吴志超结构专业：电气专业：吴学茂同济大学建筑设计研究院环境工程设计研究分院二零零五年三月二十八日上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案同济大学建筑设计研究院3环境工程设计研究分院目录上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案同济大学建筑设计研究院1环境工程设计研究分院1.概述1.1地理位置上海位于北纬31度14分，东经121度29分，地处太平洋西岸，亚洲大陆东沿，长江三角洲前缘，东濒东海，南临杭州湾，西接江苏、浙江两省，北界长江入海口，长江与东海在此连接。上海正当我国南北弧形海岸线中部，交通便利，腹地广阔，地理位置优越，是一个良好的江海港口。白龙港污水处理厂位于上海市浦东新区合庆镇，已建的白龙港污水预处理厂东侧白龙港长江边。1.2地势上海地区处于长江三角洲前缘的冲积平原，地势低平，整个地区呈东南高，西北低，地面标高最高达5.0m，平均地面标高在3.5—4.2m左右（吴淞高程）。地下水位高，距地面约0.3—1.5m。1.3气象上海属北亚热带季风性气候，四季分明，日照充分，雨量充沛。上海气候温和湿润，春秋较短，冬夏较长。2002年，全年平均气温17.8℃，夏季最高气温38℃，冬季最低气温－9.6℃。日照1686.5小时，降雨量1427.9毫米。全年60%左右的雨量集中在5至9月的汛期，汛期有春雨、梅雨、秋雨三个雨期。1.4地震我国位于全球两大地震带之间，东临环太平洋地震带，西南为地中海－喜玛拉雅地震，不仅是一个多地震的国家，而且也是世界上遭受地震灾害最为严重的国家。本世纪以来我国大陆共发生6级以上地震390多次，造成55万人多人丧生，经济损失达数百亿元。台湾，西南西北，华北，及东南沿海等地多有地震发生。上海处在中国的华南地震区和华北地震区两个板块的中间，在这个地区，地震是比较少的。在上海行政区内，还没有发生过5级以上的地震。1.5水文地质上海地区大地构造单元属于扬子准地台的东北端,基底由前震旦纪变质岩系、震旦、古生代海相碳酸盐岩以及新生代的陆相、海陆交替碎屑岩组成,并形成以较早的北东枫泾—川沙大断裂为界,将上海地区分为金山—南汇隆起褶断束和青浦—宝山拗褶断束两个构造单元。晚第三纪以来,区内新构造运动以持续上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案同济大学建筑设计研究院2环境工程设计研究分院不均匀沉降为主要特征,相继沉积了200～350m厚的第四纪松散碎屑沉积地层,且自杭州湾北岸向长江口逐渐趋于增厚。上海地下水赋存条件和分布规律受控于区域地貌、地层岩性及厚度,根据研究区地下水系统特点,可将其划分为一个潜水含水层,五个承压含水层,六个弱透水层(隔水层)。1.6地下水位上海地区位于长江三角洲(长江三角洲可分为陆上三角洲和水下三角洲)前缘的陆上三角洲东南,是长江三角洲地下水系统的一部份(或子系统),其北部边界和西部北段边界与长江三角洲地下水系统在江苏省分布区相接,西部南段边界与浙江钱塘地下水系统相连,东部、南部边界与分布于东海的长江水下三角洲相连。在天然条件下,长江三角洲地下水系统由西、西北向东及东南方向缓慢径流,于东海水下三角洲缓慢排泄,地下水交替极为缓慢,但随着浙江、江苏两省的的大量开采地下水形成地下水漏斗,本区地下水净补给主要是东部长江水下三角洲的古埋藏水同层补给。1.7概况污水厂总占地面积120公顷，已完工的污水处理部分占地约6公顷，污泥填埋场占地约43公顷。实际处理规模为120万吨/天。目前污水采用化学一级加强处理工艺，以除磷为主，出水PO4-P≤1毫克/升，处理后的化学污泥脱水后直接填埋。远期考虑增加生物滤池，出水水质达到国家二级排放标准。现有3座高效沉淀池、1座加药间及药库、1座储泥池、1座污泥脱水机房、1座除臭房、2500立方米/天中水回用设施；厂外16公顷及厂内27公顷污泥填埋场，污泥码头。现有中水回用处理设施因种种原因，出水水质无法满足使用要求，为此，厂方从厂外增加了一条自来水管线，解决了目前的急需，但从长远看，随着后期污水设施、污泥处置设施的上马，供水问题同样会出现。增加新的污水处理回用设施，不仅能满足厂内非人员直接接触供水的需要，还能降低运行费用，同济大学建筑设计研究院环境工程设计研究分院为此进行本方案设计。上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案同济大学建筑设计研究院3环境工程设计研究分院2.工程设计内容2.1设计范围MBR工艺处理的相关工程内容。2.2设计内容设计内容包括工艺、土建、电气与自控设计以及设备选型等。2.3设计排放标准污水经过本设计采用处理系统处理后可以直接回用，同时满足以下标准，第一目标达到CJ/T48-1999要求。根据需要，本工艺还能达到GB18918-2002要求。序号基本控制项目城市污水处理厂污染物排放标准GB18918—2002的一级标准生活杂用水水质标准CJ/T48-1999A标准B标准厕所便器冲洗，城市绿化洗车、扫除1化学需氧量（COD）506050502生化需氧量（BOD5）102010103悬浮物（SS）10201054动植物油13//5石油类13//6阴离子表面活性剂0.511.00.57总氮（以N计）1520//8氨氮（以N计）5（8[a]）8（15[a]）20109总磷（以磷计）0.5（1[b]）1（1.5[b]）//10色度（稀释倍数）3030303011pH6—96—96.5—96.5—912粪大肠菌群数（个/L）103104//13浊度（度）//10514溶解性固体(mg/L)//1200100015臭//无不快感觉无不快感觉16总硬度(mg/L,以CaCO3计)//45045017氯化物(mg/L)//35030018铁(mg/L)//0.40.419锰(mg/L)//0.10.120游离余氯(mg/L)////21总大肠菌群（个/L）//33注：[a].括号内数值为水温≦12℃时的控制指标，括号外数值为水温12℃时的控制指标；[b].括号内数值为2005年12月31日前建设的工程项目控制指标，括号外则是2006年1月1日起建设的工程项目控制指标。上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案同济大学建筑设计研究院4环境工程设计研究分院2.4主要设计规范和标准《建筑中水设计规范GB50336-2002》《生活杂用水水质标准CJ/T48-1999》《给水排水设计手册》《室外排水设计规范GBJ14-87》（1997年版）《污水综合排放标准GB8979-96》《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》《恶臭污染物排放标准GB14554–93》2.5设计原则采用成熟可靠的处理工艺，实用性与先进性兼顾，以实用可靠为主，确保各项出水指标达到排放标准污水处理回用装置的整个处理过程尽量简单，便于管理，各项控制过程基本实行自动化主体处理构筑物采用钢砼结构，抗腐蚀，使用寿命长鼓风机和水泵采用高效低噪声设备并辅以隔振措施，以消除噪声影响，控制二次污染系统的处理效率高，运行稳定，适应水质的变化，且运行能耗少，处理单位污水量成本低，剩余污泥经好氧消化稳定处理配备的设备、仪表选用质量可靠，通用性强的产品，使运行稳定，日常维修保养方便上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案同济大学建筑设计研究院5环境工程设计研究分院3.膜与膜生物反应器3.1膜的分类与性能膜是指两相间具有选择透过性的薄层屏障。在驱动力作用下，利用膜的透过性可使混合液中的离子、分子以及某些微粒被分离。压力驱动膜的截留机理主要是机械筛分作用，吸附截留作用是次要的。膜的分离与截留性能一般以膜的孔径或截留分子量来加以区别。微滤可用于处理含细小颗粒物的溶液，习惯上采用孔径大小来表征微滤膜的分离性能。超滤可分离的粒子则更小，可以从溶液中分离大分子、胶体、蛋白质和微粒等。一般认为超滤的分离机理为筛孔分离，但膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要因素。超滤膜在小孔径范围内与反渗透膜相重叠，在大孔径范围内与微滤膜相重叠，其膜孔径范围介于0.05μm至0.001μm。习惯上采用被截留分子的相对分子量即截留分子量MWCO（MoleculeWeightCutOff）来表征超滤膜的分离性能。MWCO与孔径的关系可用下面公式进行计算：48.010Bm)MWCO(10k13.1d式中dm是平均膜孔直径；kB是Boltzman常数；μ为动力粘度。上式的假定温度为298K。MWCO与孔径的大致对应值见下表1。表1膜的截留分子量与平均孔径的关系截留分子量（Da）近似平均孔径(10-10m)截留分子量（Da）近似平均孔径(10-10m)50021300004720002450000665000301000001101000038300000480表征膜的分离性能的参数主要有两个。一是各种物质透过膜的速率的比值，即截留率。其大小表示了该体系分离的难易程度。二是膜通量J，即单位时间单位膜面积通过的物质的量。影响J的主要因素有：膜阻力、膜驱动压力、膜面水动力学状况、膜污染及其清洗情况等。膜过程有死端过滤（dead-endfiltration）和错流过滤(crossflowfiltration)两种基本操作方式。死端过滤指在膜两侧压差作用下，溶质和溶剂垂直于分离膜方向上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案同济大学建筑设计研究院6环境工程设计研究分院运动，溶质被膜截留，溶剂通过膜而被分离。死端过滤中，主体料液与透过液运动方向相同，随着操作时间的增加，膜污染会越来越严重，过滤阻力越来越大，必须周期性地停下来清洗或更换膜。错流过滤的主体料液与膜表面相切而流动，料液中的溶质被膜截留，透过液垂直于膜面而通过膜流出。错流过滤中，错流可以把膜表面滞留的颗粒污染物带走，使污染层保持在一个较薄的水平上，能有效的控制浓差极化和滤饼堆积，所以长时间操作仍可保持较高的膜通量。在实际污水处理工程中，膜过滤一般采用错流操作。图1死端过滤(左)和错流过滤(右)示意图3.2膜生物反应器的类型和特点膜生物反应器(MembraneBioreactor，简称MBR)按膜组件和生物反应器的相对位置，可分为分置式、一体式两种。如图2所示。图2分置式(左)和一体式(右)MBR示意图分置式MBR中，反应器内的混合液由泵增压后进入膜组件，在压力作用下膜透过液作为系统处理出水，而活性污泥、大分子物质等则被膜截留，并回流到反应器内。分置式MBR通过循环泵使料液循环错流运行，运行可靠，操作方便，膜组件易于更换。不足之处是膜组件承压操作，组件清洗不方便，料液循环流速较高，动力费用大。一体式MBR则是将膜组件直接置于反应器内，通过真空泵进行抽吸或者采用重力流出水，而活性污泥、大分子物质等则被膜截留在生物反应器内。一体式空气生物反应器进水出水真空泵进水出水污泥回流膜组件生物反应器空气循环泵透过液料液料液透过液截留物上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案同济大学建筑设计研究院7环境工程设计研究分院MBR利用曝气时气泡带动料液向上的错流来冲刷膜表面，其特点是设备紧凑、运行能耗低，无需承压操作，缺点是膜