【住宅小區(qū)中水回用工藝設(shè)計12000字（論文）】

住宅小區(qū)中水回用工藝設(shè)計摘要我國是一個水資源總量豐富，但人均淡水資源匱乏的國家，水資源的污染與匱乏已經(jīng)制約了我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，因此，中水回用也應(yīng)得到關(guān)注。本次設(shè)計是住宅小區(qū)中水回用工藝設(shè)計。本設(shè)計住宅小區(qū)中水來源是城市污水處理廠出水，其特點有進水COD、BOD濃度較低，色度、大腸菌群數(shù)含量較高。通過水質(zhì)水量分析，選取生物接觸氧化工藝、SBR工藝、MBR工藝進行技術(shù)性和經(jīng)濟性的綜合比較分析，最終選取出水水質(zhì)好、操作簡單、自動化程度高的MBR工藝。此工藝流程簡單、占地面積小、截留功能好，能有效降低色度和大腸菌群數(shù)。保證出水水質(zhì)達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》GB/T18920-2002標(biāo)準(zhǔn)，最終回用于車輛清洗。本設(shè)計完成了工藝說明、設(shè)計計算，并完成了工藝流程圖、平面布置圖、高程圖和主體設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸圖的繪制。關(guān)鍵詞：中水回用；MBR工藝；工藝說明；設(shè)計計算目錄第一章緒論 第一章緒論1.1研究背景眾所周知地球上的水資源數(shù)量巨大，但可以被人類日常生產(chǎn)生活所用的淡水資源卻極其匱乏，僅占總水量的2.5%，其中約有70%的淡水資源被南北極及冰川雪山所覆蓋，總淡水量的85%是難以被利用的，而我國人口數(shù)量基數(shù)大，人均水資源少之又少，因此，我國是一個水資源相當(dāng)貧瘠的國家，水污染與匱乏已經(jīng)嚴(yán)重制約了社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高。1.2國內(nèi)外中水回用現(xiàn)狀1.2.1國外中水回用現(xiàn)狀發(fā)達國家對中水回用研究較早，國民的中水回用意識相對較強，美國、日本、英國等發(fā)達國家以及南非、以色列等嚴(yán)重缺水的國家，中水回用技術(shù)的普及程度非常長高。1、美國利用中水的歷史始于1926年，但進展很慢；到20世紀(jì)中葉，形成雛形；截至1971年，已有300多家工廠開始利用中水作為冷卻水和工業(yè)用水等方面；80年代開始，近30家工廠開始穩(wěn)定使用處理后的城市污水。當(dāng)前，實現(xiàn)有效利用處理后的污水城市有近350余座，62%中水用于農(nóng)、工業(yè)、地下水回灌和景觀娛樂；31.5%用于工業(yè)冷卻，5%用于農(nóng)業(yè)灌溉，1.5%用于漁業(yè)、娛樂等。目前沒能實現(xiàn)將處理后的水直接提供飲用水或引入城市供水管網(wǎng)。2、以色列20世紀(jì)80年代末，已建成的污水處理廠就達到了200多座，對生活污水和城市污水的處理率分別為100%和72%；20世紀(jì)末，回收再利用的廢水和污水量能夠滿足全國水資源需求的16%；進入21世紀(jì)，其城市污水的4/5都被回收利用。3、日本到2003年為止，日本國內(nèi)的再生水處理站數(shù)量已達到216座之多，產(chǎn)生的回用水量約為2×108m3，城市污水回用率提升2%，回用水主要用于建筑群的沖廁用水、小區(qū)的消防、灌溉景觀用水以及補充河道和地下水回灌。1.2.2國內(nèi)中水回用現(xiàn)狀到20世紀(jì)90年代中期我國已建成的中水處理設(shè)施就接近180多套，但由于運行維護的費用昂貴，為經(jīng)濟發(fā)展造成負擔(dān)，所以已經(jīng)建成的中水處理設(shè)施的實際運行率很低，比如深圳市的29套中水處理設(shè)施中實際上只有兩套艱難地運行，北京的中水設(shè)施也僅有一半左右正常運行，由此可知，我國建成的中水回用系統(tǒng)基數(shù)本身不大，而真正地投入使用且正常運行的卻寥寥無幾[1]。1985年北京環(huán)境保護科學(xué)研究所建成了我國真正意義上的第一項中水工程；1992年大連建成我國第一個城市中水用于工業(yè)用水的城市中水回用工程。1990年天津紀(jì)莊子污水處理廠的二級出水里，每天有0.2萬t經(jīng)過纖維球過濾，消毒后回用于洗布和沖廁；每天有10萬t經(jīng)過消毒過濾后，回用于造紙和其它工業(yè)。2007年，南京仙恭新區(qū)城市中水處理廠建成，處理能力為5萬t，目前為仙恭新區(qū)的各大高校、居民小區(qū)每日提供3.5萬t的城市中水用于灌溉綠化、澆灑路面。1.3設(shè)計內(nèi)容本設(shè)計污水經(jīng)過深度處理達標(biāo)后回用于車輛清洗。污水經(jīng)處理水質(zhì)達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002，深度處理水量為8000m3/d。進出水水質(zhì)指標(biāo)見表1-1表1-1進出水水質(zhì)指標(biāo)單位：色度（度）；大腸菌群數(shù)（個/L）；其他（mg/L）CODBOD陰離子表面活性劑氨氮色度（度）大腸菌群數(shù)（個/L）10030220（30）4010450100.5103031.4設(shè)計原則1、投資小、占地面積小、運轉(zhuǎn)費用低為原則。2、設(shè)備運行穩(wěn)定可靠、維護簡單、操作方便。3、不產(chǎn)生二次污染1.5設(shè)計依據(jù)1、《中華人民共和國環(huán)境保護法》1998年12月26日頒布2、《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GB50015-20093、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-20024、《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》GB/T18920-2002

第二章方案選擇2.1住宅小區(qū)中水水源1、人們生產(chǎn)生活產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)雜排水（包括冷凝卻水、洗浴排水、盥洗排水等不含沖廁排水、廚房排水）和雜排水（除沖廁排水以外的生活排水）2、住宅小區(qū)生活污水3、城市污水處理廠出水2.2中水水質(zhì)特點1、優(yōu)質(zhì)雜排水：進水水質(zhì)好、處理要求簡單、處理設(shè)施造價低、處理后水質(zhì)更加可靠。2、雜排水：有機物含量及油脂含量相比較較多、濁度相較高。3、城市污水處理廠出水：城市污水處理廠出水水質(zhì)已達到國家污水排水排放標(biāo)準(zhǔn)，COD、BOD、SS等含量相較穩(wěn)定。2.3中水回用途徑目前，住宅小區(qū)中水回用可達到以下兩個程度：一是達到飲用程度、二是達到非飲用程度。達到飲用程度處理工藝比較復(fù)雜，投資成本高，在我國甚至世界范圍內(nèi)該技術(shù)還不成熟，使用面積也不廣泛，因此，大多數(shù)情況經(jīng)中水處理廠可達到非飲用程度，出水水質(zhì)達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》GB/T18920-2002標(biāo)準(zhǔn)后用于小區(qū)綠化、道路噴灑、消防、車輛沖洗和沖廁用水[2]。2.4處理方法選擇1、當(dāng)進水水源是濃度相對來說較低、水質(zhì)變化不大的優(yōu)質(zhì)雜排水時，通常采用物理化學(xué)處理方法。例如用結(jié)晶、吸附、萃取、電滲析等單項物理和化學(xué)相結(jié)合的方法使出水達標(biāo)[3][4]。2、當(dāng)憑借單純物化處理方法不能使出水達標(biāo)時，通常采用生物處理方法。常用生物處理方法有生物膜法和傳統(tǒng)活性污泥法[5]。常用活性污泥法有生物接觸氧化法、SBR工藝、MBR工藝[6]。本設(shè)計設(shè)計水量為8000m3/d較小，且陰離子表面活性劑、色度、大腸菌群數(shù)量較多。根據(jù)水質(zhì)水量分析，本設(shè)計采用生物處理方法。選取生物接觸氧化法、CASS工藝以及MBR膜生物反應(yīng)器三種工藝進行比選2.5工藝比選2.5.1生物接觸氧化法1、生物接觸氧化工藝原理生物接觸氧化池也稱浸沒式生物濾池、接觸曝氣法，其工作原理是由充氧的污水浸沒填充在生物反應(yīng)池的填料，生物膜布滿填料，污水與生物膜充分接觸，并且以一定的流速流經(jīng)生物膜，利用生物膜上的微生物新陳代謝作用從而去除水中的有機物達到污水凈化效果[7]。2、工藝流程生物接觸氧化工藝流程如圖2-1。調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池水解酸化池生物接觸氧化池二沉池吸附池消毒池污泥脫水機房進水剩余污泥出水泥餅外運回流污泥圖2-1生物接觸氧化池工藝流程圖3、生物接觸氧化法沿程去除效率生物接觸氧化法沿程去除效率見表2-1。表2-1生物接觸氧化法沿程去除率單位：色度（度）；大腸菌群數(shù)（個/L）；其他（mg/L）CODBOD陰離子表面活性劑氨氮色度大腸菌群數(shù)調(diào)節(jié)池進水10030225（30）40104出水10030225（30）40104去除率————————————水解酸化池進水10030225（30）40104出水8027225（30）40104去除率20%10%————————生物接觸氧化池進水8027225（30）40104出水329.4524.540104去除率60%65%——85%————二沉池進水329.4524.540104出水329.4524.540104去除率————————————吸附池進水329.4524.540104出水329.450.54.516104去除率————75%——60%——消毒池進水329.450.54.516104出水329.450.54.516104去除率——————————100%總?cè)コ?8%68.5575%85%60%100%4、優(yōu)點（1）BOD負荷高，處理效率高（2）無污泥回流、污泥膨脹問題，管理簡單（3）占地面積相較小、耐沖擊能力強、適應(yīng)性好（4）污泥產(chǎn)生量小5、缺點（1）填料選擇復(fù)雜（2）生物膜易堵塞，維護費用高（3）生物接觸氧化池池體構(gòu)造因填料設(shè)置而復(fù)雜6、適用性高濃度污水需要稀釋后再處理。2.5.2SBR工藝1、SBR工藝原理SBR是序列間歇式活性污泥法的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術(shù)采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。2、SBR工藝流程SBR工藝流程圖如圖2-2。調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池水解酸化池SBR反應(yīng)池二沉池池進水吸附池消毒池圖2-2SBR工藝流程圖3、SBR沿程去除效率SBR沿程去除效率見表2-2。表2-2SBR工藝沿程去除率單位：色度（度）；大腸菌群數(shù)（個/L）；其他（mg/L）CODBOD陰離子表面活性劑氨氮色度大腸菌群數(shù)調(diào)節(jié)池進水10030225（30）40104出水10030225（30）40104去除率————————————SBR反應(yīng)池進水10030225（30）40104出水15324.524104去除率85%90%——85%40%——二沉池進水15324.524104出水15324.524104去除率————————————吸附池進水15324.524104出水15104去除率————75%——60%——消毒池進水15104出水150去除率——————————100%總?cè)コ?5%90%75%85%76%100%4、優(yōu)點（1）理想的推流過程使生化反應(yīng)推動力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好。（2）運行效果穩(wěn)定，污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，需要時間短、效率高，出水水質(zhì)好。（3）工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進行調(diào)整，運行靈活。（4）處理設(shè)備少，構(gòu)造簡單，便于操作和維護管理。（5）反應(yīng)池內(nèi)存在DO、BOD濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹。（6）SBR法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法，利于廢水處理廠的擴建和改造。（7）脫氮除磷，適當(dāng)控制運行方式，實現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮除磷效果。（8）工藝流程簡單、造價低。主體設(shè)備只有一個序批式間歇反應(yīng)器，無二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。5、缺點（1）自動化控制要求高。（2）排水時間短（間歇排水時），并且排水時要求不攪動沉淀污泥層，因而需要專門的排水設(shè)備（潷水器），且對潷水器的要求很高。（3）后處理設(shè)備要求大：如消毒設(shè)備很大，接觸池容積也很大，排水設(shè)施如排水管道也很大。（4）潷水深度一般為1~2m，這部分水頭損失被白白浪費，增加了總揚程。（5）由于不設(shè)初沉池，易產(chǎn)生浮渣，浮渣問題尚未妥善解決。6、適用性高低濃度污水都適用。2.5.3MBR膜生物反應(yīng)器1、MBR工藝原理MBR工藝是膜分離技術(shù)與活性污泥法的有機結(jié)合工藝，微濾膜和超濾膜代替了二沉池，膜的截流功能使得污水固液分離，固態(tài)的污泥被截留在反應(yīng)器中，液態(tài)水通過膜外排，污染物的去除效率大大提高，同時，在不同反應(yīng)器區(qū)域內(nèi)可以完成生物降解及生物脫氮、除磷，實現(xiàn)水質(zhì)達標(biāo)排放[8]。2、MBR工藝流程MBR工藝流程如圖2-3。調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池超濾裝置MBR反應(yīng)器消毒池污泥池進水出水污泥外運剩余污泥2-3MBR膜生物反應(yīng)器流程圖3、MBR沿程去除率MBR沿程去除率見表2-3。表2-3MBR沿程去除率單位：色度（度）；大腸菌群數(shù)（個/L）；其他（mg/L）CODBOD陰離子表面活性劑氨氮色度大腸菌群數(shù)調(diào)節(jié)池進水10030225（30）40104出水10030225（30）40104去除率————————————超濾裝置進水10030225（30）40104出水51.5225（30）40104去除率95%95%————————MBR進水51.5225（30）40104出水624104去除率90%90%80%80%40%——消毒池進水624104出水6240去除率————————————總?cè)コ?9.5%99.5%80%80%60%100%4、優(yōu)點（1）容積負荷率高，水力停留時間短[9]。（2）固液分離效果好，因此出水水質(zhì)好。（3）操作方便，易實現(xiàn)自動化。（4）污水處理工藝簡單，處理設(shè)備占地面積小。5、缺點（1）膜截留效果好，易造成膜污染[10]。（2.）膜制作成本高致工藝投資高。6、適用性高低濃度污水都適用[11]。2.5.4工藝確定經(jīng)過沿程去除率的比選，本設(shè)計選取的生物接觸氧化法、SBR工藝、MBR膜生物反應(yīng)器三種工藝出水水質(zhì)均可達到城市生活雜用水車輛沖洗標(biāo)準(zhǔn)，但本設(shè)計對陰離子活性劑、色度、大腸菌群數(shù)的去除率相對較高，綜合考慮處理工藝復(fù)雜程度、處理設(shè)備占地面積大小及設(shè)施自動化要求等因素，最終選用去除效率更高、占地面積更小、處理設(shè)施自動化更高、易管理、啟動快、處理后的污水沒有異味的MBR膜生物反應(yīng)器為此設(shè)計最終中水回用工藝。

第三章工藝說明3.1完整工藝流程本工藝由調(diào)節(jié)池、超濾裝置、MBR反應(yīng)池、消毒池和污泥池構(gòu)成，完整工藝流程圖如圖3-1。調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池超濾裝置MBR反應(yīng)池消毒池污泥池進水出水污泥外運剩余污泥圖3-1完整工藝流程圖3.2調(diào)節(jié)池1、作用本工藝設(shè)計水量較小，進水水質(zhì)好，PH值為6-9，因此本調(diào)節(jié)池的作用為均勻水質(zhì)和水量。2、類型調(diào)節(jié)池根據(jù)其池型形狀可分為對角線調(diào)節(jié)池和圓形調(diào)節(jié)池。其特點見表3-1。表3-1調(diào)節(jié)池特點特點對角線調(diào)節(jié)池出水槽沿對角線方向設(shè)置，污水由左右兩側(cè)進入池內(nèi)，經(jīng)不同的時間流到出水槽圓形調(diào)節(jié)池池內(nèi)設(shè)置許多折流隔墻，污水從調(diào)節(jié)池的起端流入，在池內(nèi)來回折流，等量地投入池內(nèi)前后各個位置。綜合本設(shè)計水質(zhì)水量分析，圓形不利于和其他單體共壁且占地面積大，因此本設(shè)計采用對角線調(diào)節(jié)池。3.3主處理單元主處理單元采用超濾裝置和MBR工藝。3.3.1超濾裝置1、作用去除絕小部分的BOD和COD，降低MBR膜污染。2、原理超濾膜篩分過程，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)原液流過膜表面時，超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過而成為透過液，而原液中體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進液側(cè)，成為濃縮液，因而實現(xiàn)對原液的凈化、分離和濃縮的目的。如圖3-2。圖3-2超濾裝置原理圖3、分類超濾裝置根據(jù)其結(jié)構(gòu)主要分為板框式、管式、卷式和中空纖維式，其分類見表3-2。表3-2超濾裝置分類優(yōu)點缺點板框式超濾裝置1、裝置牢固，適合在廣泛的壓力范圍內(nèi)工作；2、流道間隙大小可調(diào)，原水流道不易被雜物堵塞；3、具有可拆性，清洗方便；4、通過增減膜及支撐板的數(shù)量可處理不同水量。1、裝置成本高2、僅適用于小規(guī)模的處理系統(tǒng)。管式超濾裝置1、原液流道截留面積較大，不易堵塞；2、膜面的清洗比較容易，可化學(xué)清洗或擦洗。1、單位體積內(nèi)膜的充填密度較低，占地面積大；2、膜管的彎頭及連接件多，設(shè)備安裝費時。卷式超濾裝置結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小。1、進水預(yù)處理要求嚴(yán)格；2、對所用的膜強度要求較高，膜破損必須更換新的膜元件。中空纖維式超濾裝置1、單位體積內(nèi)有效膜面積最大；2、工作效率最高；3、占地面積小。1、膜的清洗較困難，只能用水力沖洗或化學(xué)清洗，不能用機械清洗；2、中空纖維膜損壞后要更換整個組件。本設(shè)計處理規(guī)模較小，因此選用板框式超濾裝置。4、特性參數(shù)特性參數(shù)見表3-3表3-3超濾裝置特性參數(shù)表名稱特性參數(shù)膜種類中空纖維膜材料磺化聚醚砜單只膜面積50m2切割分子量80000Dalton純水透量L/m2·hr·0.1MPa·25℃320纖維尺寸（內(nèi)/外直徑mm）0.7/1.0膜組件長度1560mm膜組件直徑160mm使用壽命5年膜特點1、具有良好的截留性能和穩(wěn)定的出水水質(zhì)；2、使用壽命長達六年。3.3.2膜生物反應(yīng)器1、作用去除大部分BOD、COD、陰離子表面活性劑、氨氮和少部分色度。2、運行原理運行原理如圖3-3所示。圖3-3膜生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡圖3、分類MBR反應(yīng)器根據(jù)膜組件位置不同分為分置式MBR膜、一體式MBR膜、復(fù)合式MBR膜[12]，特點見表3-4表3-4膜生物反應(yīng)器分類特點分置式MBR膜運行穩(wěn)定；清洗方便,容易更換；產(chǎn)水量大。一體式MBR膜1、能耗較低；2、占地面組件容易被污染，不易清洗。復(fù)合式MBR膜復(fù)合式MBR膜也屬于-體式MBR膜，跟-體式MBR膜不同的是，復(fù)合式MBR膜是在生物反應(yīng)器里面加裝填料。綜上，本設(shè)計選用運行穩(wěn)定，清洗方便,容易更換，產(chǎn)水量大的分置式MBR膜。4、MBR膜組架參數(shù)MBR膜組架參數(shù)見表3-5。表3-5膜組架參數(shù)表名稱特性參數(shù)材質(zhì)聚氯乙烯膜孔平均直徑0.4μm過濾方式重力過濾最大過濾壓力12KP耐化學(xué)藥品性PH（2-12）膜支架尺寸（510型）寬×高×厚=490×1000×6mm膜支架有效面積0.8m2/張膜通量0.4-0.6m3/m2d5、MBR膜組件型號MBR膜組件型號見表3-6。表3-6膜組件型號膜組件類型膜組件支架張數(shù)（n）張/組膜組件面積（m2/組）ES（AS，F(xiàn)F）10010080ES（AS，F(xiàn)F）175150120ES（AS，F(xiàn)F）2002001606、MBR膜組件規(guī)格MBR膜組件規(guī)格見表3-7。表3-7膜組件規(guī)格型號長（mm）寬（mm）高（mm）干重（kg）最大重量（kg）ES10018305102000440870ES150218051020006501300ES2002800510200088017607、運行影響因素（1）溫度溫度升高，膜通量增大。膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)溫度應(yīng)該控制在15-35℃[13]。（2）操作壓力活性污泥混合液特性不變，壓力增加，膜通量增加；壓力值一定，繼續(xù)增大壓力，膜通量不變，易造成膜污染[14]。（3）膜面流速壓力較低，膜面流速不影響膜通量；壓力較高，膜通量隨著膜面流速的增加而增加。（4）MLSS一定膜面流速下，污泥濃度升高，膜通量下降[15]。（5）PHMBR反應(yīng)器進水PH要控制在6-9。3.4消毒池1、作用去除大腸菌群，保證出水水質(zhì)達標(biāo)回用。2、消毒劑選擇消毒劑分類見表3-8。表3-8消毒劑分類消毒劑優(yōu)點缺點適用條件液氯1、效果可靠；2、投資設(shè)備簡單；3、投量準(zhǔn)確；4、價格便宜。氯化形成的余氯及含某些氯化合物低濃度時對水生物有余害。大、中規(guī)模的污水處理廠。漂白粉1、投加設(shè)備簡單；2、價格便宜。同液氯缺點外，尚有投量不準(zhǔn)確，溶解調(diào)劑不便，勞動強度大。消毒要求不高或間斷投加的小型污水處理廠。臭氧1、消毒效率高，能有效降解污水中殘留的有機物、色、味等；2、污水、PH、溫度對消毒效果影響很小，不產(chǎn)生難處理或生物積累性殘余物。投資大、成本高，設(shè)備管理復(fù)雜。適用于出水水質(zhì)較好，排入水體衛(wèi)生條件要求高的污水處理廠。次氯酸鈉處理廠可以自制消毒劑。需要有專用次氯酸鈉電解設(shè)備和投配設(shè)備。適用于邊遠地區(qū)，購液氯等消毒劑困難的小型污水處理廠。氯片1、設(shè)備簡單；2、管理方便，只需定時清理消毒器內(nèi)殘渣及補充氯片；3、基建費用低。要用特制氯片及專用消毒器，消毒水量小。適用于醫(yī)院、生物制品等小型污水處理站。紫外線是紫外線照射與氯化共同作用的物理化學(xué)方法，消毒效率高。紫外線照射燈具貨源不足，技術(shù)數(shù)據(jù)較少。小型污水處理廠。綜上比較，本設(shè)計選用紫外線消毒。3.5污泥池3.5.1污泥來源本設(shè)計中污泥來自MBR反應(yīng)池產(chǎn)生的剩余污泥。3.5.2污泥特性1、含水率高，通常為99%-95%，相對密度約等于1。2、有機物含量高。3.5.3污泥處理的目的1、減少污泥處置前的體積，降低污泥處理的費用。2、避免產(chǎn)生二次污染。3、無害化與衛(wèi)生化。4、資源化。3.5.4污泥處理工藝剩余污泥的處理方法主要有濃縮、脫水、調(diào)理、硝化。本工藝中污泥產(chǎn)量少且污泥穩(wěn)定，不能連續(xù)運行，選用污泥池收集該工藝產(chǎn)生的污泥，但本工藝污泥產(chǎn)量少，因此，只設(shè)置一座污泥池進行污泥收集，污泥由污泥車定期外運進行處理。

第四章設(shè)計計算4.1調(diào)節(jié)池設(shè)計計算4.1.1調(diào)節(jié)池設(shè)計說明由于污水排放過程中水量及水質(zhì)有一定的不均勻性，使得污水的流量或濃度在晝夜內(nèi)有一定的變化。設(shè)計調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)水量使后續(xù)處理不受污水高峰流量或濃度變化的影響。污水從調(diào)節(jié)池一端進入，另一端通過污水提升泵進入超濾裝置。調(diào)節(jié)池示意圖見圖4-1。圖4-1調(diào)節(jié)池示意圖4.1.2調(diào)節(jié)池設(shè)計依據(jù)及參數(shù)選取1、水力停留時間1一般取4~6h；2、調(diào)節(jié)池有效水深為1.5~2.0m，縱向隔板間距為1~1.5m；3、池底坡度不小于0.02；具體參數(shù)選取見表4-1。表4-1調(diào)節(jié)池參數(shù)表項目取值范圍本設(shè)計取值水力停留時間t4-6h6h池底坡度i不小于0.020.02有效水深h1.5-2m2m超高不小于0.5m0.5m4.1.3調(diào)節(jié)池設(shè)計計算深度處理水量為8000m3/d，調(diào)節(jié)池有效容積V，m3V=Q·t=8000×6式中：Q——深度處理水量，m3/d；t——水力停留時間，h。采用方形調(diào)節(jié)池，池長L等于池寬B，有效水深hA=V則L=B=32m式中：A——調(diào)節(jié)池面積，m2。4.1.4攪拌設(shè)備選擇為了防止污水中懸浮物的沉積和使水質(zhì)均勻?？梢圆捎脤Ｓ玫臄嚢柙O(shè)備進行攪拌。根據(jù)調(diào)節(jié)池的有效容積。攪拌功率一般按1m3污水4~8W選攪拌設(shè)備，該工程中取4W，則調(diào)節(jié)他的配潛水?dāng)嚢铏C的總功率為2000×4=8KW，取一臺10KW的潛水?dāng)嚢铏C，安裝在調(diào)節(jié)池的進水端。4.2超濾裝置設(shè)計計算4.2.1設(shè)計產(chǎn)水量的計算t沖洗=（t1式中：t1——反洗時間，30s；t2——正洗時間，40s。注：運行一個周期為30minM式中：M——每天正反洗次數(shù)，次。帶入數(shù)據(jù)t沖洗=2880st=24×3600?2880=1392min（4-4）式中：t——每天真正產(chǎn)水時間，s。QX=Q×60/t（式中：QX——每小時需產(chǎn)水量，m3/d；Q——連續(xù)進水量，8000m3/d。代入數(shù)據(jù)得QX=344.8m3/hQF=2QX式中：QF——小時反洗水量，m3/h。Qs=QX式中：Qs——設(shè)計產(chǎn)水量，m3/h。4.2.2膜組件數(shù)量的計算設(shè)計通量=80L/m2·hS=352.5÷80/1000=4406.25m2式中：S——總膜面積，m2。N=SS1式中：N——膜支架數(shù)S1——單只膜面積，m2。注：N取整為90支4.2.3超濾裝置體積計算超濾裝置平面尺寸要求：尺長不超過5m，池寬不超過3米。因此本設(shè)計超濾膜組件排布方式為9行10列，各膜組件間距為100mm。設(shè)該裝置長為2700mm，寬為2440mm，高為1560mm.V=2.7×2.44×1.56=10.3m3式中：V——超濾裝置體積，m3。A=2.7×2.44=6.588m2式中：A——超濾裝置占地面積，m2。4.3MBR膜生物反應(yīng)器設(shè)計計算4.3.1膜組件設(shè)計要點1、單排池體平面尺寸要求[16]見表表4-2平面尺寸要求膜組件型號池寬（mm）池長（mm）ES1002300-2500（1000-1300）·n+300ES1503300-3800ES2004300-45002、池深要求ES型膜組件適合安裝在2.5-3.5m的水深。4.3.2膜通量計算1、膜支架張數(shù)計算（每天按24小時進行計算）[17]n=Q÷η÷24/24÷S式中：Q——連續(xù)進水量，8000m3/d；η——膜通量，一般為0.4-0.6m3/m2·d，本設(shè)計取0.5m3/m2·d；S——膜支架有效面積，0.8m2/張。帶入式中得：η=20000張2、膜組件的選型：ES200，n選型原則：.每個單元應(yīng)選同類型3、膜裝置分10個池設(shè)計，每個池含10組膜組件。4.3.3膜池有效容積計算按膜組件安裝尺寸計算簡圖如圖4-2圖4-2膜池設(shè)計簡圖池寬B取4.5m池長L=1×10＋0.3=10.3m膜生物器有效容積V有效=B×L×?（式中：h——有效水深，3m。代入式中得V有效=139.05m3。膜生物反應(yīng)器總?cè)莘eV總=L×B×H（式中：H——池深，3.5m代入式中V總=162.225m34.3.4鼓風(fēng)機選型1、MBR池鼓風(fēng)量計算（1）膜裝置洗凈所需空氣MBR所需鼓風(fēng)量GG=N×n0×q=100×200×12/1000=240m3/min（4-15）式中：N——膜組件數(shù)n0——單位膜組件中支架數(shù)，ES200中，n0=200q——每張膜支架洗凈所需空氣量q=10-15L/min，取q=12L/min（2）生物處理所需空氣量OD式中：a——參數(shù)，為0.5X——MBR池內(nèi)污泥濃度，為12000mg/Lb——參數(shù)，為0.12F——修正系數(shù)，0.8Qd=300m3/dV——MBR池有效容積，139.05m3S0——進水BOD含量，30mg/LSe——出水BOD含量，0.15mg/L帶入數(shù)據(jù)得OD=161.5kg·O2/d則所需空氣量G生式中：OD——生物處理所需空氣量，kg·O2/d。代入式中得G生=19434m3/d=13.5m3/min2、風(fēng)機選型由于生物氧化過程所需的空氣量小于膜洗凈所需的空氣量，鼓風(fēng)機的選擇以膜洗凈所需空氣量為準(zhǔn)，可以選擇風(fēng)量為240m3/min左右的風(fēng)機或總風(fēng)量相同的數(shù)臺風(fēng)機并聯(lián)運行。風(fēng)口的壓力選擇以池深為參考依據(jù)，本設(shè)計中池深為3.5m，考慮到風(fēng)管的阻力下降，可以選擇風(fēng)壓4000mm水柱的風(fēng)機。根據(jù)鼓風(fēng)量的設(shè)計計算，曝氣主管選用DN300，曝氣支管選用DN250，曝氣孔徑為DN50。一個膜池有10支曝氣主管，20支曝氣支管，本設(shè)計共10個膜池，100支曝氣主管，200支曝氣支管。4.4消毒池4.4.1消毒池設(shè)計說明及參數(shù)選擇消毒池的進水來自MBR膜處理后的水，出水可以直接回用，容積按日處理水量的10-20%計算，本設(shè)計取15%，池型選用矩形消毒池。4.4.2消毒池設(shè)計計算Q=Q進水×15%=1200式中：Q——消毒池設(shè)計容量，m3有效水深3m，消毒池長寬為20m。消毒池超高0.5m，總設(shè)計高度3.5m。4.4.3紫外線消毒本設(shè)計采用紫外線殺菌燈，具體參數(shù)見表表4-3紫外線消毒參數(shù)項目參數(shù)型號CUV-J40單只UV燈消毒水體積10m3殺菌器長度1400mmUV燈功率40W數(shù)量8支4.5污泥池設(shè)計計算該工藝產(chǎn)泥量少，污泥量大約為0.06%，含水率為96%-98%，污泥密度為1.02g/ml。Q=8000×0.06%=4.8m3/d式中：Q——一天的產(chǎn)泥量，m3/d因污泥產(chǎn)量太少，因此污泥收集起來由污泥車運到附近污水處理廠進行處理，并支付一定的費用。選擇兩個月抽運一次，則V1=4.8×30×2=288m3式中：V1——理論需要污泥池體積，m3有效泥深3m，超高0.3m，設(shè)污泥池長寬為10m。V=3×10×10=300m3式中：V——污泥池容積，m3

第五章經(jīng)濟性分析5.1可行性分析住宅小區(qū)中水回用系統(tǒng)的設(shè)置，可以使城鎮(zhèn)生活用水降低50%左右，污水經(jīng)處理后代替了居民的雜用水，減輕了供水管網(wǎng)的壓力。水源來自于居民生活排水，易收集，且回用工藝構(gòu)筑物少，投資不大，因此住宅小區(qū)設(shè)置中水回用系統(tǒng)是非常可行的[18][19]。5.2固定成本分析污水處理系統(tǒng)固定運行成本估算見表5-1表5-1固定運行成本估算表（單位：萬元）名稱土建工程安裝工程設(shè)備購置其他費用合計調(diào)節(jié)池2-30.2-0.55-61-28.2-11.5超濾裝置1-1.50.5-11-1.52-2.24.5-6.2膜池6-82-32-55-615-22消毒池3-3.20.2-0.32-2.41-1.25.2-7.1鼓風(fēng)機1-20.2-0.51-1.30.5-0.82.7-4.6合計13-17.73.1-5.311-16.29.5-12.236.6-51.45.3運行成本分析MBR工藝運行成本主要是電費、藥劑費、人工費[20][21]。其中藥劑費主要指膜組件化學(xué)清洗所消耗的費用，在運行時間為數(shù)周的情況下，這部分運行成本相比較很小，有的藥劑經(jīng)簡單處理后還可以重復(fù)利用，所以藥劑費忽略不計，只對電費和人工費進行估算，其估算見表5-2。表5-2日耗電量名稱總裝機容量（KW）運行容量（KW）運行時間（h）數(shù)量（臺）耗電量（KW·h/d）鼓風(fēng)機18.518.524280反沖洗泵326212紫外燈0.280.286103合計21.7820.783614951、電費有估算系統(tǒng)表得系統(tǒng)運行的日耗電量為95KW·h，電費以商業(yè)用電1元/（KW·h）計算，每日電費為95元。2、人工費中水回用系統(tǒng)只需物業(yè)管理人員定時檢查即可，無需額外管理費用。根據(jù)估算結(jié)果，考慮折舊和維修費用，每天運行成本為200元。5.4經(jīng)濟效益分析目前，應(yīng)用于中水回用系統(tǒng)以25-100m3/d為單位規(guī)模的MBR工藝的一次性投資為3500-4500元/m3[21]，膜組件的費用占25%左右，只包含上建與設(shè)備材料費用，不含膜組件時，以十年計的設(shè)備折舊成本為0.68-0.83元/m3，以兩年為單位計膜的更換費用為1.0元/m3，運行費為0.3-0.5元/m3，其總運行費用為2.0-2.3元/m3，技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，膜價格還擁有巨大的降價空間，有關(guān)專家進行過估算，在未來的3-5年內(nèi)，膜價格有望降為目前的25%-50%[22]，這會大大降低MBR的一次性投資與膜的更換費用。隨著膜價格的不斷降低，使用壽命還會延長，新型高效低能耗MBR也會被開發(fā)出來，MBR的總運行費用預(yù)計會降低到1.5元/m3。我們對中水的產(chǎn)出效益以膜生物反應(yīng)器工藝為例進行分析得出：中水回用創(chuàng)造的直接經(jīng)濟效益相當(dāng)于節(jié)約等量新鮮水而創(chuàng)造出的效益。居民供水價為2.5元/m3[23]，洗車、洗浴等供水價為5.0元/m3，膜生物反應(yīng)器的總運行成本為2.3元/m3，單從經(jīng)濟利益上考慮，中水回用對某些行業(yè)來說也是非常經(jīng)濟的。按照目前供水形式來看，自來水供水費及排污費仍會不斷上漲[24]，因此，膜生物器作為污水回用技術(shù)在經(jīng)濟、技術(shù)上的競爭優(yōu)勢將會越來越明顯。5.4環(huán)境效益分析每年我國城市污水排放總量約400億噸[25]，其中，未經(jīng)過處理直接排放的污水占城市年污水排放總量的98%，使得湖泊、河流收到了不同程度的污染，不僅破壞了水質(zhì)的使用價值，更造成了巨大的經(jīng)濟損失，在小區(qū)設(shè)置中水回用系統(tǒng)，可以消除城市污水的直接排放量，大大減少了因環(huán)境造成的直接和間接的經(jīng)濟損失，同時取得了巨大的環(huán)境效益。

總結(jié)本設(shè)計根據(jù)污水進水COD、BOD進水濃度低，色度及大腸菌群數(shù)較高的水質(zhì)特點，及達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》GB/T18920-2002標(biāo)準(zhǔn)的處理要求，進行了生物接觸氧化工藝、SBR、MBR三種工藝比較，最終確定采用MBR工藝作為本次設(shè)計的工藝流程設(shè)計，本設(shè)計水處理用了調(diào)節(jié)池、超濾裝置、MBR反應(yīng)池、消毒池和污泥池。1、本設(shè)計中MBR工藝優(yōu)點具體有：（1）出水水質(zhì)好（2）操作簡單，易實現(xiàn)自動化（3）占地面積小2、本設(shè)計中MBR工藝缺點具體有：（1）截留效果好，易形成膜污染（2）膜制作成本高3、改進措施：（1）將曝氣裝置和膜組件安裝在一起，以防污泥沉降堵塞曝氣孔。（2