【文章內(nèi)容簡介】 生物不直接接觸，有機污染物可以選擇性透過膜被另一側(cè)的微生物降解。由于萃取膜兩側(cè)的生物反應(yīng)器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨立，各單元水流相互影響不大，生物反應(yīng)器中營養(yǎng)物質(zhì)和微生物生存條件不受廢水水質(zhì)的影響，使水處理效果穩(wěn)定。系統(tǒng)的運行條件如 HRT 和 SRT 可分別控制在最優(yōu)的范圍，維持最大的污染物降解速率。 （ 3）固液分離型膜 生 物反應(yīng)器 固液分離型膜 生物反應(yīng)器是在水處理領(lǐng)域中研究得最為廣泛深入的一類膜 生物反應(yīng)器 ， 是一種用膜分離過程取代傳統(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)中 ， 泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運行狀況，改善污泥沉降性必須嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在 ～ ，從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留 時間（ HRT）與污泥齡（ SRT）相互依賴，提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費用占污水處理廠運行費用的 25%～ 40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。針對上述問題 ， MBR 將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機結(jié)合，大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌 (特別是優(yōu)勢菌群 )的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。同時，通過降低 F/M 比減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為零 ）， 從而基本解決了 傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問題。 膜生物反應(yīng)器的優(yōu)點 與許多傳統(tǒng)的生物水處理工藝相比， MBR 具有以下主要特點 [10]： （ 1）出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定 由于膜的高效分離作用，分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)沉淀池，處理出水極其清澈 ， 懸浮物和濁度接近于零，細(xì)菌和病毒被大幅去除，出水水質(zhì)優(yōu)于建設(shè)部頒發(fā)的生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（ ），可以直接作為非飲用市政雜用水進行回用。 同時，膜分離也使微生物被完全被截流在生物反應(yīng)器內(nèi)，使得系統(tǒng)內(nèi)能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應(yīng)裝置 對污染物的整體去除效率，保證了良好的出水水質(zhì)，同時反應(yīng)器對進水負(fù)荷（水質(zhì)及水量）的各種變化具有很好的適應(yīng)性，耐沖擊負(fù)荷，能夠穩(wěn)定獲得優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)。 （ 2）剩余污泥產(chǎn)量少 該工藝可以在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷下運行，剩余污泥產(chǎn)量低（理論上可以實現(xiàn)零污泥排放），降低了污泥處理費用。 （ 3）占地面積小，不受設(shè)置場合限制 生物反應(yīng)器內(nèi)能維持高濃度的微生物量，處理裝置容積負(fù)荷高，占地面積大大節(jié)省；該工藝流程簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積省，不受設(shè)置場所限制，適合于任何場合，可做成地面式 、半地下式和地下式。 （ 4）可去除氨氮及難降解有機物 由于微生物被完全截流在生物反應(yīng)器內(nèi)，從而有利于增殖緩慢的微生物如硝化細(xì)菌的截留生長，系統(tǒng)硝化效率得以提高。同時，可增長一些難降解的有機物在系統(tǒng)中的水力停留時間，有利于難降解有機物降解效率的提高。 （ 5）操作管理方便，易于實現(xiàn)自動控制 該工藝實現(xiàn)了水力停留時間 （ HRT） 與污泥停留時間 （ SRT） 的完全分離 ， 運行控制更加靈活穩(wěn)定，是污水處理中容易實現(xiàn)裝備化的新技術(shù)，可實現(xiàn)微機自動控制 ， 從而使操作管理更為方便。 （ 6）易 于從傳統(tǒng)工藝進行改造 該工藝可以作為傳統(tǒng)污水處理工藝的深度處理單元，在城市二級污水處理廠出水深度處理（從而實現(xiàn)城市污水的大量回用）等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 28 頁 2 設(shè)計依據(jù)和設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計依據(jù) （ 1） 《室外排水設(shè)計規(guī)范》（ GBJ1487）； （ 2） 《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（ GB/T189202021）； （ 3） 《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（ GBJ1588）； （ 4） 《建筑中水設(shè)計規(guī)范》（ GB503362021）； （ 5） 《居民小區(qū)給水排水設(shè)計規(guī)范》（ CECS5794)。 設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計說明書、計算書一份。 設(shè)計說明書應(yīng)滿足以下要求 （ 1）應(yīng)說明中水回用的工藝流程。 （ 2）說明設(shè)計參數(shù)，并列出數(shù)值。 （ 3）應(yīng)列出采用的計算公式和采用的計算數(shù)據(jù)，應(yīng)附相應(yīng)計算圖。 （ 4）說明各處理構(gòu)件的主要工作過程和主要參數(shù)。 （ 5）說明書應(yīng)內(nèi)容完整、條理清楚、簡明扼要、文句通順。 設(shè)計圖紙：膜生物反應(yīng)器的 構(gòu)造圖 、高程圖、總平面布置圖各一張，共計 3 張 （ 1） 注明設(shè)備的名稱。 （ 2） 作圖比例。 （ 3） 必要的文字說明。 （ 4） 設(shè)備的頂、底及水面標(biāo)高，地面的標(biāo)高等。 （ 5） 圖紙中標(biāo)示方法應(yīng)符合一般規(guī)定和制圖標(biāo)準(zhǔn)。圖紙應(yīng)注明圖標(biāo)欄名。圖紙應(yīng)清潔美觀、主次分明，線條粗細(xì)有別。圖紙采用 A3 圖。 （ 6） 所有圖紙按先后順序裝訂在參考資料的后面。注意：裝訂后的圖紙必須能自由開合，不得訂成死圖紙。 設(shè)計原則 回用水水質(zhì)基本要求 （ 1）回用水的水質(zhì)符合回用對象的水質(zhì)控制指標(biāo)； （ 2）回用系統(tǒng)運行可靠，水質(zhì)水量穩(wěn)定； （ 3）對人體健康、環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)保護不產(chǎn)生不良影響； （ 4）回用于生產(chǎn)目的 時，對產(chǎn)品質(zhì)量無不良影響； （ 5）對使用的管道、設(shè)備等不產(chǎn)生腐蝕、堵塞、結(jié)垢等損害； （ 6）使用時沒有嗅覺和視覺上的不快感。 回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 回用于城市雜用水執(zhí)行《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》（ GB/T189202021），部分指標(biāo)見表 。 表 《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》 項目 回用于城市用水 《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》 （ GB/T189202021） 沖廁 道路清掃消防 城市綠化 車輛沖洗 建筑施工 色度（度） ≤30 臭 無不快感 pH ～ COD 50 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 28 頁 BOD5 ≤10 ≤15 ≤20 ≤10 ≤15 SS 5 濁度（ NTU） ≤5 ≤10 ≤10 ≤5 ≤20 氨氮 ≤10 ≤10 ≤20 ≤10 ≤20 總磷 總氮 石油類 大腸桿菌（個 /L） ≤3 基本資料 污水處理水量與水質(zhì) 設(shè)計流量 :小區(qū)居住人口約 3000 人 ， 按《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》中普通居民住宅的人均用水量 ， 每日的最大用水量為 3000=600m3/d 扣除用水及管線內(nèi)損失的 部分 ， 建筑優(yōu)質(zhì)雜排水量約為 60047%85%=， 取中水處理站的設(shè)計規(guī)模 Q=300m3/d。 進水水質(zhì)見表 。 表 進水水質(zhì) 處理要求 中水經(jīng)深度處理后應(yīng)符合《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》 （ GB/T18920200）標(biāo)準(zhǔn) 要求。 表 出水水質(zhì) 要求 pH COD（ mg/L） BOD5 （ mg/L） SS（ mg/L） NH3N（ mg/L） TP（ mg/L） 大腸桿菌 (個 /L) 6～ 9 ≤ 50 ≤ 10 ≤ 5 ≤ 10 ≤ ≤3 3 中水回用工藝的選擇 幾種常用的中水處理工藝 DE 型氧化溝工藝 DE 型氧化溝工藝流程如圖 所示： 圖 DE 型氧化溝工藝流程 該工藝由格柵、曝氣沉砂池、選擇池、氧化溝、二沉池和接觸池等構(gòu)筑物組成。由于具有較長的水力停留時間，較低的有機負(fù)荷和較長的污泥齡， 因此相比傳統(tǒng)活性污泥法，省略了調(diào)節(jié)池，初沉池，污泥消化池。 該工藝具有以下優(yōu)點 [11]： （ 1）有很強的耐沖擊負(fù)荷能力，對不易降解的有機物也有較好的處理能力。 （ 2）有明顯的溶解氧濃度梯度，有利于節(jié)省能耗和減少甚至免去硝化過程中需要投加的化學(xué)藥品數(shù)量。 （ 3） 氧化溝溝內(nèi)功率密度的不均勻配備，有利于氧的傳質(zhì)，液體混合和污泥絮凝，因而可以改善污泥的絮凝性能。 pH COD( mg/L) BOD5 (mg/L) SS(mg/L) NH3N(mg/L) TP(mg/L) 大腸桿菌 (個 /L) 100300 70150 50280 ≤ 30 ≤ 3 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 28 頁 （ 4） 氧化溝的整體功率密度較低，可節(jié)約能源。據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計資料顯示，與其他污水生物處理方法相比，氧化溝具有處理流程簡單，超作管理方便；出水水 質(zhì)好，工藝可靠性強；基建投資省，運行費用低等特點。 該工藝也具有以下不足： （ 1）在同一溝中好氧區(qū)與缺氧區(qū)各自的體積和溶解氧濃度很難準(zhǔn)確地加以控制，因此對除氮的效果是有限的，而對除磷幾乎不起作用。 （ 2）在傳統(tǒng)的單溝式氧化溝中，微生物在好氧－缺氧－好氧短暫的經(jīng)常的環(huán)境變化中使硝化菌和反硝化菌群并非總是處于最佳的生長代謝環(huán)境中，由此也影響單位體積構(gòu)筑物的處理能力。 該工藝的去除率見表 所示： 表 DE 型氧化溝工藝的去除率及本設(shè)計的處理要求 BOD5 SS COD TP NH3N 去除率 91%～ 96% 94%～ 98% 91%～ 96% 45%～ 65% 88%～ 97% 處理要求 % 97% % % 70% 該工藝中 BOD TP 的去除率未達到要求，因此不可取。 ICEAS 工藝 ICEAS 工藝流程見圖 所示： 圖 ICEAS 工藝流程圖 該工藝由格柵、沉砂池， ICEAS 反應(yīng)池等構(gòu)筑物組成，屬于生物化學(xué)處理方法。生物化學(xué)處理廢水主要是依靠微生物氧化分解有機物并將其轉(zhuǎn)化為無機物的能力。為此，需要人工創(chuàng)造有利于微生物生命活動的環(huán)境，使微生物大量繁殖 ，提高微生物氧化分解有機物效率。所以所有的活性污泥法都需向污水中不斷注入空氣，以保持水中有足夠的溶解氧，在污水中形成微生物絮凝體。因此，曝氣是否充足與處理效果在一定的條件下關(guān)系較大。另一方面，充氣時間過長會增加能耗，從而增加處理費用，同時也可能會導(dǎo)致污泥膨脹，影響沉淀分離過程，使出水水質(zhì)變差。如果曝氣時間小于周期的 50%，出水中 COD 的去除率會明顯降低。為了保證出水水質(zhì)，曝氣時間至少應(yīng)占整個周期的 50%以上 [12]。 該工藝具有以下優(yōu)點： （ 1）具有耐沖擊負(fù)荷能力，當(dāng)進水濃度突然提高 ～ 3 倍時，大 約 3～ 4 天后處理系統(tǒng)就可以達到穩(wěn)定，出水水質(zhì)可恢復(fù)到原來的水平。 （ 2）可在較高的 MLSS 情況下運轉(zhuǎn)，處理效果較穩(wěn)定，并且氮、磷的去除率也較高。但在一定的范圍內(nèi) MLSS 和污泥負(fù)荷對 SBR 的出水效果影響不明顯。 （ 3） COD 和 BOD5 隨時間的降解速度較快。 該工藝的不足 之處 主要 是 以下兩 點 ： （ 1）總氮隨時間的降解速率較慢。若處理中僅考慮 COD 和 BOD5 的處理效果曝氣時間可 控制在2h，若考慮氮和磷的去除，曝氣 時間至少為 4 小時。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 共 28 頁 （ 2） SBR 工藝處理效果不是特別好，其 COD 去除率為 90%， BOD5去除率為 95%，總氮去除率為 70%，氨氮的去除率為 85%，總磷的去除率可達 90%以上， COD， BOD5 達不到處理要求。 （ 3）該工藝 對 自控要求 比較高 ， 而且對 設(shè)備裝置 的 利用率 不高 ， 該工藝不是很完美 。 MBR 工藝 （ 1） 應(yīng)用領(lǐng)域 膜生物反應(yīng)器 的 適用 范圍很廣，比如 生活小區(qū) 、賓館飯店、度假區(qū)、學(xué)校、寫字樓、等分散用戶的日常生活污水處理、回用及啤酒、制革、食 品、化工等行業(yè)的有機污水處理。膜生物反應(yīng)器的產(chǎn)水常用于洗滌、環(huán)衛(wèi)、灌溉、造景等非飲用功能 [13]。 ① 高濃度事業(yè)廢水 各類飲料工廠、食品 加工制造 廠、 造 酒廠、畜牧、屠宰廢水處理、 染整、皮革、紙漿廠；制藥業(yè)、高濃度有機等之廢水處理；舊有污水廠制程改善； 逆滲透 系統(tǒng)之前處理等。 ② 市政民生污水中水回用 大型市政廢水處理及再利用，社區(qū)生活中水回用，百貨、辦公大樓中水回用，餐廳或 風(fēng)景區(qū) 廢水處理及再利用，地表水凈化處理，洗車廠船舶污水回收再利用。 （ 2） MBR 工藝的優(yōu)點 ① 膜生物反應(yīng)器是一種 結(jié)合了 高效膜分離技術(shù)與活性污泥法的新型水處理技術(shù)。 省去 沉淀池、污泥濃縮池、砂濾 池等用地節(jié)省。 ② 發(fā)揮了 膜的高效截留作用，能夠 使 硝化菌截留 在 生物反應(yīng)器內(nèi)， 保證了 硝化反應(yīng) 的 順利進行，氨氮 的 去除 效果好 ， 還能 避免污泥的流失，并且可以截留 并 分解難于降解的大分子有機物。 ③ 主要污染物的去除率 為 ： BOD5≥98%、 COD≥93%、 SS=100%。產(chǎn)水懸浮物和濁度 接 近于零，處理后的水質(zhì)良好且穩(wěn)定，可以直接回用，實現(xiàn)了污水資源化。再配合 A/O、 A2/O 工藝 ，可大舉降低氮與磷，適用在水質(zhì)與 水源保護區(qū) 。 該工藝進出水水質(zhì)如表 所示 : 表 MB