污水处理厂一体化MBR池技术改造设计.pdf

污水处理厂一体化 MBR 池技术改造设计 程文蒋岚岚张万里 无锡市政设计研究院有限公司， 江苏 无锡 214072 摘要 通过对无锡市新城污水处理厂现状一体化 MBR 池建 构 筑物、 工艺设备、 管路系统进行技术改造， 优化生物处 理段的水力流态， 降低能耗， 改良污泥回流方式， 增加膜池可用面积。整个技术改造的完成， 满足了工艺设计要求及建 设方提出的标准。 关键词 污水处理厂;一体化 MBR 池;技术改造 DOI 10. 7617 /j. issn. 1000 － 8942. 2013. 03. 010 DESIGN OF TECHNOLOGICAL REATION OF INTEGRATIVE MBR FOR WASTEWATER TREATMENT PLANT Cheng WenJiang LanlanZhang Wanli Wuxi Municipal Design and Research Institute Co． ， Ltd，Wuxi 214072，China AbstractBy technological reation of structure、 treatment equipments and pipeline system of integrative MBR system for Xincheng Wastewater Treatment Plant in Wuxi，the hydraulic flow state of biological treatment was optimized;the energy consumption was decreased;the reflux type of sludge was modified and the area of membrane tank was increased． It could meet the requirements of process design and the standard of construction unit when all of technological reations completed． Keywordswastewater treatment plant;integrative MBR;technological reation 1工程概述 无锡市新城污水处理厂现状建设规模为 12 万 m3/d， 根据无锡市排水 污水 专项规划 2010 2020 年 确定， 新城污水处理厂总的建设规模为15 万 m3/d， 需在现状规模基础上扩建 3 万 m3/d。 在新城污水处理厂二期续建工程中， 已经完成 6 万 m3/d的 MBR 池土建部分建设和 3 万 m3/d 的设 备工程安装。三期扩建工程中生物处理单元是根据 选定的 MBR 工艺对现状另一半一体化 MBR 池建 构 筑物、 工艺设备、 管路系统等进行合理的技术改 造设计， 满足建设方提出的相关标准与要求， 同时， 技 术改造能有效改善现状已投产部分在实际运行中出 现的能耗较高、 底泥易进入膜池等现实问题。 2一体化 MBR 池现状介绍 现状一体化 MBR 池 图 1 所示 由生物池、 膜池 和膜设备间 3 个部分组成， 土建规模 6 万 m3/d， 设备 安装 3 万 m3/d。 生物池 包括厌氧区、 缺氧区、 好氧区 3 部分。厌 图 1一体化 MBR 池改造平面布置 氧区 单组 平面尺寸为 17. 75 m 8. 40 m， 厌氧区 内设置有两台功率为 13 kW 的潜水搅拌器， 在导流 墙的作用下均匀混合污水; 缺氧区 单组 近似正方 形布置， 平面尺寸为 17. 75 m 19. 15 m， 缺氧区内设 置两台功率为 10 kW 的潜水搅拌器; 好氧区 单组 63 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期 平面尺寸 17. 75 m 22. 00 m， 采用三廊道推流式， 膜 池混合液的回流点布置于三廊道的中间廊道。 在生物池与膜池之间设置有 2. 0 m 宽膜池进水 渠和 1. 5 m 宽污泥回流渠。 膜池 一体化 MBR 池共有 8 组膜池， 膜池 单 组 平面尺寸为 8. 9 m 5. 2 m。其中 4 组膜池已处 于实际运行中， 每组膜池放置 15 套膜组件。 膜设备间 膜设备间设置有透过液泵、 回流污泥 泵、 剩余污泥泵、 CIP 泵、 压缩空气系统、 次氯酸钠投 加系统、 柠檬酸投加系统等以及相应的管路系统、 反 冲洗水池， 设计时电气室、 控制室与膜设备间合建。 3技术改造设计 3. 1生物池技术改造 厌氧 区 现 状 厌 氧 区 搅 拌 器 功 率 较 大 单 台 13kW， 共计 2 台 ， 能耗高， 在本次技术改造中， 考虑 将厌氧区中设置的导流墙取消 见图 1 ， 以减少搅拌 器在搅拌过程中的阻碍， 降低搅拌器的功率。通过计 算， 取消导流墙后每台搅拌器的功率仅为 4. 3 kW， 降 低功率后的搅拌器仍可形成完全混合的水力条件， 便 于聚磷菌实现除磷的功能， 大幅节约了工程投产后运 行费用成本。 缺氧区 缺氧区平面尺寸及容积均较大， 现状仅 在每组缺氧区角上设置 1 台 10 kW 的潜水搅拌器 带导流环 ， 混合液混合效果较差， 反硝化脱氮不够 理想。本次技术改造考虑在缺氧区 单组 内采用 1 台 7. 5 kW 的倒伞搅拌器进行搅拌 见图 1 。倒伞搅 拌器具有运行能耗低、 搅拌效果好的优点， 其更好的 搅拌效果能使整个缺氧区形成完全混合流态， 便于好 氧区回流液与缺氧区进水的充分混合， 有利于反硝化 菌的反硝化脱氮功能。 好氧区 好氧区仍保持三廊道的推流流态， 原好氧 区膜池混合液的回流点布置于中间廊道， 不利于充分 利用膜池混合液中的 DO。同时， 没有出水堰对池底积 泥进行有效阻拦， 池底积泥容易被提升泵提升进入膜 池， 影响膜组件的正常运行。为此， 本次技术改造考虑 将膜池混合液的回流点调整至好氧区的进水端， 以保 证膜池混合液中的 DO 被充分利用， 节省好氧区能耗。 同时， 在膜池进水泵前的廊道内增设一道出水堰， 避免 积泥进入膜池， 有效延长膜组件的正常使用寿命。 技术改造完成后， 一体化 MBR 池生物段总平面 尺寸为 50. 00 m 36. 00 m， 有效水深 7. 0 m。厌氧 区设置 2 台潜水搅拌器， 单台功率为 4. 3 kW， 设有 1 500 mm 800 mm 铸铁方闸门 2 套; 缺氧区设置 2 台倒伞形搅拌器， 单台功率为 7. 5 kW， 缺氧区至厌氧 区设混合液回流泵 2 台， 单台参数 流量 937. 5 m3/h， 扬程 0. 7 m， 功率 3. 0kW; 在好氧区内， 沿池底均匀布 置管式 微 孔 曝 气 器 408 m， 管 径 91 mm， 曝 气 量 5. 0 ～ 25. 0 m3/ mh ， 好氧区至缺氧区设混合液回 流泵 2 台， 单台参数 流量 1 875 m3/h， 扬程 0. 7 m， 功 率 7. 5 kW; 生物池工艺设计参数如表 1 所示。 表 1生物池工艺设计参数 设计流量 / m3d － 1 设计水 温 /℃ 污泥龄 / d 污泥产率系数 / kgkg － 1 污泥浓度 / g L － 1 水力停留时间 /h 回流比 / 厌氧区 缺氧区 好氧区 厌氧区 缺氧区 好氧区 膜池 － 好氧区 好氧区 － 缺氧区 缺氧区 － 厌氧区 3000012 ～ 3022. 40. 63. 6681. 663. 784. 34400300150 3. 2膜池技术改造 三期工程建设方对膜面积总量做出了具体要求 膜面积≥52 000 m2 ， 但现状膜池面积较小， 单膜池 平面尺寸仅为 8. 9 m 5. 2 m， 在现有膜生产技术条 件下， 放入设计所需面积膜组件存在较大困难。经过 多方比选和论证， 最终决定将原污泥回流渠道拆除 见图 1 ， 并入膜池。这样， 膜池面积将由原先的 8. 9 m 5. 2 m 增加至 8. 9 m 7. 0 m， 比原有面积扩 大了约 35 ， 为放置更多数量膜组件创造了条件。 污泥回流渠道的取消给回流污泥排出带来了问 题， 本次技术改造在膜设备间为每个膜池增设一台污 泥回流泵， 通过膜池底部设置的 DN 500 污泥回流管 将剩余污泥排至生物池好氧区。 膜池 底 标 高 由 原 － 1. 250 m， 用 混 凝 土 垫 高 0. 7 m， 底标高至 － 0. 550 m， 在此基础上由两侧向膜 池集 水 坑 找 0. 02 的坡， 集 水 坑 尺 寸 1 000 mm 800 mm 500 mm， 膜池池底和池壁均进行防腐处理。 膜池进水采用穿墙提升泵提升， 从运行能耗和施 工技术角度考虑， 穿墙泵适用于大规模的 MBR 系统， 经济实惠。 技术改造完成后， 一体化 MBR 池膜池共 4 组， 平 面尺寸 单组 为 8. 9 m 7. 0 m， 有效水深 3. 5 m。 设有 4 台膜池进水泵， 单台参数 流量 1 580 m3/h， 扬 程 1. 0 m， 功率 10 kW; 1 500 mm 800 mm 铸铁镶铜 闸门 4 套， 均带手 /电动启闭机; 每格膜池安装 8 组膜 组件， 膜组件采用目前应用最多的 PVDF 中空纤维 73 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期 膜 ［1］， 设计平均瞬时通量 24. 8 L/ m2h ; 膜池设计 污泥浓度 10 g/L。 3. 3膜设备间技术改造 原膜设备间的吊车为 0. 5 0. 5t 电动双梁吊 车， 起吊能力为 0. 5 t， 对于湿重超过 3 t 的膜组件而 言， 起吊能力明显不足。根据工艺设计中膜箱起吊的 要求， 将吊车更换为 5 t 的电动单梁吊车。 新增加的 32 组膜组件需定期从膜池起吊出来进 行离线清洗， 本次技术改造在膜设备间外侧紧贴膜池 新建膜清洗水池 1 座， 因受场地条件的制约， 膜清洗 水池宽度为 1. 92 m， 膜清洗水池尺寸为 7. 0 m 1. 92 m 5. 25 m。 技术改造完成后， 膜设备间新增产水抽吸泵 4 台 4 用 1 冷备 ， 单台参数 流量 430 m3/h， 扬程12 m， 功率 18. 5 kW; 污泥回流泵 4 台， 单台参数 流量1 250 m3/h， 扬程 4 m， 功率 30. 0 kW; CIP 泵 2 台， 单台参数 流量 220 m3/h， 扬程 14 m， 功率 15. 0 kW; 次氯酸钠投加泵 3 套， 单套规格 流量 2 090 L/h， 扬程 50. 0 m， 功率 1. 5kW; 柠檬酸投加泵 3 套， 单套规格 流量 2 370 L/h， 扬程 50. 0 m， 功 率 1. 5 kW; 真 空 泵 2 台， 单 台 参 数 流 量 165 m3/h， 真空度 84， 功率 4. 0 kW， 真空泵配有压缩空 气储罐 1 个， 有效容积 1. 0 m3， 工作压力 0. 8 MPa。 4设计体会 1对于已建成的一体化 MBR 池进行充分分析 研究， 结合实际运行过程中出现的问题， 对一体化 MBR 池的生物池、 膜池和膜设备间三个部分均进行 合理的技术改造。技术改造的实施， 优化了整个工艺 的水力流态， 降低了运行能耗， 满足了建设方提出的 相关标准及工艺设计要求。 2技术改造设计是建立在原建 构 筑物基础 上的， 设计应尽可能减少对现状生产的影响， 注意与 现有设施的衔接。 3技术改造设计的实施避免和改善了原工程中 出现的部分问题。 参考文献 ［1］蒋岚岚， 张万里， 胡邦， 等． 城镇污水处理工程 MBR 工艺膜系 统设计关键技术［J］． 中国给水排水， 2011， 27 20 55- 60. ［2］张军， 吕伟娅， 聂梅生， 等． MBR 在污水处理和回用工艺中的应 用［J］． 环境工程， 2001， 19 5 9- 11. 作者通信处程文214072无锡市隐秀路 901 号联创大厦西楼二楼 电话 0510 85160288- 8210 E- mailchengwen1179 163． com 2012 － 08 － 15 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 50 页 ［ 18］Ren J Z，Chung T S，Li D F，et al． Development of asymmetric 6FDA- 2， 6 DAT hollow fiber membranes for CO2/CH4separation 1． The influence of dope composition and rheology on membrane morphology and separation perance［J］． Journal of Membrane Science，2002，207 2 227- 240. ［ 19］Ryckebosch E， DrouillonM， VervaerenH．Techniquesfor transationofbiogastobiomethane ［J］．Biomassand Bioenergy，2011，35 5 1633- 1645. ［ 20］Tuinier M J，Van Sint Annaland M．Biogas purification using cryogenic packed-bed technology［J］．Industrial ＆ Engineering Chemistry Research，2012，51 15 5552- 5558. ［ 21］Kao C Y，Chiu S Y，Huang T T，et al．A mutant strain of microalga chlorella sp． for the carbon dioxide capture from biogas ［J］． Biomass and Bioenergy，2012，36132- 140. ［ 22］Nordberg ， EdstrmM， Uusi-PenttilM， etal．Selective desorption of carbon dioxide from sewage sludge for in-situ methane enrichmentenrichment experiments in pilot scale［J］．Biomass and Bioenergy，2012，37196- 204. ［ 23］Lindberg A，Rasmuson A C． Selective desorption of carbon dioxide from sewage sludge for in situ methane enrichment-part 1pilot- plant experiments［J］． Biotechnology and Bioengineering，2006， 95 5 794- 803. ［ 24］Lindeboom R E F，Weijma J，Van Lier J B． High-calorific biogas production by selective CO2retention at autogenerated biogas pressures up to 20 bar［J］． Environmental Science ＆ Technology， 2012，46 3 1895- 1902. ［ 25］Strevett K A，Vieth R F，Grasso D．Chemo-autotrophic biogas purification for methane enrichmentmechanism and kinetics［J］． Chemical Engineering Journal and the Biochemical Engineering Journal，1995，58 1 71- 79. ［ 26］Luo G， Johansson S， Boe K， et al．Simultaneous hydrogen utilization and in situ biogas upgrading in an anaerobic reactor［J］． Biotechnology and Bioengineering，2012，109 4 1088- 1094. 作者通信处谢丽200092上海市四平路 1239 号同济大学环境工 程学院明净楼 314 室 电话 021 65982692 E- mailsally． xieli tongji． edu． cn 2012 － 09 － 27 收稿 83 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期