MBR设计工艺及主要附属设备

3.1 设计宗旨及要领
 

        膜生物反应器处理系统由膜组件、生物反应池、供气系统、控制系统，出水系统、在线清洗系统等组成。膜生物反应器不同于一般活性污泥法的特点是反应池中的污泥浓度高，可达60015000mg/L，因此其容积负荷较高，污泥负荷较低，污泥龄长。
 

3.1.1 膜生物反应器设计和传统工艺的区别
 

       在传统的污水生物处理技术(图3-1)中，泥水分离是在沉淀池中靠重力作用完成的其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性能越好，泥水分离效率越高。

由于沉淀池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在3500mg/L，从而限制了生化反应速率。水力停留时间(HRT)与污泥龄(SRT)相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的25%~40%31传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。

  

 

3.1.2 污水水量的计算

     常规生活污水的水量估算往往是依靠人口数量和用水量来确定，城市给水水量计算依据室外给水设计规范（GB 50013-2006）来确定，见表 3-1.
 

                                                表3-1  居民生活用水定额                                                               单位： L/（人*d)

                 注：1.特大城市指市区和近郊区非农业人口100万及以上的城市；
                  大城市指市区和近郊区非农业人口50万及以上、不满100万的城市；
                  中、小城市指市区和近郊区非农业人口不满50万的城市。
                  2. 一区包括湖北、湖南、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、上海、江苏、安徽、重庆；
                      二区包括四川、贵州、云南、黑龙江、吉林、辽宁、北京、天津、河北、山西、河南、山东、宁夏、陕西、内蒙古河套以东和甘肃黄河以东的地区；
                      三区包括新疆、青海、西藏、内蒙古河套以西和甘肃黄河以西的地区。

         表3-2中各区域的日变化系数应根据供水规模、用水量组成、生活水平、气候条件，结合当地相似供水工程的年内供水变化情况综合分析确定，可在1.3-1.6范围内取值。
 

表3-2  *高日居民生活用水定额

主要用（供）水条件	一区	二区	三区	四区	五区
集中供水点取水，或水龙头入户且无洗涤池和其他卫生设施	30~40	30~45	30~50	40~55	40~70
水龙头入户，有洗涤池，其他卫生设施较少	40~60	45~65	50~70	50~75	60~100
全日供水，户内有洗涤池和部分卫生设施	60~80	65~85	70~90	75~95	90~140
全日供水，室内有给水、排水设施且卫生设施较齐全	80~110	85~115	90~120	95~130	120~180

       

                    注：1. 表中所列用水量包括了居民散养畜禽用水量、散用汽车和拖拉机用水量、家庭小作坊生产用水量。
                            2. 一区包括新疆、西藏、青海、甘肃、宁夏、内蒙古西北部，陕西和山西两省黄土沟壑区，四川西部。
                                 二区包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古西北部意外的地区，河北北部。
                                 三区包括北京、天津、山东、河南，河北北部以外、陕西和山西两省黄土沟壑区以外的地区，安徽、江苏两省的北部。
                                 四区包括重庆、贵州、云南，四川西部以外地区，广西西北部，湖北、湖南两省的西部山区。
                                 五区包括上海、浙江、福建、江西、广东、海南、台湾，安徽、江苏两省北部以外的地区，广西西北部、湖北、湖南两省西部山区以外的地区。
                             3. 取值时，应对各村镇居民的用水现状、用水条件、供水方式、经济条件、用水习惯、发展潜力等情况进行调查分析，并综合考虑以下情况：村庄一般比镇区低；定时供水比全日供水低；发展潜力小取较低值；制水成本高取较低值；村内有其他清洁水源便于使用时取较低值。调查分析与本表有出入时，应根据当地实际情况适当增减。
                             4. 表中的卫生设施主要指洗涤池、洗衣机、淋浴器和水冲厕所等。

3.1.3污水流量的确定
 

      污水管道系统的设计流量采用大日*大时流量，污水设计流量分为生活污水设计流量和工业废水设计流量。
 

3.1.3.1生活污水设计流量
 

    (1)居住区生活污水设计流量

                       (3-1)

     式中，Q1为居住区生活污水设计流量，L/s；n为居住区生活污水量标准，L/(人d)：N为设计人口数：K，为生活污水量总变化系数。

    ①生活污水量标准

    a. 生活污水排水定额：在居住区污水排水系统设计中所采用的每人每日所排出的平均污水量

    b. 相关因素：用水量标准、室内卫生设备情况、气候、居住条件，生活水平及其他地方条件等。

   ②设计人口

    a. 设计期限终期的规划人口数：设计人口=人口密度x面积，按照城市总体规划采用

    b. 总人口密度：所采用地区面积包括街道、公园、运动场、水体等在内。规划阶段或初步设计阶段污水量计算采用

    c. 街区人口密度：所采用地区面积只是街区内的建筑面积：技术设计或施工图设计阶段污水量计算采用

   ③生活污水量总变化系数

   1. 变化系数：表征污水量的变化程度日。
   2. 日变化系数(Kd)：一年中*大日污水量与平均日污水量的比值。

   3. 时变化系数(Kh)：*大日中*大时污水量与该日平均时污水量的比值。

   4. 总变化系数(Kz)：*大日*大时污水量与平均日平均时污水量的比值。

   总变化系数随人口的多少和污水量标准的高低而变化，人口多(日平均流量大)，污水量标准高时，总变化系数就小；人口少(日平均流量小)，污水量标准低时，总变化系数就大，

   b. 总变化系数的确定方法，理论上：K，=Kd×Ks

   实际上有以下两种做法。

   1. 根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)采用的居住区生活污水量总变化系数表(表3-3)选用。
 

污水平均日流量/（L/s）	5	15	40	70	100	200	500	≥1000
日总变化系数（Kz）	2.3	2.0	1.8	1.7	1.6	1.5	1.4	1.3

                                                    注：1. 当污水平均日流量为中间数值时，日总变化系数采内插法求得。

                                                            2. 当居住区有实际生活污水量变化资料时，可按实际数据采用。

      式中，Q为平均日平均时污水量，L/s。当Q<5L/s时，Kz =2.3；Q>1000L/s 时, Kz=1.3。 
     (2) 公共建筑物生活污水设计流量
       主要包括公共浴室、洗衣房、医院、饭店、学校和影剧院等。
       计算方法：在设计时作为集中污水流量单独计算，具体计算方法参见《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003）或《建筑给水排水》。、
   （3）工业企业生活污水及淋浴污水的设计流量
       工厂生产区的生活污水及淋浴污水流量是指来自生产区的厕所、食堂和浴室等的污水。
                                   Q2=（A1B1K1+A2B2K2)/3600 + (C1D1+C2D2)/3600
       式中，Q2为工业企业生活污水及淋浴污水设计流量，L/s ；A1 为一般车间*大班职工数，人；A2 为热车间*大班职工数，人；B1 为一般车间职工生活污水量标准，L/（人*班）；B2 为热车间职工生活污水量标准，L/（人*班）；K1 为一般车间生活污水时变化系数；K2 为热车间生活污水时变化系数；C1 为一般车间*大班使用淋浴的职工人数，人；C2 为热车间*大班使用淋浴的职工人数，人；D1 为一般车间淋浴污水量标准，L/（人*班）； D2 为热车间淋浴污水量标准，L/（人*班）。
      淋浴时间以60min计。
      工厂生产区生活污水量标准见表3-4.

车间性质	每班生活污水量标准/[L/（人*班）]	时变化系数	每班每人淋浴污水量标准/[L/（人*班）]
热车间	35	2.5	60
一般车间	25	3.0	40