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MBR在污水处理厂的工艺设计计算表

发布时间:2022-08-08 16:46:32人气:105
工业污水处理厂MBR工艺设计计算

参数代号计算值计算公式/取值依据/说明
处理流量日处理量(m3/d)Q15000
旱季平均流量(m3/h)Q625.00
旱季平均流量(m3/S)Q0.17
最大时流量(m3/h)Qmax750.00
最大时流量(m3/s)Qmax0.21
平均时流量(m3/h)Q625.00
平均时流量(m3/s)Q0.17
总变化系数Kz1.20市政污水根据规范要求,工业污水根据工艺是否有调节池或业主提供。





设计平均进水水质max进水CODcr  (mg/L) Sinmax175.00
估测实际进水COD均值 (mg/L)S0140.00参照实际运行项目,按照设计进水最大值80%校核
max进水BOD5 (mg/L)BOD5 in80.00
估测实际进水BOD5 均值(mg/L)BOD5 064.00参照实际运行项目,按照设计进水最大值80%校核
max进水TP (mg/L)Tp in1.00
max进水NH3;(mg/L)NH3   in25.00工业污水请采用TKN替代氨氮
max进水TN(mg/L)TN   in30.00
进水总SS    (mg/L)TSSin60.00参照实际运行项目和设计彼标准校核,对池容积与污泥浓度影响很大
进水有机SS     (mg/L)VSSin48.00市政约TSS的80%。[1] P245。第二级生化更高。
进水无机SS     (mg/L)SSin,iorg12.00SSin,iorg=TSSin-VSSin
进水不可生物降解VSS   (mg/L)nbVSS in10.00参照[4]   P708
进水碱度    以CaCO3计   (mg/L)
150.00估计,纯市政污水不必计算
进水最低温度(℃)Tl10.004<T<39,温度矫正公式有效
进水最高温度(℃)Th25.004<T<39,温度矫正公式有效





排放标准CODcr  (mg/L)CCOD,ET50.00
BOD5(mg/L)CBOD,ER10.00
TP (mg/L)CP,ER1.00比如台湾地区不要求该指标,请填写与进水max值。
氨氮 (mg/L)CNH4,ER5.00
TNCTN,ER30.00比如台湾地区不要求该指标,请填写与进水max值。
SSCTSS,ER10.00






假定设计出水均值与排放限制的比例
60.00%
设计出水水质均值CODcr  (mg/L)Se30.00
BOD5(mg/L)BOD56.00
TP (mg/L)TPe1.00
氨氮 (mg/L)Ne3.00
TNTNe30.00
TSSTSe6.00超滤膜出水,一般浊度<0.5NTU,SS<5mg/L的检测限





日处理负荷CODcr 负荷 (Kg/d) Cd,COD1650.00
BOD5  负荷 (Kg/d) Cd,BOD870.00
TP负荷 (Kg/d) Cd,P0.00
氨氮负荷 (Kg/d) Cd,NH4330.00
TN负荷 (Kg/d) Cd,TN0.00





处理程度CODcr  (mg/L)
82.86%
BOD5(mg/L)
92.50%
TP (mg/L)
0.00%
氨氮 (mg/L)
88.00%
TNNf0.00%





生化反应动力学参数产率系数   (gVSS/gBOD.d)Y0.60typical0.4-0.8,[4]P585
产率系数(gVSS/gCOD.d)Y0.40typica0.3-0.6,[4]P585
20℃最大比增长速率(gVSS/gVSS.d)20℃µm6.00typica3-13.2[4]P704 
设计温度最大比增长速率(gVSS/gVSS.d)µm3.0520µn * 1.07T-20[4]
半速率常数(gCOD/gVSS.d)20℃Ks 40.00typical5-40,   [4]P704
半速率常数(gCOD/gVSS.d)Ks 23.8720Kn * 1.053T-20
内源消耗系数(gVSS/gVSS.d)Kd200.12typical0.06-0.15,[4]P704
内源消耗系数(gVSS/gVSS.d)Kd0.08Kd20 * 1.04(T-20)     ,[4]P705
20℃硝化菌最大比增长速率 (gVSS/gVSS.d)20℃ µnm  0.750.2-0.9,typical0.75   [4]P705
设计温度下硝化菌最大比增长速率(gVSS/gVss.d) µnm0.3820µnm * 1.07T-20
20 ℃半速率常数 (gNH3/M3)20℃ Kn  0.740.5-1.0,typical   0.74,[4]P705
设计温度下半速率常数(gNH3/M3)K0.4420Kn * 1.053T-20
20 ℃硝化菌内源消耗系数(gVSS/gVSS.d)20℃ Kdn 0.080.05-0.15,typical0.08,[4]P705
T ℃硝化菌内源消耗系数(gVSS/gVSS.d)Kdn      0.0520µnm * 1.04T-20
硝化产率系数   (gVSS/gNH3)Yn      0.120.10-0.15,typical0.12,[4]P705
硝化氧抑制系数     (g/m3)Ko 0.500.4-0.6,typical0.5,[4]P706
溶氧 (g/m3)DO   2.00
出水NH3浓度  (g/m3)N0.50完全硝化考虑
硝化菌比增长速率µn0.11 (µm*N/Kn+N)*[DO/(Ko+DO)]-Kdn,[4]P679  
SRT确定硝化安全系数SFn3.00按照峰值TKN与均值比例,或经验确定。一般生活污水取1.5,一般工业污水2-3,有毒性工业污水需要更长或考虑两级生化。
完全硝化最小泥龄(d)SRT27.80SRT=SF*1÷µn    
完全硝化最小泥龄,仅对好氧池核算(d)tSS,aerob,dim16.65SRT=SF*3.4*1.103^(15-T),仅对好氧池核算。[3]P23
本设计SRT取值(d)SRT28.00SRT5-15d,可能有硝化;SRT>15d,有硝化。[1]P320
   
无硝化4-6d;有硝化8-12d,仅对好氧池核算。[3]P23
兼顾除磷脱氮,结合运行经验,MBR可以在20-25天,进水SS不高的难降解工业污水推荐30天以上,SRT对排泥量与池容积影响较大.





污泥产量基质浓度   (g bCOD/m3)S1.59S=Ks[1+Kd*SRT)/SRT*(µm-Kd)-1 [4]P679
细菌残体Fd0.150.08-0.20,typical   0.15 [4]P704
异氧菌生剩余污泥产量(Kg/d)A253.97[QY(S0-S)   ÷(1+Kd*SRT) ],[4]P683
细胞碎屑剩余污泥产量(Kg/d)B86.47 [fd*Kd*Q*Y*(S0-S) *SRT]÷(1+Kd*SRT) ],[4]P683
硝化菌生物剩余污泥产量(Kg/d)C5.44 Q*Yn* (NOx) ÷(1+Kdn*SRT),[4]P683
不可生化降解的VSS剩余污泥产量(Kg/d)D150.00
进水无机SS累积量(Kg/d)E180.00
化学除磷剩余污泥产量(Kg/d)Sp0.00ATV,   4Kg SS per Kg AL[3]
剩余活性污泥产量 (Kg VSS/d)PX,bio  345.88(A+B+C),[4]P682
有机剩余污泥产量 (Kg VSS/d)PX,VSS  556.92(A+B+C)/0.85+D,[4]P683
不计入除磷污泥的剩余污泥总产量 (Kg DS/d)PX,TSS  736.92(A+B+C)/0.85+D+E,[4]P683
计入除磷的剩余污泥总产量 (Kg DS/d)PX,TSS,p 736.92(A+B+C)/0.85+D+E+Sp,[4]P683
剩余污泥总产量 (吨 DS/d)PX,TSS,p 0.74
生化池剩余污泥排量(m3/h)Qs2.65Qs=PX,TSS ÷ MLSS÷1000000





池容,HRT,MLSS平均MLSS   浓度 (mg/L)MLSS  9000.00
MLVSS (mg/L)MLVSS 6801.66MLVSS   =PX,VSS÷PX,TSS*MLSS
膜区污泥浓度 (mg/L)MLSSm11571.43膜池污泥回流3.5
生化污泥总量 KgXTSS20633.75
好氧池容积 ( m3)Vo2292.64Vo   =PX,TSS*SRT÷MLSS
HRT (h)HRT3.67HRT   =Vo÷Q
    因反硝化可去除BOD,但效率比好氧池低,反硝化池可替代一部分好氧池功能。
较核F/M (KgCODcr/KgMLVSS.d)F/M0.14MBR典型值0.1-0.4 KgCOD/KgMLVSS.d   废水处理工程与回用 P858.  
较核F/M (KgCODcr/KgMLSS.d)F/M0.11MBR典型值0.2-0.5 KgCOD/KgMLVSS.d   废水处理工程与回用 P.
较核F/M (KgBOD5/KgMLVSS.d)F/M0.07
较核F/M (KgBOD5/KgMLSS.d)F/M0.050.05KgBOD5/KgMLSS.d,能硝化,能好氧污泥稳定,出水BOD5-100.15KgBOD5/KgMLSS.d,能硝化,不能好氧污泥稳定,出水BOD10-20;0.30KgBOD5/KgMLSS.d,不能硝化,不能好氧污泥稳定,出水BOD15-25;[2]P569
较核F/M (KgCODcr/KgMLSS.d)F/M0.11
较核COD容积负荷(KgCOD/m3.d)CODload0.92MBR典型值1.2-3.2 KgCOD/m3.d[4] P858.
较核按氨氮有机负荷 (KgNH4-N/KgMLVSS.d)F/M0.02一般<0.04可以得到较好的硝化





前置反硝化参数设计排泥带走的N(mg/L)
2.770.12*Px,bio/Q   [4]P682  
需要反硝化的氮 (mg/L)NOx    0市政污水可用TKN-Ne-0.12*Px,bio/Q 废水处理工程与回用  P684     公式8-18
    工业污水应考虑再加上进水自带硝态氮,建议将TKN换为TN。
     
缺氧区MLSS浓度(mg/L)
不考虑脱氮
缺氧区有效活性污泥浓度Xb  (mg/L)Xb不考虑脱氮(Q*SRT/V)*[Y(S0-S)   ÷(1+Kd*SRT) ],[4]P762
反硝化需要的内回流IRIR不考虑脱氮IR=NOx/TNe-1.0
NOx 进量 (Kg/d)NOXfeed不考虑脱氮IR   × Q × Nox
假定停留时间t    (h)t1.00考虑到膜池仍有氨氮转化为硝态氮,本工艺从膜池前回流硝化液,
    保险系数应不低于
1.5倍。如果无脱氮要求,请填写0.
缺氧区池容  m3Vnox不考虑脱氮 Q × t
F/MbF/Mb不考虑脱氮Q*BOD5,in/Xb*Va
比反硝化速率 g/g.dSDNR 不考虑脱氮 废水处理工程与回用
反硝化污泥负荷(Kg NO3-N/Kg MLSS.d)
不考虑脱氮负荷校核,typical0.01-0.04
较核Nox处理能力     Kg/d
不考虑脱氮
不考虑脱氮


不考虑脱氮


不考虑脱氮


缺氧区设计停留时间
不考虑脱氮考虑到膜区回流污泥带有较高的溶解氧,一般3-4mg/L,设置预缺氧区,实际设计放大50%。工艺流程上考虑UCT,尽量减小回流高溶解氧的影响。





除P生化除磷量(Kg/d)TPbio20.75未经消化的活性污泥含磷量2.8-11%,A/O工艺可以达到4-6%,这里按5%计算。   [4] P1454; 
需要去除的TP(Kg/d)Tpin0.00TPin*Q
化学辅助除磷量(Kg/d)Tpchem0无须化学除磷
铝投加量 Kg/dAL0.001.3Kg   Al/Kg P  [3]P29设计按2Kg   Al/Kg P校核
铁投加量    Kg/dFe0.00或者投加2.7Kg Fe/Kg  [3]P29,因铁盐腐蚀性强,非特殊情况不推荐使用
硫酸铝铝含量
7.00%按照工业硫酸铝溶液计算
硫酸铝投加量(Kg/d)
0.00
聚铝中铝含量
20.00%
聚铝投加量(Kg/d)
0.00因聚铝价格贵,不推荐





碱度平衡进水含碱 (Kg/d),以CaCO3计Alkin2250.00
硝化耗碱 (Kg/d),以CaCO3计AlkN2356.207.14g   CaCO3*硝化日负荷
反硝化产碱 (Kg/d),以CaCO3计AlkDN0.003g   CaCO* 反硝化日负荷
BOD氧化产碱 (Kg/d),以CaCO3计AlkBOD652.50文献报道约0.5-1Kg/Kg BOD,取值0.75
出水含碱(Kg/d),以CaCO3计Alke900.00为维持出水PH>6.5,   碱度>60mg/L CaCO3
需要加碱(Kg/d),以CaCO3计Alka353.70(AlkN + Alke) - ( Alkin  + AlkDN + AlkBOD)





生化曝气量COD降解理论需氧(Kg/d)
1650.00水量按天计算;假设1KgCOD需1KG O2
排泥折合理论需氧(Kg/d)
-790.831.42*Px,bio  
氨氮氧化理论需氧(Kg/d)
1428.904.33*氨氮日处理负荷
反硝化折合理论需氧(Kg/d)
0.002.86   * 反硝化日处理负荷
总理论需氧(Kg/d)Ro2288.07Ro=COD降解耗氧量+氨氮耗氧量-剩余污泥折合理论需氧量-反硝化理论供氧量
混合液平均溶解氧    (mg/L)C2.00
0.45[5]
ßß 0.95[4]P717
FF0.90[4]P717
水深 (m)h5.00
海拔(m)H200.00
20℃,1ATM 标准氧饱和浓度(mg/L)Cs209.08废水处理工程与回用 P429P1747   查表
实际温度下氧饱和浓度(mg/L)CsT 10.29废水处理工程与回用 P429P1747   查表,此处按照15℃考虑。
    如果含盐量高超过5000ppm,需查表校核
较核海拔相对大气压Pb/Pa0.98
在T,H条件下饱和溶解氧CS,T,H10.04
相对大气压 (m)Patm,H 10.08
池底饱和氧浓度(mg/L)平均CS,T,H11.85
标准状况与实际条件下氧转移速率比SOTR/AORT3.15SOTR/AOTR=(1.024)(20-Th) *Cs20÷[a*F *(ß*平均CS,T,H-C) ]  
脱氧清水中氧转移效率Ea(%)Ea30.00%
生化需供气量(m3/h)
3710.39
较核生化供气量(m3/h)
1608.50减去膜曝气对生化的贡献
曝气头通量 (m3/h)
4.00
曝气头数量     (个)
403.00





memstar膜组件设计20摄氏度平均膜通量(LMH)
15.0020摄氏度时,一般工业污水设计<10L/m2.h,生活污水设计<20L/m2.h,由膜厂家提供。
20摄氏度峰值瞬时最大膜通量(LMH)
25.0020摄氏度时,一般工业污水设计<15L/m2.h,生活污水设计<30L/m2.h,由膜厂家提供,并说明耐受峰值通量的时间。
平均水量时平均膜通量(L/m2.h),按连续产水计算
11.72设计温度下,(1.025)^(T-20),[6]P127
峰值水量时平均膜通量(L/m2.h),按连续产水计算
14.06
实际出水时间     
0.90
平均水量时瞬时膜通量(L/m2.h)
13.02
峰值水量时瞬时通量(L/m2.h)
15.62
理论膜用量(m2)
53336.86
每片膜膜面积(m3)
20.00
膜片数量
2667.00
膜片安装间距(m)
0.09
膜架层数
2.00
每个膜架膜数量(片)
60
膜架数量(个)
45






下层间歇曝气时间
50.00%轮换曝气,间歇加强
下搅拌曝气量(m3/片.h)
2.00下层连续曝气
下搅拌曝气量(m3/片.h)
2.00下层间歇加强曝气
下层间歇曝气平均值(m3/h)
1333.50
下层曝气连续曝气平均值(m3/h)
2667.00
膜曝气总风量
4000.50
大孔曝气氧利用率
5.00%
对生化贡献折合为微孔曝气(m3/h)
2101.88





膜产水设计产水分组数
5.00请按照膜厂家建议或按照经验填写,一般10000吨及以上系统应不少于4组,每组产水流量最大不超过500吨/小时。组数太少,不利于系统稳定性;组数太多会增加成本及操作。
每组膜架数
9.00校核用





膜化学反洗设计在线化学反洗一次用水量(吨)
160.01推荐2/㎡膜 +50% (管道容积、损失和富余量)
反洗用次氯酸钠浓度㎎/
500.00推荐300500/  次氯酸钠
次氯酸钠反洗次数(次/a)
70.00
次氯酸钠药液浓度
10.00%
化学反洗10%次氯酸钠用量(吨10%液体/次)
0.80
化学反洗10%次氯酸钠用量(吨10%液体/a)
56.00





化学清洗化学清洗池容积
800.05
化学清洗用次氯酸钠浓度㎎/ 
2000.00推荐1000-2000㎎/    次氯酸钠
次氯酸钠化学清洗频率 次/年
2.002次/12个月
化学清洗用10%次氯酸钠量(T/a)
14.55
化学清洗用盐酸浓度 
1.00%推荐1-2%    。盐酸,硫酸,柠檬酸等,根据小试而定。
盐酸化学清洗频率 次/年
0.501次/12个月
化学清洗用30%盐酸量(T/a)
13.33
化学清洗用碱浓度㎎/ 
0.25%推荐0.2-0.5%  
碱化学清洗频率  次/年
1.001次/12个月
化学清洗用碱量(40%液体/a)
5.00





膜维护药剂费用次氯酸钠单价(元/T)
1000.00
盐酸单价(元/T)
1000.00
40%液碱单价(元/T)
1200.00
膜维护总药剂费用(万元/年)
8.99
处理吨水费用(元/吨)
0.016










参考资料
[1]
给水排水设计手册,第五分册

[2]
三废处理工程技术手册,废水卷

[3]
德国ATV-DVWK-A   131E,Dimensioning of single-stage activted sludge   plants,2001。其中生化反应动力学常数引自ASM1

[4]
Metcalf   & Eddy,Inc. Wastewater Engineering Treatment and Reuse (Forth edition).

[5]
IWA   2003,Proceedings of 2nd IWA National Young Water Professionals Conference,   Germany

[6]
The   MBR Book(second edition)


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