常州大学本科生毕业设计（论文）
水的再生与回用，将中水开发为第二水源已越来越受到人们的重视。
城市污水或生活污水经处理达到一定的水质标准后，可在一定范围内重复使用的非饮用的杂用水，称为“中水”其水质介于上水与下水之间[1]。中水的用途中水处理设施一般建在小区内、建筑物底层或地下室内,具有建筑面积小，设备安装紧凑，效率高，运行管理较简单的特点。中水虽然不能饮用，但它可用在水质要求不高的方面，在城市中用途尤其广泛[2]。住宅小区、机关单位、商业大厦、宾馆饭店、大专院校等排水集中的地方，均可建设中水回用设施以取代自来水,用于厕所冲洗、绿地树木浇灌、道路清洁、车辆冲洗、建筑施工、喷水池、中央空调冷却循环、工业冷却以及可以接受其水质标准的场所。中水回用既补充了水资源的短缺，使自来水的消耗量减少，减少了排向水域的污水量，降低了污水处理费用，创造了可观的环境效益，做到了环境效益与经济效益的统一；同时，由于节省了水资源费，以及取水与远距离输送水的能耗与建设费用，以中水为原水进一步深化处理的成本再某些地区可能低于以自然水为原水的自来水厂。 1.2 国内外研究现状
中水回用作为一项新的污水处理方向，还是属于污水处理的范畴，在很多处理工艺和设施上还是了传统的技术和理论；但是中水回用相比传统的水处理，其处理水的来源和用途都和以往有所不同，故它不能照搬照抄传统的技术。经过研究人员多年的尝试和努力之后，中水回用技术已经有所完善。[2]
目前，较成熟和已被采用中水回用处理方法主要有生物化学法、物理化学法与膜生物反应器法。生物处理方法是应用微生物将污水中有机污染物转化为微生物细胞及简单形式的无机物。
1.常见中水回用中的生物处理方法有活性污泥法、生物膜法等。 ①活性污泥法
活性污泥法源自 20世纪初的英国，经过近 100年的不断发展又产生了多种运行方式，是目前污水处理中应用最普遍的生物处理方法。“活性污泥”指的是一种人工培养的生物絮凝体，利用这种悬浮生长的生物絮体的新陈代谢作用处理污废水。
传统活性污泥法存在的问题：对进水水质、水量变化的适应性较低，运行效果受水质、水量变化的影响；进水有机负荷不能过高，所以曝气池容积大、占地大；为保证曝气池中有一定浓度的活性污泥，需要有污泥回流设备，动耗较大，污泥产量大。
②生物膜法
生物膜法是利用专用填料使细菌和真菌一类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在其表面生长繁殖，并在其上形成一定厚度的膜状生物污泥（生物膜）。其特点是参与净化的微生物多样化，种属多，食物链长，污泥产量低（活性污泥法的 3/4），对水质、水量变动有较强的适应性，易于维护运行，动耗低。但占地大，滤料孔隙易被脱落的生物膜堵塞，滤池蝇恶化环境卫生，喷洒污水散发臭味。
③生物接触氧化法
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物膜法两者之间的生物处理方法。生物接触氧化法的实质就是在曝气池内充填填料（全部淹没在污水中），在填料上可栖息繁
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殖生物膜，而在池内又存在悬浮生长的生物絮凝体，因此，兼具两者的优点。随着新型合成材料的不断出现，许多高效率填料应运而生，使该方法得以广泛应用。其主要特点是 ：微生物种属多、浓度高，去除效率高，无需污泥回流，污泥产量低，不产生污泥膨胀。
2.膜生物反应器
膜技术在饮用水处理领域近 10 年来取得了很大的技术突破，目前世界上最大规模的MF 膜分离净水厂位于美国加洲，采用的是 0.2um 孔径的中空纤维素膜[3]，1988 年法国 Amoncourt 市建成了使用UF膜的膜分离净水厂[4]，而日本从1992 年起，对UF膜和MF膜处理饮用水进行了大规模的研究[5]。 随着膜技术的不断发展，已开始在污水处理方面得以应用，形成了膜生物反应器的高效污水处理工艺，其系统出水水质好、运行稳定[6]，同时加强了对系统中难降解物质的去处效果[7]，系统中污泥浓度可达 15000-30000mg/l 左右[8]，且微生物世代时间较长，还可提高硝化能力[9]。但由于污泥浓度升高，微生物内源呼吸加剧，会产生大量溶解性的微生物代谢产物，是一种不可生物降解的产物，是出水中溶解性 TOC 或 COD 的主要组成部分，有学者研究表明经过一段时间后可部分降解，但也有学者提出不同的观点
[3]。由于参与研究的学者越来越多，研究越来越深入，使膜分离技术在污水处理领域的
[12]
应用前景越来越广阔。
① 膜生物反应器
膜分离法是利用特殊的材料（半透膜）对液体中的某些成分进行选择性透过的方式，使水中具有一定粒径的杂质被分离，废水得到净化。污水中用于泥水分离的膜主要是超滤膜。超滤膜是依靠压力实现固液分离的，适用于分离分子量大于 500、直径为 0.005-10um 的大分子和胶体的分离。
在活性污泥法中的泥水分离是依靠沉淀池的重力作用实现的，占地大，分离效率低。而把一定结构形式的超滤膜放入曝气池中就可实现泥水分离，而且分离效果非常好，且省去了沉淀池和过滤罐，占地明显减小。因此近些年随着膜制造成本的下降，人们开始重视这种生物法和膜法的综合应用（被称为膜生物反应器）。
② 膜生物反应器的工艺流程及特点
膜生物反应器的工艺流程
一体式工艺：超滤膜直接浸入生物氧化池中，节省了膜分离单元的占地，但在高浓度的生物氧化池中的微生物对超滤膜的污染较严重，生物池中构造较复杂，清洗被污染膜时操作复杂。
分体式工艺：超滤膜置于生物氧化池之后，膜不宜污染，且清洗污染膜较容易。
1) 膜生物处理技术的特点
a.能高效地进行固液分离，将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分离开。分离工艺简单，占地面积小，出水水质好，般不须经三级处理即可回用。
b.可使生物单元内生物量维持在高浓度，使体积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使生物单元水力停留时间可大大缩短，生物反应器的占地面积相应减小。
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c.由于可防止各种微生物菌群的流失，有利于生长速度缓慢的细菌(如产甲烷菌、硝化细菌等)的成长，从而使系统中各种代谢过程顺利进行。
d.使一些大分子难降解有机物的停留时间变长，有利于它们的分解 1.3 发展趋势
从国内外污水回用的发展状况来看，中水回用现己受到比较普遍的重视，许多缺水地区已经建立了一批技术可靠、管理科学、运行稳定的回用工程。在中水回用方面，国内外对下列问题给予高度关注。[21]
（1）制定合理的、完善的回用水水质标准对于污水回用，仍存在一些对人体健康和环境的不确定因素。由于对污水回用还没有全面的科学依据，各国制定的回用水水质标准有较大差异。因此深入研究，制定合理的、完善的回用水水质标准，将大大推动污水回用的发展。
（2）发展高效价廉的污水回用处理技术 完善的污水回用处理技术是促进污水回用进一步发展的保证，目前，常用的污水回用处理方法有：
固液分离絮凝、沉淀和过滤；
生物处理好氧生物处理、氧化塘和消毒；
深度处理活性炭、空气吹脱、离子交换、石灰处理、膜工艺和反渗透。
（3）控制工业废水处理达标后排放
不同生产部门的工业废水性质不同，如含有难于生物降解的有机物、有毒有害的有机物或有毒有害的重金属等。如果工业废水未处理达标就排放到城市排水管道，输送到城市污水处理厂后，不但给城市污水处理厂的运行带来困难，而且限制了城市污水的回用。有研究显示，如果工业废水得到有效的处理，则城市污水经二级或三级处理后，可以不受限制地用于农业灌溉如果工业废水没有得到有效的预处理，由于潜在的食物链污染问题，城市污水回用于农业灌溉就受到限制。所以必须严格控制工业废水中各种有毒有害污染物的浓度，以确保人体健康不受威胁。
（4）集中回用与分散回用相结合
集中回用是在城市污水处理厂内，建设深度处理设施，对二级出水进行深度处理后回用分散回用是在距离污水处理厂较远的居住区，建立独立的小型污水回用处理厂，就地回用。与集中回用相比，分散回用可以节约输送管线费用，但增加了污水处理设施和回用设施的投入，因此选择集中还是分散的回用方式，主要取决于两种回用方式的成本和效益的比较。
处理后水回用至娱乐景观点。从而节约了给水量，将污水厂污水就近变废为宝，这对于解决城市缺水是一个有效的途径。
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2 工艺流程的设计
2.1 工艺的选择
目前，污水处理厂深度处理主要的工艺有以下几种：
（1）污水→调节池→初次沉淀池→生物接触氧化池→二沉池→出水，生物接触氧化是最广泛的方法，主要优点是停留时间短、易挂膜，尤其适合设备化，埋地建设倍受环保公司及用户青睐，但由于维修管理及设备防腐等方面的，近年来应用受到限制。但如果建成地下钢筋混凝土形式，设置人员通道以便维修，此种地下建设方式在小区水处理中具有较大市场，但这种方式一般处理规模较小，每天排放污水量小于几百吨的小区较为理想。对上千吨的小区污水处理，推荐采用地面建设方式，生物处理部分可采用接触氧化，也可采用SBR或其改进型CASS工艺，曝气方式建议采用低噪音的风机或水下曝气机。[14]
（2）污水→调节池→混凝沉淀→过滤→出水，对处理程度要求不高，且水量较小时，可采用此工艺，具有占地面积小，异味小，管理简单等优点。另外，在好氧生物处理之前加上酸化水解，有利于降低能耗，提高系统的总去除率。生活小区通常有较大的绿地面积，如果把污水处理后回用于浇灌绿地、道路、冲洗汽车，应在上述处理出水后加上消毒或其它补充措施。
（3）污水→集水井→MBR池→滤池→出水，MBR池是把活性污泥法和超滤工艺结合处理，首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。MBR池有以下一些优点
①运行管理方便
传统的好氧活性污泥处理工艺，在高污泥负荷的情况运行会出现污泥膨胀现象，使得泥难于分离导致系统不能正常运行、出水不达标。而MBR工艺是用膜抽吸作用来进行泥水分离，污泥膨胀不会影响MBR系统的正常运行和出水水质，因此运行管理极为方便。
②占地面积小
传统的活性污泥工艺的活性污泥浓度一般在3000～5000mg/l，而MBR工艺的活性污泥浓度一般在8000～12000mg/l，且不需生化沉淀池，故大大减少了占地面积和土建投资，其土建占地约为传统工艺的1/3。
③处理水质稳定
中空丝膜能够截留几乎所有的微生物，尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系统内的生物相极大丰富，活性污泥驯化、增量的过程大大缩短，处理的深度和系统抗冲击的能力得以加强，处理水质稳定。
④具有很好的脱氮效果
MBR系统有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高。
⑤泥龄长
膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时
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间，大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排放。
⑥动力消耗低
中空丝膜所需的吸引压力仅为－0.1～－0.4公斤/cm2左右，动力消耗低。 膜生物反应器易于一体化，易于实现自动控制，操作管理方便； 2.2 工艺设计
液氯 尾水 集水井 MBR池 滤池 清水池 中水 图1.1 MBR工艺流程图
2.3 集水井
集水井主要是用来对来水的水量进行调节的构筑物，保证后续进水的稳定性。
集水井容积
集水井的尺寸为D×H=8000mm×5000mm。
选用设备：选用上海三联泵业有限公司生产的250QW600-20-55型污水泵，每台泵的扬程为10m，流量为700m3/h。 2.4 MBR池 ① MBR池
二沉池出水BOD含量（20mg/L），NH3-N(25mg/L)，对于景观用水来说，仍然比较高，为了达到景观用水标准(BOD<8 mg/L, NH3-N<0.5 mg/L)，并且对要求比较严格的氮进行生物处理，达到去除有机物和营养物质的目的；[13]
MBR池尺寸
根据《排水工程》第四版，对MBR池的设计要求，计算设置2座MBR池。则每座MBR池的处理量为Q?15000m3/d。计算MBR池的规格为L=15m，宽B=4m，MBR池的总高度为H=4.5m。
MBR池的尺寸为L×B×H=15000mm×4000mm×4500mm。 2.4 中间水池
设计说明：中间水池主要起到缓冲的作用，可以为后续过滤提供稳定的进水条件。
中间水池的容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量。取中间水池容积满足一
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