绵阳永兴污水处理厂一期MBR系统 换膜技术方案 金科环境股份有限公司 2024年11月 目 录 1. 项目概况 2 1.1 项目内容 2 1.2 编制范围 2 1.3 采用的规范及标准 2 1.4 设计基础资料 2 1.4.1 设计规模 2 1.4.2 设计进出水水质 2 2. MBR系统改造方案设计 5 2.1 一期MBR现状分析 5 2.2 MBR系统改造方案 5 2.2.1 总体思路 5 2.2.2 改造方案设计说明 5 2.2.3 现有设备可利用情况分析 6 2.2.4 改造后运行成本预测分析 6 3. 金科特色数字化设计 6 3.1 GTMOST®膜通用平台 6 3.2 BIM设计 7 3.3 数字管理平台 7 3.3.1 综述 7 3.3.2 数字建设管理平台 8 3.3.3 数字运营管理平台 11 4. 投资报价 13 4.1 MBR更换投资报价 13 4.2 配套设备更换及报价 13 项目概况 项目内容 项目名称：永兴污水处理厂MBR系统改造项目 项目地点：四川省绵阳市 建设规模：本次工程MBR系统设计规模60,000 m3/d。 编制范围 本方案编制范围主要涵盖MBR系统改造换膜方案的设计，并对现有MBR系统现状进行分析，对现有MBR配套设备可利旧情况进行说明。 采用的规范及标准 污水处理厂提高改造的设计、建设、运营、维护以及为本项目所选用的设备和材料均符合国家相关的规范和标准。 《给水排水制图标准》（GBT50106-2001） 《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2016版） 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002） 《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》（DB51/2311-2016） 《地表水环境质量标准》（GB3838-2002） 《城镇污水处理厂运行、维护及安全技术规程》(CJJ60-2011) 《城市污水处理工程项目建设标准》(修订)（建设部主编2001） 《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002) 《低压配电设计规范》（GB50054-2011） 《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008） 设计基础资料 设计规模 永兴污水处理厂扩建项目一期工程规模6.0×104m3/d，设计峰值系数Kz=1.38，峰值流量不超过8小时，且发生该情况一年不超过一次。 设计进出水水质 （1）工业污水原水水质 本项目工业污水来源为绵阳京东方光电科技有限公司及其周边企业处理到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）三级标准的工业污水，具体水质见下表： 表1-1 工业污水设计进水水质 | 序号 | 项目 | 单位 | 进水水质 | | --- | --- | --- | --- | | 1 | CODcr | mg/L | ≤500 | | 2 | BOD5 | mg/L | ≤300 | | 3 | SS | mg/L | ≤400 | | 4 | NH3-N（以N计） | mg/L | ≤25 | | 5 | TN（以N计） | mg/L | ≤40 | | 6 | TP（以P计） | mg/L | ≤6 | | 7 | 氟化物 | mg/L | ≤20 | | 8 | pH | —— | 6.5~8.5 | （2）生活污水原水水质 本项目生活污水来源为集中发展区部分区域、河边镇生活污水及永兴城市生活污水处理厂服务范围内的生活污水，具体水质见下表： 表1-2 生活污水设计进水水质 | 序号 | 项目 | 单位 | 进水水质 | | --- | --- | --- | --- | | 1 | CODcr | mg/L | ≤300 | | 2 | BOD5 | mg/L | ≤134 | | 3 | SS | mg/L | ≤176 | | 4 | NH3-N（以N计） | mg/L | ≤30 | | 5 | TN（以N计） | mg/L | ≤45 | | 6 | TP（以P计） | mg/L | ≤5 | | 7 | pH | —— | 6.5~8.5 | （3）系统进出水水质 根据绵阳环保局要求，污水经处理后排入涪江三江大坝下游。排水标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的表1一级A标准，其中CODcr、BOD5、氨氮、总氮参照执行《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》（DB51/2311-2016）表1中工业园区集中式污水处理厂排放标准，总磷参照执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅲ类水质标准。 表1-3 MBR处理后排放标准指标表 | 序号 | 项目 | 单位 | 膜系统进水（参考） | 膜系统出水 | | --- | --- | --- | --- | --- | | 1 | CODcr | mg/L | 68 | ≤40 | | 2 | BOD5 | mg/L | 29 | ≤10 | | 3 | SS | mg/L | 78 | ≤10 | | 4 | NH3-N（以N计） | mg/L | 6 | ≤3（5） | | 5 | TN（以N计） | mg/L | 19 | ≤15 | | 6 | TP（以P计） | mg/L | 0.9 | ≤0.2 | 备注： 1）括号外数值为水温>12℃时控制指标，括号内数值为水温≤12℃时控制指标。 2）根据客户提供的水质资料，废水的水温变化范围为15~30℃。MBR系统最低设计水温按15℃计，如果进水混合液的温度低于最低设计水温，不能预期MBR系统达到要求产水量。 3）CODcr的去除率取决于上游生化系统设计和处理效果和原水中不可生物降解的有机物含量。为保证出水水质，进水中的可溶性不可生物降解CODcr必须小于40mg/L，且进水中不含有任何抑制微生物生长的有毒化合物。 4）可溶性BOD5、氨氮、总氮、总氟须在MBR膜池上游的生化系统去除。 5）进水需要进行化学加药除磷，加药装置由其他方提供。 6）MBR系统进水的碱度须小于200mg/L（以CaCO3计），硬度须小于100mg/L（以CaCO3计）。 MBR系统改造方案设计 一期MBR现状分析 一期MBR系统2018年投产运行，已经运行六年，目前，MBR膜系统存在膜通量降低、产能下降、部分膜丝断裂及脱落、部分膜丝污堵严重、清洗频次及强度增加等问题。主要原因如下： (1)膜使用年限已达设计年限，出现膜性能的正常衰减，导致膜通量下降、产能下降。 (2)由于进水含有70%的工业废水，水质波动比较大，实际运行过程中生化系统运行存在一定的波动，对MBR系统冲击比较大，加剧了膜丝性能的衰减。 (3)人工清洗频次和强度过大，导致清洗过程中部分膜丝断丝以及脱落现象，有效膜面积减少，同时对出水水质带来一定影响。 (4)受运行时长和进水水质的影响，部分膜丝逐渐出现不可逆的污堵现象、跨膜压差增大，较难通过清洗的方式来恢复通量，导致通量下降。 (5)随着清洗的频次和强度增加，膜系统有效运行时间降低，进一步导致产能下降。 MBR系统改造方案 总体思路 由于外部环境形式严峻，考虑到现场实际运行情况，争取最大程度利旧现状设备，降低改造成本，在不大规模停产、减产情况下，对现有MBR系统进行改造设计，并对运行管理方式进行优化，以保证膜系统的产水量。 改造方案设计说明 本项目改造设计采用金科自有MBR膜品牌进行设计。金科的GT-MBR膜组器技术是降低MBR能耗的核心产品。组器内部的特殊结构，不需要大范围水力循环，实现膜池装填密度更高。从硬件及软件系统上兼容市场主流膜品牌，实现换膜的无缝衔接；因地制宜的定制化学清洗参数，保障清洗效果，挖潜清洗潜力。 膜组器设计参数如下： | 膜材质 | PVDF | | --- | --- | | 膜组件形式 | 中空纤维帘式膜组件 | | 膜平均孔径 | 0.1 um | | 膜丝内/外径 | 1.0/2.0 mm | | 平均设计通量* | 17.01LMH | | 推荐工作温度 | 10~35 ℃ | | 推荐污泥浓度 | 6~12 g/L | | 推荐工作 pH 值范围 | 6.5~8.5 | | 最大耐受 PH 值范围 | 2~12 | | 最大跨膜压差 | 45 kPa | | 极限跨膜压差 | 85 kPa | | 产水浊度 | <1 NTU | 注:*设计通量根据水温与水质条件确定。 设计计算 (1)现状MBR系统 现状一期膜池6列，单列膜池尺寸：L*B*H=34m*3.05m*4.5m。 换膜计算 经过计算，在现有膜池条件下，更换金科GT-MBR膜组器，在17LMH的设计通量下，膜池尺寸完全满足要求，无需对膜池进行改造，直接更换就可以实现。 现有设备可利用情况分析 根据方案设计计算，MBR配套的主要设备含产水抽吸泵，气擦洗风机，污泥回流泵等的设备的参数，满足膜更换后的运行需求，只要设备状态良好即可利旧使用，无需更换调整。 改造后运行成本预测分析 根据方案设计计算，换膜改造后的主要系统设备及化学清洗方式与现有系统基本一致，因此膜更换后，预测运行成本会有小幅调整，但是不会变化很大。 金科特色数字化设计 GTMOST®膜通用平台 为了更好的保护业主方的利益，不被膜厂家绑定，我公司开发了均由通用兼容性的通用平台系统。 MBR膜通用平台指的是一个可以适配多种MBR膜组件和模块的标准化平台，允许不同品牌或型号的MBR膜系统在同一个平台上运行，便于安装、维护和升级。这种平台的设计旨在提高系统的灵活性和兼容性，降低成本，并简化操作。 本项目MBR通用平台设计采用金科自有MBR膜，具有通用兼容性，系统的工艺配置设备选型、电气自控、逻辑控制、程序设计充分考虑能兼容多家主流膜品牌，实现膜品牌的相互替换。 膜通用平台设计力求简练，最大限度方便运行管理和日常维护。根据本工程进水水质条件，对膜组件及膜架进行合理的排列组合，满足整体膜装置的稳定运行和灵活的运行启停调配要求。 在正常操作条件下，膜通用平台各膜列运行跨膜压差、流量和产水浊度由在线装置检测以保证设备的性能。跨膜压差增大或产水浊度突然异常升高均表示系统运行过程中出现问题，控制系统将自动关闭该列系统。 膜通用平台设有安全的程序启停装置，定时维护性清洗和恢复性清洗（可设置）。 系统的设计力求简练，最大限度方便运行管理和日常维护，通用平台与数字管理平台协同设计，实现系统少人值守，降低工作强度。 BIM设计 利用工艺BIM设计轻量化模型作为水厂双胞胎®智慧水务的可视化三维工作平台，工作流线有序简洁，综合信息共享唯一的模型，可视化模型中所有设备均具有详细的设计参数，比如材质、尺寸、供应商等，同时还具备以下功能： 工程量统计 三维管线综合设计 结构分析 协同设计 碰撞测试 数字管理平台 综述 数字管理平台式基于金科水厂双胞胎技术为基础升级开发，将BIM三维模型与上位SCADA实时数据关联，真正实现有实时数据的数学水厂，与现实水厂完全一致，实现真正意义上的自动化管理，少人值守。 水厂双胞胎可与资产管理相结合，从而为以后的智慧化打下坚实的数字基础。 SCADA数据采集系统 数字建设管理平台 “水厂双胞胎”是由公司开发的数字化项目管理平台，可以在向客户交付实体水厂的同时，提供数字水厂。“水厂双胞胎”融合了工程项目的设计数据、实施过程数据和运行数据，记录了实体水厂从无到有的发展历程，以及实时运行状态，实现了实体水厂的数字化模拟，为实体水厂的资产管理、远程监测、运行智慧化提供了数字化工具。 水厂双胞胎包括了实施管理平台和运营管理平台两个子平台，其中实施管理平台是实现建设过程数字化管理的一种技术，是公司在项目的设计、建设流程中的质量控制工具，实现工程项目的效率提升、质量把控、成本节约和风险控制，并可作为竣工图纸和资产管理工具。 实施建设管理平台 该实施管理平台，是公司采用BIM工具，利用BIM设计的信息化及可视化的优点所开发的，具备到货扫码签收及精准定位、现场安装进度跟踪控制、对项目现场进行远程监控及管理的功能；建设过程的信息更新到平台上，集合了设计信息、采购信息、到货、安装及调试等信息，实现了建设过程数字化管理，提高了项目管理水平和效果。 采购、到货、安装及调试等信息 “水厂双胞胎”在膜滤水厂建设及运营中的应用示意图 设计阶段可视化模型、实施阶段查看设备信息、运营阶段实时数据监测的示意图： 数字运营管理平台 数字运营管理平台是将通过与膜水厂自动化监测及控制系统连接，实时获得水厂的运行数据，形成了水厂数字化运营管理。 数字运营管理平台中的水厂与实体水厂完全一样，用户可以更直观、真实、精确地掌握和管理实体水厂的运行；一方面，在数字水厂通过查询设备属性，可以获取设备的设计、采购、安装等相关建设信息以及实时的运行数据，可以帮助用户通过数字水厂远程巡检实体水厂，掌握设备的实时运行情况，数字水厂模型既可以作为项目的竣工图纸，亦可以作为的后续的资产管理工具；另一方面，现场可通过扫描各个设备的二维码，在水厂双胞胎中查询设备相关设计、建设、运行数据，并定位该设备在数字三维模型中的位置，为现场人员提供可视化的运营维护工具。 运营管理平台 水厂双胞胎运营管理示意图（左图为实体厂，右图为数字厂） 投资报价 MBR更换投资报价 根据换膜方案设计说明，本方案提供两种换膜方式的投资报价，具体如下： | 名称 | 详细说明 | 报价 (元) | 制造商 | | --- | --- | --- | --- | | 方案一 | 利旧现有膜箱，只更换MBR膜组件： 原位更换同品牌（GE）膜组件，MBR膜组件总面积与现有系统相同，共125,078.4m2. | 34,580,000.00 | 苏伊士（GE） | | 方案二 | 更换全部膜组器（膜箱及膜组件） 更换国产品牌MBR膜组件及配套膜箱，膜组器14个，膜总面积共147,000m2. | 22,050,000.00 | 金科环境 | 备注：上述投资报价是基于现有MBR系统中除MBR膜组器外全部配套系统包括但不限于配套水泵，配套风机，配套仪表，配套管道阀门，配套加药系统等等均为可利旧的前提下给出。 配套设备更换及报价 根据MBR系统现状分析，现有膜池管路配套气动阀，膜池液位计及加药泵运行状况欠佳，需要更换。建议与本次MBR膜改造同步实施，需要同步更换的设备清单及报价详见下表： | 序号 | 项目类型 | 规格与参数 | 单位 | 数量 | 供货商 | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | 1 | 膜池超声波液位计 | 介质污泥混合液，量程0~6m，波束角≤12°，测量精度≤±6mm或≤0.25%量程，测量分辨率≤2mm，传感器IP68，LCD液晶显示，输出信号4～20mA，响应时间2s | 台 | 6 | 金科配套 | | 2 | 产水电动蝶阀 | DN300，PN1.0MPa，中线式对夹蝶阀，阀体球墨铸铁，阀座EPDM，阀杆不锈钢，阀板球墨铸铁外包覆尼龙/316，配套电动执行器 | 台 | 6 | 金科配套 | | 3 | 反洗电动蝶阀 | 开关型，DN350，PN1.0MPa，中线式对夹蝶阀，阀体球墨铸铁，阀座EPDM，阀杆不锈钢，阀板球墨铸铁外包覆尼龙/316，配套电动执行器 | 台 | 6 | 金科配套 | | 4 | 气擦洗电动蝶阀 | 开关型，DN400，PN1.0MPa，中线式对夹蝶阀，阀体球墨铸铁，阀座EPDM，阀杆不锈钢，阀板球墨铸铁外包覆尼龙/316，配套电动执行器 | 台 | 12 | 金科配套 | | 5 | 次氯酸钠加药泵 | 气动隔膜泵，流量11.76－136.6L/min，泵体PVDF，隔膜橡胶/PTFE，阀球橡胶/PTFE，无油空气驱动，配套阻尼器、安全阀 | 台 | 2 | 金科配套 | | 6 | 柠檬酸加药泵 | 气动隔膜泵，流量22.82－53.01L/min，泵体PP，隔膜橡胶/PTFE，阀球橡胶/PTFE，无油空气驱动，配套阻尼器、安全阀 | 台 | 2 | 金科配套 | | 7 | 报价 | 1,200,000.00元 | 1,200,000.00元 | 1,200,000.00元 | |