MBR新工艺设计(黄建元)

此书知识量巨大，技术要点清晰，结构紧凑而精炼，总结了国内外的应用成果及成功案例。基本反应了国内外与MBR工艺技术相关的应用成果的**水平，有很好的先进性和实用性；因此，书中的MBR工艺设计思想和方法对业界的设计实践具有重要的指导意义。这是一本力图推进我国MBR污水处理工艺科学设计管理的专业工具书，具有较高的学术水平和可读性，它的出版将将作为一部具有里程碑意义的文献，有力地支持和推动我国MBR的普及发展及规范制定的前期准备。 

本书系统介绍了膜污染的影响因素与清洗方法、大型市政污水处理厂再生水回用工程设计，详细列举了MBR在中小城镇污水、厕所废水、建筑中水、医院废水、制药工业、石油化工工业、炼焦化学工业、垃圾处理场渗滤液、农化工业、造纸工业、纺织印染工业、食品饮料工业、电镀工业废水中的设计工艺及工程实例；还介绍了膜技术在公共卫生等领域的应用前景、MBR系统设备采购强制性要求、国家相关水质标准及分析方法。
本书是一本推进我国MBR污水处理工艺科学设计管理的专业工具书，可供国内有关科研设计机构、水务集团公司和环保设备企业的技术人员、管理操作人员及大专院校师生阅读参考。

黄建元，师从日本水处理过滤理论泰斗、国际著名大权威学者藤田贤二先生（日本水处理研究中心会长，国立东京大学及埼玉大学教授）于1994年，2000年分别获得东京大学研究生院都市工学专攻/工学硕士，埼玉大学研究生院生物环境科学专攻/工学博士。
1994年～2012年的18年来，一直在日本上市水处理工程公司（前泽工业株式会社中央研究所）及世界500强膜化学材料公司（三菱丽阳集团膜事业部），从事膜法水处理装置集成及应用研发工作，在20世纪90年代，在日本对MBR工艺的规范性发展及膜技术的推广普及做了大量的工作。
在膜法水处理装置集成及膜污染防止领域拥有丰富的专业技术积累和大量的创新专用技术，申请国内外发明专利20余个，著者发表论文30余篇，其中SCI收录约10篇，其余均为EI收录。其成果已经应用于江苏无锡新区新城污水处理厂2万吨/日MBR改造工程，实际运行结果高于同类国外产品。
2012年10月回国述职以来，先后承担“国家863水专项课题”及“创新团队建设”等重要科研项目；申报国家专利五个，内容涉及中空及平板复合膜堆，MBR与担体结合预处理，及废膜丝再利用等现有MBR技术提升新课题。其成果已经获得浙江省（宁波市）科技进步一等奖， 2012年～2013年度中国膜工业协会科学技术二等奖。
作为海归，荣获2013年“浙江省千人计划”特聘专家称号。
另外，本书参编人员有30多位，分别来自清华大学、同济大学、中科院以及北京碧水源科技股份有限公司、沁园集团膜科技公司等多家从事水处理研究与工程设计的单位。

第1章概述1
1.1膜生物反应器（MBR）技术简介1
1.1.1膜生物反应器发展的历史沿程1
1.1.2膜生物反应器运行形式变革2
1.1.3目前膜生物反应器的主要利好点3
1.2膜生物反应器的应用和研究现状4
1.2.1膜生物反应器好氧工艺在有机废水处理中的应用4
1.2.2膜生物反应器厌氧工艺在有机废水处理中的应用4
1.2.3膜生物反应器在有机废水处理中脱氮方面的应用5
1.2.4膜生物反应器在国内的应用现状5
1.2.5膜生物反应器的发展趋势5
参考文献6

第2章膜生物反应器原理7
2.1膜生物反应器概论7
2.1.1膜生物反应器构成与分类7
2.1.2膜的结构7
2.1.3膜的性能指标8
2.1.4膜生物反应器的应用利弊9
2.1.5膜生物反应器的膜污染9
2.2膜生物反应器工艺研究10
2.2.1膜生物反应器生物处理的原理10
2.2.2膜生物反应器对污染物的去除效果12
2.2.3MBR操作条件对污染物去除效果的影响13
2.2.4国内外膜生物反应器应用的研究14
2.3膜生物反应器微生物代谢研究15
2.3.1微生物产物的来源、性质及影响因素15
2.3.2膜生物反应器中的微生物代谢特性18
2.4MBR工艺设计原理19
2.4.1基质降解19
2.4.2污泥产率20
2.4.3SRT和F/M比21
2.4.4硝化动力学22
2.5MBR除磷脱氮原理22
2.5.1生物脱氮机理22
2.5.2生物除磷机理23
2.5.3污水脱氮除磷工艺23
2.5.4膜生物反应器脱氮除磷的研究进展25
2.5.5膜生物反应器脱氮除磷新工艺的实用化25
参考文献26

第3章MBR设计工艺及主要附属设备29
3.1设计宗旨及要领29
3.1.1膜生物反应器设计和传统工艺的区别29
3.1.2污水水量的计算30
3.1.3污水流量的确定31
3.1.4有机负荷33
3.1.5水力停留时间33
3.1.6MBR系统构型的确定33
3.1.7MBR预处理——膜格栅34
3.1.8一体式MBR——膜曝气34
3.2膜设施的设计条件34
3.2.1处理能力34
3.2.2水量和水质35
3.2.3膜的数量·系列数·池数36
3.2.4曝气量36
3.2.5计划水位及膜设施的高度38
3.3调节池38
3.3.1调节池容量及污水停留时间38
3.3.2形状及槽数39
3.3.3调节池搅拌机39
3.4反应池39
3.4.1设计原理39
3.4.2反应池的参数39
3.4.3无氧池搅拌机40
3.4.4膜分离装置41
3.4.5膜过滤泵43
3.5剩余污泥泵44
3.6加药系统45
3.6.1絮凝剂添加设备45
3.6.2加药除磷46
3.6.3膜药洗系统47
3.7消毒设备47
3.7.1紫外线消毒设备48
3.7.2液氯消毒设备49
3.7.3臭氧消毒设备50
3.7.4二氧化氯消毒设备50
3.7.5次氯酸钠消毒设备51
3.8除臭设备52
3.8.1污水处理厂气态污染物的特征及来源52
3.8.2各种除臭方法的原理及特点53
3.8.3污水处理厂除臭方法的比选55
3.9电器及电控装置设备56
3.10运行管理56
参考文献58

第4章膜污染的影响因素与清洗方法59
4.1膜污染的定义与起源59
4.1.1微生物59
4.1.2有机污染物59
4.1.3溶解性有机污染物59
4.1.4无机污染物59
4.2膜污染的影响因素59
4.2.1膜的固有性质60
4.2.2混合液性质60
4.2.3膜组件的运行条件与操作方式61
4.3膜污染的控制方法63
4.3.1膜组件的优化与曝气管路设计63
4.3.2控制活性污泥浓度63
4.3.3改善污泥混合液特性66
4.3.4优化膜分离操作条件66
4.3.5膜清洗66
4.4膜清洗原理及实例67
4.4.1膜物理清洗67
4.4.2膜化学清洗68
4.4.3不同厂家膜系统的清洗注意事项和操作方法69
参考文献77

第5章某市郊污水处理厂再生水回用工程设计81
5.1概述81
5.1.1工程简介81
5.1.2编制原则81
5.1.3采用的主要规范及标准81
5.1.4再生水水源83
5.1.5再生水厂进、出水水质83
5.1.6再生水厂处理工艺方案84
5.1.7工艺管线设计84
5.2再生水厂处理工艺设计84
5.2.1工艺流程设计84
5.2.2工艺高程设计85
5.2.3进水提升泵房85
5.2.4细格栅间86
5.2.5膜生物反应器86
5.2.6鼓风机房89
5.2.7加氯、加药间90
5.2.8回用清水池91
5.2.9送水泵房91
5.2.10污泥处理92
5.3建筑、结构设计92
5.3.1概况及设计内容92
5.3.2设计依据92
5.3.3建筑设计93
5.3.4结构设计94
5.4电气设计95
5.4.1供配电95
5.4.2电力传动及照明97
5.5自控设计99
5.5.1自控设计原则99
5.5.2再生水厂工艺流程控制99
5.5.3自动化控制系统100
5.5.4通信网络101
5.5.5防雷、过电压保护及接地101
5.5.6自动化控制系统设备表101
5.6采暖与通风设计102
5.6.1概述102
5.6.2设计依据102
5.6.3采暖102
5.6.4通风103
5.6.5空调103
参考文献103

第6章某市政MBR污水处理厂工程设计104
6.1工程概况104
6.2系统进水及预期的出水水量和水质104
6.3工艺总体描述104
6.3.1工艺选择原则104
6.3.2进水水质分析105
6.3.3工艺选择106
6.3.4工艺流程106
6.3.5平面布置107
6.3.6设计说明107
6.4膜池110
6.4.1膜系统设计111
6.4.2化学清洗111
6.5电气自控系统说明112
6.5.1工作范围112
6.5.2供配电系统112
6.5.3控制与信号112
6.5.4中心控制室113
6.5.5现场PLC控制分站113
6.5.6机旁就地控制113
6.5.7数据采集113
6.5.8处理功能113
6.5.9控制功能113
6.5.10显示功能113
6.6膜系统的维护保养114
6.6.1运行状态114
6.6.2停机114
6.6.3待机114
6.6.4产水114
6.6.5反洗115
6.6.6维护性清洗115
6.6.7恢复性清洗控制116
6.6.8膜完整性监控116
6.7运行效果分析116
6.7.1参数调整116
6.7.2实际进出水水质117
6.7.3MBR运行要点归纳117
6.8本章结论117
参考文献118

第7章MBR在中小城镇污水处理中的应用119
7.1中小城镇污水水质特点及排放标准119
7.1.1中小城镇污水水质特点119
7.1.2中小城镇污水排放标准120
7.2中小城镇污水处理技术120
7.3中小城镇污水MBR法实例及经济技术指标121
7.3.1生活小区污水MBR法实例121
7.3.2城镇污水MBR法实例126
7.4本章结论131
参考文献131

第8章MBR在厕所污水处理中的应用132
8.1厕所污水水质特点132
8.2厕所污水处理技术简介133
8.3厕所污水MBR处理技术134
8.4厕所污水MBR法实例及经济技术指标136
8.4.1厕所污水MBR法工艺流程136
8.4.2厕所污水MBR主要构筑物的设计参数136
8.4.3MBR法厕所污水处理系统的调试及运行137
8.4.4系统脱氮的研究结果与讨论137
8.5经济技术指标分析141
8.5.1技术分析142
8.5.2经济分析144
8.6本章结论145
参考文献146

第9章建筑中水处理与工程设计147
9.1建筑中水概述147
9.1.1基本概念147
9.1.2设计原则147
9.2中水原水148
9.2.1中水原水选择148
9.2.2中水原水量149
9.2.3中水原水水质149
9.3中水用途及水质标准150
9.3.1中水用途150
9.3.2中水水质标准150
9.4建筑中水处理技术简介152
9.4.1建筑中水处理技术选择原则152
9.4.2建筑中水的常用处理技术153
9.4.3MBR在建筑中水处理中的应用154
9.5MBR工艺在建筑中水处理中的工程应用实例155
9.5.1工程实例一：某酒店中水处理工程155
9.5.2工程实例二：某居住小区中水处理工程157
9.5.3工程实例三：某博览园中水处理工程159
9.6本章结论163
参考文献163

第10章MBR在医院污水处理领域的应用164
10.1我国医院污水处理的特点164
10.2我国医院污水处理技术简介167
10.3医院污水MBR法调试及运行168
10.4医院污水MBR法实例及经济技术指标170
10.4.1案例一：天津市某医院MBR系统170
10.4.2案例二：天津某大学医院MBR系统172
10.4.3案例三：厦门某医院400吨废水处理175
10.5本章结论178
参考文献178

第11章制药工业废水处理与工程设计180
11.1制药工业的生产工艺及废水来源180
11.1.1生物制药的工艺及废水来源180
11.1.2化学合成制药的工艺及废水来源182
11.2制药废水水质特点183
11.2.1生物制药废水的水质特点183
11.2.2化学合成制药废水的水质特点184
11.2.3其他几类制药废水的水质特点184
11.3制药工业用水定额及废水排放标准184
11.3.1发酵类制药废水的排放标准185
11.3.2化学合成类制药废水的排放标准186
11.4制药工业废水处理技术简介186
11.4.1制药废水的常用处理技术186
11.4.2MBR在制药废水处理中的应用189
11.5MBR工艺在制药废水行业工程应用实例190
11.5.1工程实例：某头孢抗生素中间体合成制药厂废水处理工程190
11.5.2工程调试与运行情况193
11.5.3膜组件运行情况195
11.5.4废水处理工程经济效益分析197
11.6本章结论197
参考文献198

第12章石油化工工业废水处理与工程设计200
12.1石油化工工业废水种类与来源200
12.1.1石油炼制废水200
12.1.2石油化工废水201
12.1.3化纤工业废水202
12.1.4化肥工业废水203
12.2石油化工工业废水用水特点及排放特征203
12.2.1石油化工工业用水特点203
12.2.2石油化工工业废水水质特点204
12.2.3石油化工工业废水污染物排放特征204
12.3石油化工工业废水处理技术简介206
12.3.1物化预处理技术206
12.3.2二级生化处理技术207
12.3.3废水回用深度处理技术208
12.4MBR在石油化工废水处理中的应用209
12.4.1石油化工工业废水处理现状及存在问题209
12.4.2MBR在石油化工废水处理中的研究现状210
12.4.3MBR在石油化工废水处理中的应用现状211
12.4.4MBR应用在石油化工废水处理中存在的挑战及应对策略211
12.5MBR工艺在石油化工工业废水处理中的工程应用实例213
12.5.1工程实例：某石油化工企业炼油废水处理工程213
12.5.2MBR工艺运行处理效果215
12.5.3MBR膜组件运行情况217
12.5.4污水处理工程经济效益分析218
12.6本章结论219
参考文献219

第13章炼焦化学工业废水处理与工程设计221
13.1炼焦化学工业的生产工艺及废水来源221
13.2焦化废水水质及其特点222
13.3炼焦化学工业水污染物排放控制要求223
13.3.1标准简介223
13.3.2水污染物排放要求223
13.4焦化废水处理技术简介224
13.4.1焦化废水处理工艺概述224
13.4.2焦化废水处理单元技术225
13.4.3MBR在焦化废水处理中的应用234
13.5MBR工艺在焦化废水行业的工程应用实例238
13.5.1工程实例一：某钢铁企业焦化厂废水处理工程238
13.5.2工程实例二：某钢铁企业焦化厂废水处理系统升级改造工程241
13.6本章结论243
参考文献244

第14章垃圾处理场渗滤液处理与工程设计246
14.1垃圾处理场的生产工艺及废水来源246
14.1.1垃圾填埋场的生产工艺及废水来源246
14.1.2垃圾焚烧厂的生产工艺及废水来源246
14.2垃圾渗滤液水质特点247
14.2.1垃圾填埋场渗滤液水质特点247
14.2.2垃圾焚烧厂渗滤液水质特点248
14.3垃圾处理场水污染物排放控制要求249
14.3.1垃圾填埋场水污染物排放控制要求249
14.3.2垃圾焚烧厂水污染物排放控制要求250
14.4垃圾渗滤液处理技术简介251
14.4.1垃圾渗滤液的常用处理技术251
14.4.2MBR在垃圾渗滤液处理中的应用256
14.5MBR工艺在垃圾渗滤液行业工程应用实例257
14.5.1工程实例一：某垃圾填埋场渗滤液处理工程257
14.5.2工程实例二：某垃圾焚烧厂渗滤液处理工程261
14.5.3工程实例三：某垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工程263
14.6本章结论267
参考文献267

第15章农化工业废水处理与工程设计268
15.1农化行业及废水情况概述268
15.2农化工业的生产工艺及废水来源268
15.2.1草甘膦的生产工艺及废水来源268
15.2.2其他典型产品的生产工艺及废水来源269
15.3农药生产废水水质特点270
15.3.1草甘膦生产废水的水质特点270
15.3.2其他典型产品生产废水的水质特点271
15.4农化工业用水定额及废水排放标准271
15.4.1农化工业用水定额271
15.4.2农化行业废水的排放标准271
15.5农化行业废水处理典型工艺介绍272
15.5.1农化废水的常用处理工艺272
15.5.2MBR 在农化工业废水处理中的应用275
15.6MBR工艺在农化工业废水工程中的应用实例275
15.6.1工程实例一：某农化企业含磷废水处理工程275
15.6.2工程实例二：某农化企业农药生产废水处理工程281
15.7本章结论284
参考文献284

第16章造纸工业废水处理与工程设计286
16.1造纸工业废水情况概述286
16.2造纸工业的生产工艺及废水来源287
16.2.1制浆的生产工艺及废水来源287
16.2.2其他生产工艺及废水来源289
16.3造纸工业废水水质特点289
16.3.1制浆生产废水的水质特点289
16.3.2其他工艺废水的水质特点290
16.4造纸工业用水定额及废水排放标准291
16.4.1造纸工业用水定额291
16.4.2造纸行业废水的排放标准291
16.5造纸废水处理典型工艺介绍292
16.5.1造纸废水的常用处理工艺292
16.5.2MBR 在造纸行业废水处理中的应用294
16.6MBR工艺在造纸行业废水处理工程中的应用实例295
16.6.1工程实例一：某造纸企业制浆废水处理工程295
16.6.2工程实例二：某造纸企业造纸生产废水处理工程300
16.7本章结论304
参考文献304

第17章纺织印染工业废水处理与工程设计306
17.1废水的来源及特征306
17.1.1棉纺织染整307
17.1.2毛纺织染整310
17.1.3麻脱胶、麻纺织染整废水311
17.1.4丝绸、针织染整废水313
17.1.5化学纤维染整废水315
17.2纺织工业用水量定额及排放标准317
17.2.1纺织工业用水量定额317
17.2.2纺织工业排放标准318
17.3纺织工业废水处理技术简介320
17.3.1印染废水处理的物理化学法321
17.3.2印染废水的生物处理法323
17.3.3印染废水处理中普遍存在的问题324
17.4纺织工业废水处理MBR工艺325
17.4.1MBR 简介325
17.4.2MBR膜组件327
17.4.3MBR工艺328
17.4.4MBR工艺设计计算330
17.4.5膜清洗系统331
17.5应用案例：5000m3/d染整废水处理工程332
17.5.1项目概况332
17.5.2设计规模及进出水水质332
17.5.3系统工艺设计332
17.5.4主要构筑物的说明333
17.5.5主要工艺设备及构筑物清单335
17.5.6工程调试与运行情况336
17.5.7经济效益分析338
17.6本章结论339
参考文献339

第18章食品饮料工业废水处理与工程设计341
18.1食品加工废水分类341
18.2食品工业废水来源342
18.3食品加工废水特点342
18.3.1食品废水特征342
18.3.2食品废水的主要危害342
18.4食品工业废水排放标准342
18.5食品工业废水处理方法343
18.5.1物理法343
18.5.2化学法344
18.5.3生物法345
18.6MBR在食品废水处理中的应用346
18.7MBR在食品废水行业中的工程应用实例346
18.7.1啤酒生产工艺346
18.7.2啤酒生产过程中的废水来源347
18.7.3污水水量347
18.7.4污水进出水水质347
18.7.5污水处理流程347
18.7.6主要工艺参数348
18.7.7工程运行情况351
18.7.8废水处理工程经济效益分析352
18.8本章结论352
参考文献352

第19章电镀工业废水处理与工程设计354
19.1电镀废水的来源354
19.2电镀废水的特点355
19.3电镀废水的分类356
19.4《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）357
19.4.1适用范围357
19.4.2污染物排放控制要求358
19.5电镀废水处理技术简介359
19.5.1化学法359
19.5.2离子交换法360
19.5.3吸附法360
19.5.4电解法360
19.5.5蒸发浓缩法360
19.5.6膜分离法361
19.5.7生物处理技术361
19.6电镀废水膜处理工程案例361
19.6.1工程概况362
19.6.2工艺流程362
19.6.3MBR系统设计参数362
19.6.4反渗透设计参数363
19.6.5各工段装置配备情况363
19.6.6工程调试364
19.6.7系统运行状况364
19.6.8系统运行评价365
19.7本章结论365
参考文献366

第20章MBR在公共卫生敏感领域的应用前景367
20.1引言367
20.2水系统中的生物性污染物367
20.3常规处理工艺对病原微生物的去除368
20.4MBR对细菌的去除369
20.5MBR对病毒的去除370
20.6本章结论371
参考文献371

第21章MBR系统设备采购强制性要求373
21.1某水处理厂强制性要求的制定373
21.1.1概况373
21.1.2水质373
21.1.3用地374
21.2MBR系统技术要求374
21.2.1MBR系统成套设备374
21.2.2控制系统375
21.2.3在线检测设备375
21.3MBR辅助设备要求378
21.3.1转鼓式网格格栅除污机378
21.3.2潜水离心泵380
21.3.3混合液回流泵382
21.3.4潜水搅拌机384
21.3.5微孔曝气器系统385
21.3.6阀门387
21.4电气设备要求388
21.4.1参照标准388
21.4.2主要符号及单位390
21.4.3电气系统参数标称值390
21.4.4电气设备基本要求391
21.4.5设备防腐、防水防尘保护391
21.4.6供电电源391
21.4.7电气设备391
21.4.8电缆394
21.4.9电气设备的安装395

附录398
附录1《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中的地表水环境质量标准基本项目标准限值398
附录2《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中的类污染物的允许排放浓度399
附录3《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中的第二类污染物的允许排放浓度（1998年1月1日后建设的单位）399
附录4《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ 343—2010) 中排放标准401
附录5《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中基本
控制项目排放浓度 （日均值）402
附录6水质常用检测项目及检测方法403
附录7《膜生物法污水处理工程技术规范》(HJ 2010—2011)405
附录8《膜分离技术术语》(GB/T 20103—2006)419
附录9《环境保护产品技术要求膜生物反应器》（HJ 2527—2012）435