分置式ＭＢＲ设计与技术经济分析

　　摘 要：通过经济分析综合考察分置式膜生物反应器、一体式膜生物反应器水处理构筑物的经济效能。通过污水处理工程假设，计算建造分置式膜生物反应器工艺的投资费用、运行成本以及与处理相同水量、水质的一体式膜生物反应器及其它水处理工艺对比，考察分置式膜生物反应器的经济效益。
　　关键词：分置式mbr；技术经济分析；一体式mbr；工艺设计
　　
　　膜生物反应器是一种新型生化反应系统.已成功地应用于中水回用、粪便废水、垃圾渗滤液、工业废水的处理，被称为最有前途的水处理技术之一。但是膜生物反应器高昂的运行成本制约着膜生物反应器大规模推广应用。所谓技术经济分析，就是计算、分析与评价各项技术工作经济效果以及在多方案比较中选择最优方案的工作。技术经济分析就是在若干可行方案中得出技术上可行，经济上合理选优的方案，突出合理工艺的实用性、经济性。通过对分置式膜生物反应器技术经济分析考察分置式膜生物反应器建造及运行的经济效益。
　　1 mbr工艺设计
　　1.1 膜生物反应器设计基本参数
　　分置式间歇运行膜生物反应器工艺设计假设为校园住宿区污水处理回用。
　　(1)处理水量：150m3/d；(2)处理方式：24小时连续运行；(3)工艺处理流程工艺流程见图1。(4)原水水质。主要以化粪池出水、洗浴用水，出水为厕所回用水和绿地浇灌用水。原水及处理后的水质见表1。
　　

　　1.2 主要设备规格
　　(1)格栅。栅间距：5mm；格栅渠道尺寸：1.5l×0.2w×0.5h(m)；栅渣斗：0.4m3。
　　(2)调节池。有效容积：100m3；设计尺寸：5l×5w×4h(m)；输水泵：is65-50-125型单级离心式清水泵，二台，一台使用一台备用，水泵规格：q25m3/h，h20m，转速n2900r/min，效率η69r/min，功率3kw•h。
　　(3)生物反应池。有效容积：180m3；设计尺寸：3.82r×л×4h(m)。滗水器：浮动式重力滗水器，型号hlb-pa(qa)，两台，一台使用一台备用，也可同时使用，设计参数：q=60m3/h，最低水头hmin=0.1m，滗水深度δh=1.0m，水池深度h=4m，功率0.5kw•h。鼓风机：二叶罗茨鼓风机，型号l21ld-5.15，两台，一台使用一台备用。鼓风机参数：升压δ49kpa，进口流量5.15m3/min，功率7.5kw•h。
　　(4)调节井。有效容积：12.6m3；设计尺寸：12r×л×4h(m)。
　　(5)膜组件。有效容积：50m。3；尺寸：5l×5w×2h(m)。膜组件：天津膜天膜工程有限公司fp系列帘幕式膜型号fp-aⅱ，25片，膜组件规格：530×450×1010(mm)，纤维内/外径0.65/1.0(mm)，膜面积20(m2/片)，产水量300(l/片•h)。自吸泵：40zx6.3-20型zx自吸泵二台，一台使用一台备用，水泵规格：q6.3m3/h，h20m，转速n2900r/min，功率2.2kw•h。
　　(6)清水池。有效容积：40m3；设计尺寸：4l×4w×2.5h(m)。供水泵：is50-32-125型单级离心式清水泵，二台，一台使用一台备用，水泵规格：q12.5m3/h，h20m，转速n2900r/min，效率η60r/min，功率2.2kw•h。
　　(7)膜清洗槽。有效容积：3m3；设计尺寸：2l×1w×1.5h(m)。
　　(8)配电仪表。plc控制仪、配电箱、电子设备终端、仪表设备。
　　2 膜生物反应器技术经济分析
　　2.1 建设投资费用估算
　　根据《给水排水设计手册—第10册技术经济》(2000年)等有关文件资料，参考已建成同类工程经济指标并结合某市具体情况得出如下数据：
　　(1)土建费用。格栅渠费用0.23万元；调节池费用5.89万元；生物反应器费用3.37万元；调节井费用0.81万元；膜组件放置池费用7.54万元；清水池费用2.73万元；合计总费用20.57万元。
　　(2)设备费用。输水泵单价0.08万元，数量2，费用016万元；滗水器单价15万元，数量2，费用3.0万元；鼓风机单价0.9万元，数量2，费用1.8万元；膜组件单价0.3万元，数量25，费用7.5万元；自吸泵单价0.16万元，数量2，费用0.32万元；供水泵单价0.16万元，数量2，费用0.32万元；plc控制仪单价0.25万元，数量1，费用0.25万元；配电箱：费用2万元；电子设备：费用2万元；仪表：费用1万元；合计18.35万元。
　　(3)材料加工费用。格栅：材质不锈钢，数量1，费用0.5万元；膜清洗槽：材质硬塑料，数量1，费用0.8万元；费用合计1.3万元。
　　(4)管线：4.5万元；设备安装：2.7万元；其它费用：12万元。
　　(5)总投资：59.42万元。
　　2.2 运行成本估算
　　(1)电费。输水泵：数量2，功率3(kw•h)；滗水器：数量2，功率0.5 (kw•h)；鼓风机：数量2，功率7.5 (kw•h)；自吸泵：数量2，功率2.2 (kw•h)；供水泵：数量2，功率2.2 (kw•h)；合计功率15.4 (kw•h)。其中输水泵工作25％的时间，滗水器工作25％的时间，鼓风机工作50％的时间，供水泵和自吸泵全时工作。另外考虑照明，电子设备等一定电容量，装机容量为18kw•h，平均用电量功率为10kw•h。电费按照某市正常电价0.45kw•h/h，故计算年电费：0.45×10×24×365=39420元。
　　(2)膜清洗费用。hcl：浓度0.4 %，一次用量12 l，单价10.4元/l，一次费用124.8 元；naclo：浓度0.2 %，一次用量6 l，单价6元/l，一次费用36 元。膜每个月清洗一次，每次清洗五片，每月清洗五天，药剂使用年总费用：(124.8+36)×5×24=19296元/年。
　　(3)人工费。工人数2，技术员1，工资800元/（人/月），年费用800×3×12=28800元。
　　(4)膜更新费用。每四年膜更新一次，价格为：150元/m2，故年费用为：150×20×25/4=18750元。
　　(5)设备折旧费。折旧年限为10年，膜折旧费不考虑，故年费用为1.085万元。
　　(6)设备维修费3000元/年。
　　合计120116元/年。
　　单位水量成本2.19元/m3，单位耗电量1.6 kw•h/ m3。单位水量主要成本。动力费：所占比例32.8%，单位成本0.72元；人工费：所占比例24.0%，单位成本0.53元；膜更换费用：所占比例15.6%，单位成本0.34元；膜清洗药剂费：所占比例12.2%，单位成本0.27元；设备折旧费：所占比例9.0%，单位成本0.20元。
　　2.3 收入估算
　　由于使用污水处理减少自来水的使用量，自来水价格与污水处理成本的差值就为污水处理收益。沈阳市居民用自来水价格为1.9元/吨，则污水处理工程年收入为：1.9×150×365=10.40万元。其中，学校每年放假3个月，这段时间污水处理装置不运行，故实际收入为：10.40×75％=7.80万元。

　　2.4 分置式间歇运行膜生物反应器经济评价
　　分置式间歇运行膜生物反应器基本情况。固定资产投资：金额15.4万元；年运行费用投入：金额11.86万元；年收入：金额7.80万元；流动资金投入：金额10万元。从财务指标上看，分置式间歇运行膜生物反应器处于盈利状态，分析成本分布可以看出动力费用占污水处理成本的比例达到32.8％，耗电量为1.6kw•h/m3，高于活性污泥法的0.3～0.4 kw•h/m3。人工费用也占到总成本的24％。膜的更换费用和膜清洗费用也分别占到总成本的15.6％和122％，随着我国膜技术的发展与技术进步，膜的使用寿命和抗污染能力都会的得到加强。
　　2.5 分置式mbr与一体式mbr技术经济比较
　　膜生物反应器具有处理效果好、安全性高、占地面积小的特点。一体式膜生物反应器在水处理工艺中具有很强竞争力。为此选择一体式膜生物反应器与分置式间歇运行膜生物反应器进行比较，处理量140m3/d，处理后达到中水回用标准。
　　(1)两种工艺投资费用比较。分置式mbr合计59.42万元，一体式mbr合计78.46万元。可以看出分置式膜生物反应器工艺投资费用要比一体式膜生物反应器低19.04万元，分置式膜生物反应器处理生活污水的安全性较一体式膜生物反应器高，所以分置式膜生物反应器具有良好的经济性。
　　(2)运行成本比较。分置式mbr合计12.01万元；一体式mbr合计13.7万元。
　　(3)单位水量耗电比较。分置式mbr：1.6kw•h/m3；一体式mbr：1.81kw•h/m3。
　　通过分析(1)、(2)可以看出，一体式膜生物反应器基建费用比分置式膜生物反应器高14.05万元。从运行成本考虑，分置式膜生物反应器单位水量动力费用要少0.21kw•h，但是由于使用不同的膜清洗方法对于膜进行清洗导致分置式膜生物反应器药剂费高0.91万元。由于占地面积的不同和设备复杂分置式膜生物反应器人工费比一体式高1.44万元，但是合计分置式膜生物反应器为12.01万元较一体式的13.7万元少1.97万元，同时单位水量分置式成本为2.19元/m3，一体式的为2.68元/m3，具有一定运行成本优势。
　　3 结语
　　分置式间歇运行膜生物反应器在经济性上具有一定推广价值。以一个日处理能力150m3的小型污水处理工程为例，固定资产投资59.42万元，处理污水成本为2.19元/m3，略高于传统的水处理工艺，水处理电耗为1.6kw•h/m3，高于传统水处理工艺的0.3～0.4 kw•h/m3。
　　参考文献
　　［1］jefferson b， laine a l， judd s j， et al. membrane bioreactors and their role in wastewater reuse［j］. water science & technology， 2000， 41(1)：197-204.
　　［2］tatsukiueda， kenhhata， yasutokiduoka and osamuseino. effects of aeration on suction pressure in a submerged membrane bio-reactor［j］. .， 1997，31(3)：489-494.
本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jingjilunwen/gongyejingji/260009.html