降低污水处理工程造价和节省占地的新型滗水器

　　 选用两种不同型式滗水器的工艺计算和一体化池土建投资估算，反映出选用HLB型浮动式重力滗水器的工程投资比选用XB型旋转式滗水器的工程投资低8%以上，并分析了HLB型浮动式重力滗水器能够降低工程投资的根本原因。

　 　1. 两种滗水器的工艺计算

　　在编制10000m3/d的污水处理设计方案时，分别选用 HLB型浮动式重力滗水器（以下简称HLB型滗水器）和 XB型旋转式滗水器（以下简称XB型滗水器）并进行CAST工艺计算，计算方法采用天津市市政设计研究院和中国市政工程华北设计研究院联合编制的《推荐一种新的SBR工艺设计计算方法》1，该计算方法借鉴了德国ATV标准A131E《单段活性污泥污水处理厂的设计》（2000年版）和日本下水道事业团主编的《序批式活性污泥法设计指南》（1990年版），结合了近年来国内诸多SBR工艺的设计经验，可谓是完善化的SBR工艺的简便计算方法。计算结果见下表。
　　1.1 设计输入

序号	计算项目	符号	单位	方案1HLB型滗水器	方案2XB型滗水器	备 注
1.1	设计规模	Q	m3/d	10000	10000
1.2	日变化系数	Kd		1.2	1.2
1.3	总变化系数	KT		1.42	1.42
1.4	进水BOD5	Lj	mg/L	126	126	60%工业废水
1.5	进水CODCr	Cj	mg/L	312	312
1.6	进水SS	Sj	mg/L	183	183
1.7	进水TN	Nj	mg/L	32	32
1.8	出水BOD5	Lch	mg/L	20	20
1.9	出水CODCr	Cch	mg/L	100	100
1.10	出水SS	Sch	mg/L	20	20
1.11	出水TN	Nch	mg/L	15	15
1.12	设计最低水温	T	℃	12	12
1.13	污泥指数	SVI	mL/g	160	160
1.14	池外排水沟沟底最低标高	H0	m	13.540	12.340	黄海高程

　　 1.2 选定参数

2.1	周期时长	TC	h	6	6
2.2	周期数	N	次/天	4	4
2.3	反应时间	TF	h	4	4
2.4	沉淀时间	Ts	h	1	1
2.5	滗水时间	Tch	h	1	1
2.6	池水深度	H	m	5.8	5.0
2.7	安全高度	Hf	m	0.15	0.7
2.8	保护层水深	Hp	m	0.25	0.25	因漂浮物较多

　　 1.3 一体化反应-沉淀池计算参数及结果

序号	计算项目	符号	单位	方案1HLB型	方案2XB型	备 注
3.1	设计水量	Qd	m3/d	12000	12000
3.2	好氧泥龄	θCN	d	8.2	8.2
3.3	反应泥龄	θCF	d	12.1	12.1
3.4	缺氧泥龄	θCD	d	3.9	3.9
3.5	总泥龄	θC	d	18.1	18.1
3.6	污泥产率系数	Y	kgSS/kgBOD5	1.184	1.184
3.7	反应池污泥总量	ST	kg	27329	27329
3.8	给定最高日最高时流量	Qh	m3/h	556	556
3.9	实际沉淀时间	T’s	h	1.83	1.83
3.10	反应池池容	V	m3	9210	9758
3.11	缺氧反应时段	TD	h	1.3	1.3
3.12	好氧反应时段	TO	h	2.7	2.7
3.13	间歇进水滗水深度	ΔH	m	2.11	1.71
3.14	高水位时污泥浓度	NWT	g/L	2.97	2.80
3.15	低水位时污泥浓度	NWL	g/L	4.65	4.26	混合后浓度
3.16	污泥负荷	FW	kgBOD5/kgMLSS.d	0.083	0.083	属于低负荷
3.17	水力停留时间	t	h	18.4	19.5
3.18	间歇进水方式池数选择	n	格	3	3
3.19	单池容积	Vi	m3	3070	3253
3.20	单池面积	Fi	m2	527	651
3.21	单池贮水容积	ΔVi	m3	1112	1112
3.22	计算最低水位	HL	m	3.72	3.29
3.23	计算最低泥位	Hs	m	2.32	2.34
3.24	单池宽度	B	m	14.0	14.0	整座池形按正方形计
3.25	单池长度	L	m	37.64	46.47
3.26	方形池实际总面积	As	m2	1581	1952
3.27	方形池实际总体积	Vs	m3	10159	10929
3.28	池子超高	H1	m	0.6	0.6
3.29	池子总深度	HZ	m	6.4	5.6
3.30	单池进水流量	Qj	m3/h	556	556
3.31	单池设滗水器台数	nb	台	1	1
3.32	单台滗水器流量	Qb	m3/h	1223	1223	10%富裕量
3.33	滗水时排水沟水深	δ	m	0.050	0.180	计算确定
3.34	最大水头	Hmax	m	2.236	2.480
3.35	最小水头	Hmin	m	0.126	0.771
3.36	滗水器选型	Mod		HLB1223	XB1223
3.37	选择器占反应池体积之比	P	%	21.5%	21.5%
3.38	生物选择器单池体积	V1	m3	661	701
3.39	生物选择器单池长度	L1	m	8.11	10.01

　　 1.4 一体化反应-沉淀池土建条件
　 　1.4.1 方案1（选用HLB型滗水器）一体化池土建条件
　　1.4.2 方案2（选用XB型滗水器）一体化池土建条件

　　 1.4.3 数据及说明

　　 3）采用半地下结构形式，一体化池纵向布置由水工结构专业确定；
　　2）隔墙应能承受一侧为空池、另一侧为最高水位时水位差造成的力；
　　3）一体化池内壁应防腐、防渗，防腐条件按pH=5~10考虑；
　　4）图中尺寸为水池的内壁尺寸，沿池壁、隔墙均设走道板和栏杆。

　 　2. 两种滗水器的工程投资估算

　　水工结构专业接收工艺专业条件后，经设计计算并向概预算专业提出下列一体化池的投资估算条件。

　　 2.1 一体化池土建主要工程量

　　确定厂内±0.000m标高相当黄海高程13.300m，一体化池土建主要工程量如下表。

序号	工程量名称	单位	数量	备注
方案一	方案二
1	池体总体积	米3	14328	15612	含池壁底
2	池体占地面积	米2	2216	2704	含池底板
3	地基处理面积	米2	2408	2918
4	开挖土石方	米3	10648	12845	按1:0.3放坡
5	钢筋砼体积	米3	2030	2321
6	防腐、防渗面积	米2	4488	4909	淹水面积
7	挑檐走道板面积	米2	369	434
8	栏杆长度	米	246	289
9	池体外壁抹面面积	米2	559	464
10	池外四周道路面积	米2	649	714	池外3m路宽3m
11	一体化池占地面积	米2	3258	3859	含四周道路

　　 2.2 一体化池投资估算

　　按工程所在地的商品砼、材料、人工、水电等单价估算的一体化池投资如下。
　　两方案一体化池投资估算表

序号	估算项目	单位	数量	备注
方案一	方案二
1	地基处理	万元	96.32	116.72	按400元/米2
2	土石方开挖和外运	万元	27.68	33.40	按50%外运3km
3	钢筋砼模板主材浇筑	万元	103.53	118.37	按510元/米3
4	防腐、防渗面积	万元	1.41	1.54	按3.14元/米2
5	挑檐走道板	万元	5.20	6.52	按141元/米2
6	不锈钢栏杆	万元	8.07	9.48	按328元/米
7	池体外壁抹面、涂料	万元	0.78	0.65	按14元/米2
8	池体四周道路	万元	12.20	13.43	按188元/米2
9	土地征用补偿费	万元	48.90	57.88	按10万元/亩
	一体化池土建投资	万元	304.09	373.33	含其土地使用费
	单位建筑工程造价	元/m3/d	304.09	373.33	规模10000m3/d

　　 比较以上的计算结果，可得出如下的结论：
　　 （1）一体化池土建投资：方案1比方案2低69.24万元，占方案1的22.77%；
　　（2）曝气设备投资：方案1比方案2少了23.52%（按水池面积比计算）；
　　（3）方案1中，排水沟沟底标高比方案2净高1.2m，为全厂排水设计创造了有利条件，特别对那些厂区排水条件较差的污水处理厂，可能采用更经济的排水方案，降低了厂外管道工程的投资3.
　　因此，当SBR及其变形工艺采用HLB型浮动式重力滗水器（方案1）后，即使不考虑排水管渠投资的影响，其工程投资也比采用旋转式滗水器（方案2）的工程投资低8.40%①（一般地，一体化池土建投资约占工程投资的40%，曝气设备投资占工程投资的约10%）。

　　 3. HLB型浮动式重力滗水器降低投资的原因分析

　　由此可见，HLB型浮动式重力滗水器确实能降低SBR及其变形工艺的工程投资。究竟是什么原因呢？笔者带着疑问的心情，决定搞个水落石出。

　　最主要的有以下几点关系到我的疑问：
　　滗水流量和池子液位与受纳排水构筑物水体液位的差值成正变关系，因而排水刚开始时滗水流量或堰口负荷最大，排水结束前的那一刻滗水流量或堰口负荷最小，这种滗水流量由大到小的规律，是否符合工艺的要求呢？如下图所示。自沉淀阶段开始，大约10min后污泥界面象污泥颗粒那样，开始按自由沉降