德法两国与我国在污水厂设计建设和运行方面的比较

筑龙网ww.zhulong.com德法两国与我国在污水厂设计建设和运行方面的比较牛学义张申旺王旺提要重点比较了德国和法国污水处理厂设计建设和运行费用方面的基本差异定性比较了我国在这两方面与它们的差距对我国借鉴发达国家城市污水处理厂的设计建设和运行管理经验有一定的参考价值∀关键词污水处理工艺运行费差异比较德国法国引言在整个欧洲德国是污水处理厂最多的国家具备一定规模的污水处理厂就有万座左右它在污水处理技术的研究开发和设计应用方面起步早投资大从业人员多在技术管理设计及设备标准化管理方面主要由在德国各州设有分会的污水技术协会来统一管理和制订∀法国由于其工业和经济状况与德国有一定差异污水处理厂设计和技术应用方面与德国也有明显的不同∀我国在污水处理厂的建设投资和运行管理方面与德法两国有较大的不同作者根据在德国授课和德国设计公司内学习工作时了解的两国污水处理厂的工艺设计和建设情况重点比较了德国和法国污水处理厂设计建设和运行费用方面的基本差异对我国在这方面的情况也作了定性的说明∀工艺设计方面的比较管网与设计规模德国现城市污水收集管网大多采用雨污分流制而法国一般采用雨污合流制污水收集管网的雨水截流倍数ν一般取∗∀两国设计时一般取污水厂的最大进水量为旱季日平均进水量的倍左右变化系数Κ德国比法国设计值有时偏低∀我国北方一般取收集管网的雨水截流倍数ν污水厂的最大进水量的变化系数取Κ左右∀污水机械处理段德国污水处理厂的进水泵房现一般采用螺旋泵和离心泵安装方式有湿式和干式泵前一般也安装一粗格栅用来保护进水泵冬季的正常运行一般通过保温措施来保证∀圆形的曝气沉砂池一般安置在细格栅的后面∀法国污水处理厂的进水泵房大多采用湿式安装的离心泵仅少数较大的污水处理厂万以上采用螺旋泵泵设计流量值的富余量不象在德国那样大泵保护多通过泵前的分离筐或采用栅条间距∗的拱形格栅截流粗栅渣日处理万以下的污水处理厂只使用一个格栅当格栅停止运行时污水将通过一个手工清理旁管流入污水厂∀在法国由于污泥最终多为农田处置对污泥中的内含物要求不严格很少使用德国污水厂常采用的筛孔细格栅∀由于我国城市污水悬浮物多且种类复杂进水泵房前大部分有一栅条间距左右的粗格栅进水泵多采用效率高的潜水泵∀由于我国城市污水处理厂的入水管线较低粗格栅和潜水泵安装得都比较深运行较复杂能耗高∀曝气沉砂池也多采用矩形的∀生物处理段曝气池在德国大多污水厂一般采用多道曝气池使用的鼓风机的鼓风能力有较大的余量曝气池的生化过程的安全系数较高∀盘式或管式曝气头采用得较多选择种类也较广现大部分污水处理厂的生物处理段被改造或新建成为具有除磷脱氮的功能∀高出地面的曝气池节省了建筑费用从曝气池流向二沉池时污水经过一个阶梯气体剥离段污泥的泥龄常在∗之间污泥大部分得到稳定处理∀在法国处理能力在万以下的污水厂一般采用单道曝气池大多数趋向于使用圆形池∀处给水排水ςολΝο筑龙网ww.zhulong.com理能力在以下的污水处理厂大部分采用罗盘式表面曝气脱氮多采用前置或间歇式反硝化工艺∀为满足最大污染负荷的需要大多使用台鼓风机供气在一台出故障时另一台可去除平均污染负荷维持曝气池的生化过程安装的曝气头在曝气池充满水时也可以抽出∀处理能力万以下污水厂一般没有污泥厌氧稳定段∀泥龄常在∗之间这明显低于德国污水处理厂的泥龄值∀法国污水处理厂每污水所需曝气池的体积平均比德国少∗污泥稳定的程度比德国低∀我国目前城市污水处理厂的规模一般比较大曝气池大多数趋向于使用多道矩形池专门除磷脱氮的生物处理池还不多引进技术的污水处理厂大多采用盘式曝气头∀二沉池德国二沉池采用多道矩形池或圆形池现多采用刮泥系统能够连续提升的半桥式刮泥机或吸刮泥机刮泥机大部分由不锈钢材料制造∀年代以来新建的稍大污水处理厂万以上的二沉池出水越来越多地采用浸水孔式出水污泥回流率一般为∗以旱季流量计∀法国二沉池比德国更常用单道矩形池最近几年也多采用带全桥式刮泥机的圆形沉淀池直径以下的沉淀池一般用板式刮泥机直径较大的沉淀池一般用吸刮泥机刮泥机大部分由铝质材料制造出水堰一般仍多采用锯齿形很少采用浸水孔式出水方式∀二沉池可利用体积平均比德国的估算值低左右∀我国最近几年建设的污水处理厂也多采用带全桥式刮泥机吸泥机的圆形二沉池出水堰一般多采用锯齿形的只是最近才从德国引进采用浸水孔式出水方式如济宁滕州污水处理厂∀污泥处理和处置德国污水处理厂为避免废气污染污水在曝气池的泥龄较长污泥稳定较好污泥浓缩常通过机械浓缩方式如果将湿污泥在农田处置使用改进的筛孔带式压滤机浓缩浓缩到污泥中干固体含量以上如果将脱水率较高的污泥用于农田使污泥中干固体含量达∗也广泛应用筛孔带式压滤机这些泥饼常用专门的运输车运输到农田∀若将污泥堆肥处置常将污泥用有机聚合物和石灰化学调理后再使用离心脱水机改进的板框式压滤机或筛孔带式压滤机脱水处理使污泥中干固体含量达到左右有时还将没有经过稳定的污泥进行堆肥处置∀德国的许多大型污水处理厂越来越多地使用污泥焚烧消化后或不经过消化或堆积填埋的方式来处置污泥∀在法国的污泥为农田处置的为堆肥处置的为焚烧处置∀污泥浓缩常用机械浓缩方式当污泥用于农田处置时污泥堆放的时间达个月为防止雨水使污泥变形一般用圆塔形贮仓来贮存湿污泥∀我国对污泥的处理一般采用重力浓缩与机械浓缩相结合的方式使用的机械浓缩机主要有从国外引进或国产的带式转鼓式或离心式浓缩机使用的机械脱水机主要有从国外引进的带式或离心卧螺式浓缩机∀污泥最终处置一般采用堆积和农用∀建筑技术德国污水处理厂许多池壁的厚度在以上池的截面宽度限差有时甚至达∗左右池壁越厚截面限差的安全系数就越大∀而在法国污水处理厂许多池壁的厚度仅为左右∀机械设备德国污水处理厂的设备通用性高为提高泵和电机的寿命它们的备用余量一般为左右这在法国并不常见设备一般易于维护和利于冬季运行∀刮泥机驱动轮边上使用解冻设备设备浸水部分一般用外包环氧树脂的钢和不锈钢材料∀法国污水厂很少对格栅等设备单元间进行保温也不常用刮泥机驱动轮边上的解冻设备设备浸水部分也用不锈钢刮泥机一般用铝合金∀仪表控制技术在德国一般采用现代高新的控制技术使用测定溶解氧氧化还原电位或浓度来实现曝气池生物过程的最佳控制出水水质也采用连续测定和的仪表来控制出水中的和含量流量测定越来越多地使用超声波传感仪和价格高的旁流管系统污染负荷参数一般通给水排水ςολΝο筑龙网ww.zhulong.com过连续定时的先进取样仪表来取样分析中央控制系统也一般使用通过控制母线连接来实现集散控制一般不用额外的现场控制有数据传递和远距离控制系统∀法国污水处理厂选择使用较简单可靠和廉价的控制技术∀在仪表检测方面在线测定的参数比德国少一般仅测定流量和温度对大部分参数不进行连续测定∀法国的中央控制系统一般也使用发展水平与德国相当∀我国污水处理厂在检测与化验方面比德国在线测定的参数少对大部分参数不进行在线连续测定溶解氧除外中央控制系统的发展水平与引进的技术水平有关一般也使用∀运行费用比较污水处理厂的运行费用由人工费药剂费能耗费维护费污泥废料处置费管理费污水出水排放费几项组成∀污水处理费与污水厂建设投资和运行费用有关年代以来随着欧共体和德国对污水处理标准的提高德国污水处理费用也有很大提高∀年德国的城市污水处理费用在∗之间平均费用约为合人民币约元从德国污水处理协会得到的年整个德国污水处理费为德国污水处理费组成见表∀表年调查的德国污水处理费组成组成人工运行费其它运行费污水出水排放费折旧费贷款利息比例我国一般城市污水处理厂的运行成本为∗元加上贷款利息和折旧等后运行成本达元以上∀人工费用德国年污水厂人工的平均费用大约为每一工作小时的费用为∀法国年污水处理厂运行的人工费用约为∀我国虽然人工工资低但由于污水处理厂的人员相对较多总的人工费用相对并不太低∀运行原材料费用此项费用包括沉淀絮凝剂费润滑油费供热费和水费∀根据德国年的分析德国城市污水处理厂的原材料费用见表∀表德国分析的污水处理厂原材料单位费用组成水供热化学除磷沉淀剂污泥脱水絮凝剂其他药剂费总原料费用费用注即一个人口当量的污水一般情况下相当于∗的污水量下同∀能耗费用污水处理厂所需能耗由进水泵房的能耗曝气池能耗其它能耗污泥脱水加热等组成∀进水泵房的能耗根据德国的标准污水泵房每年的能耗通过以下公式计算ΕΠΘ≅Η≅≅≅Ζ式中ΕΠ每一人口当量的能耗Θ每一人口当量日用水量Η泵扬程Ζ泵的效率∀泵的效率和日处理污水量在德国及法国几乎相同法国由于池高出地面较多所以扬程较高∀曝气池能耗曝气系统的能耗一般占整个污水处理厂能耗的以上∀德国和法国的曝气系统的能量利用率几乎相同效率值一般为∗在污泥龄∗的条件下曝气池的氧气需要量为∗∀法国的污水处理厂每污水所需曝气池体积较小污泥中的微生物内源呼吸所需的氧气量较少所需能量比德国少左右∀其它能耗其它方面的能耗为曝气池的搅拌污泥回流其它污泥泵及刮泥系统的能耗∀表是德国年对德国生物曝气的污水厂能耗处理能力以上所做的统计比较∀从表中看出德国和法国污水处理厂的能耗费用相差近倍∀维护费用根据德国的统计表显示了污水处理厂给水排水ςολΝο筑龙网ww.zhulong.com维护费用所占污水处理运行费用的比例与污水处理厂规模的关系∀表德国和法国生物曝气污水处理厂的能耗比较项目德国法国进水泵房曝气池其它总能耗费用注电价一般为德国∗法国∗表中按德国法国计∀表维护费用所占的污水处理运行费用与规模的关系处理厂的规模∗∗∗维护费用所占比例∗∗∗法国污水处理厂维护和更新改造费用的参考计算公式为维护费用ΧΜ≅单位更新改造费用ΧΡ≅单位∀根据德国的标准如果污水厂的使用寿命为年更新费用约占投资费用的∀维护费用的参考计算公式ΧΜ≅单位更新改造费用ΧΡ≅单位∀根据这些估算法国维护和更新改造费用明显比德国高∀我国污水处理厂由于设备整体水平包括引进设备和管理水平低一般的寿命年限以年计算维护费用也比较高∀废物处置费用沉砂和栅渣法国沉砂一般采用堆积存放∀在德国一般将沉砂堆积堆肥或经冲洗后用于建筑∀根据德国的调查统计德法两国的沉砂和栅渣堆积处理的费用的基本差异见表∀污泥处置根据德国的统计使用高效的离心脱水机可使好氧稳定的污泥脱水率达到在法国污泥脱水多使用筛孔带式压滤机脱水率达到∗如果堆放处置污泥污泥脱水一般使用板框式压滤机和离心脱水机∀表为德国和法国污泥处置一般费用比较德国费用明显较高∀表德国和法国沉渣物处置费用比较项目德国法国沉砂量沉砂处置费用栅渣量栅渣处置费用单位费用表德国和法国污泥处置费用比较处置方式德国法国农田处置农田处置和建筑材料焚烧堆积注泥量以干污泥计∀在管理方面德国污水厂的管理费用占法国占根据的估计综合上面有关因数法国运行费用比德国要低左右∀结语德国由于其本国的消费和劳动力成本较高污水处理厂的设备技术先进因而增加了污水处理厂的建设投资和运行费用但也明显降低了设备的维护和更新费用∀我国应根据各地的实际情况借鉴它们的设计建设和运行管理经验合理地建设运行污水处理厂∀参考文献第四版∗Π作者通讯处山东省济宁市共青团路号济宁市城市排水管理处电话收稿日期ΟΟ给水排水ςολΝο