污水处理厂机械设备选型比较

机械设备选型比较3.1.3.1细格栅设备选型由于本工程进水浓度较低，不设初沉池，为降低CASS池SS负荷，需要选择一种固液分离效率高的细格栅。污水厂常用的细格栅有回转式格栅、阶梯格栅和转鼓式格栅。其中回转式格栅应用最为广泛，清除纤维类的垃圾的效果较好，但运行时环境较差，耙齿易老化损坏，特别是颗粒类固体垃圾，由于回转式格栅构造的原因，分离效果较差。例如在上海白龙港污水处理厂，前级处理采用回转式格栅的旋流沉砂池砂泵经常堵塞损坏，堵塞物主要为一次性打火机、麻将牌、砾石等固体垃圾。而前级处理采用进口转鼓式格栅的旋流沉砂池砂泵从未发生堵塞事故。阶梯格栅以前完全依靠进口，现在国内已有厂家生产，其缺点同回转式格栅类似，对于颗粒类固体垃圾，分离效果较差。转鼓式格栅与其它型号的格栅相比，SS去除率高，对于纤维垃圾和固体垃圾均有很高的分离率，设备运行稳定，保障率高，可有效地保护后续处理设备正常运转和将低CASS池SS负荷。因此本次扩建工程也推荐采用转鼓式格栅。3.1.3.2鼓风机选型比较1．国产鼓风机与进口鼓风机的选型比较解放后，我国的城市污水处理工程获得了很大的发展，至90年代末的统计资料显示，全国各大城市大约兴建了170座污水厂之多，在这些日处理量万m3以上规模的污水厂中，处理工艺大多是采用活性污泥法的鼓风曝气，因此，国产的离心式鼓风机逐渐进入了污水处理的领域，机型也由低速、多级、离心风机向单级、高速、离心风机过渡。目前在以本工程采用的高速、单级、离心式鼓风机为例，国产的鼓风机与进口鼓风机相比，尚存在以下的差距：(1)国产鼓风机风量较小，一般不超过250m3/min。(2)国产鼓风机品种较少，未形成系列规格，可选的范围较狭。(3)国产鼓风机在设计工况点与喘振点之间的压力/容积特性曲线不够陡，防喘振性略低。(4)国产鼓风机风量靠风门的开合度调节，可调范围较小，且连续性差。(5)国产鼓风机风机内部，无自动预旋转进口导流叶片，无自动可调式出口导叶扩压器，工况变化的适应性差，综合效率水平下降较大。某品牌国内鼓风机依靠风门的开合调节时，流量可下调至65%，且靠人工调节，效率下降明显，某品牌进口鼓风机，根据曝气池中DO信号，由MCP主控制器自动调节入口叶片，流量可下调至45%，并依靠自动调节出口导叶系统，保证鼓风机在高效率运转。(6)国产鼓风机压力脉冲的适应性较低，运转稳定性较差，噪声较大。某国产鼓风机运行时噪声达100～105dB，某进口鼓风机运行时噪声为91dB，安装消音罩噪声可降至80dB以下。(7)国产鼓风机整机结构紧凑性较差，与先进知名品牌的同规格产品相比，安装尺寸相对较大，对厂房的空间要求和安装成本均需增高。(8)国产鼓风机增速箱齿轮的加工和装配精度、热处理稳定性、齿面硬度、材质、齿轮服务系数、轴承工作寿命等技术指标相对较低。(9)国产鼓风机风机的设计水平还停留在仿制阶段，数控加工叶轮的手段还不具备。(10)国产鼓风机控制模式简单，控制柜面板布局、柜体外观质量与电器元件的可靠性较差。(11)国产鼓风机整机消音罩等辅助装置无配套供货，产品设计以人为本的思想需进一步加强。总之，国产离心鼓风机与进口离心鼓风机相比，目前尚有一定差距，有些国产鼓风机的产品性能，例如风量、风压、最高效率等，与进口鼓风机性能相近，但在结构、制造质量、控制自动化程度、流量调节范围、机器噪音上，与进口鼓风机存在一定差距，尚需进一步改进。综上所述，本工程设计推荐钟村污水处理厂工程采用进口鼓风机。2．单级鼓风机与多级鼓风机的选型比较单级鼓风机与多级鼓风机比较，具有以下优势：（1）多级风机调节风量范围较小，一般为70%～100%，通常是通过打开放空阀调小气量，这样就会造成噪音高、能耗高。同时，多级风机是通过进口蝶阀调节风量，进口处能耗较高。单级风机调节风量范围为33%～100%，它是通过出口扩压导叶进行风量调节，并配有入口导叶片优化效率，从而保证风机在不同的工况点上均达到较高的效率。（2）多级风机不配备齿轮箱变速，较适用于60hz的电流。如果在50hz的电流条件下，会造成级数增加，能量损失增加，加大能耗。（3）多级风机控制系统较低级，无法提供先进的自动化控制系统，这将增加日常运行的人力、物力支出。综上所述，单级鼓风机比较多级鼓风机在设备投资及噪音上稍大，但在日常能耗、运行效率及系统维护等方面，单级风机具有一定的优势。本工程设计推荐钟村污水处理厂工程采用进口单级离心鼓风机。3.1.3.3曝气设备的比选曝气设备有机械曝气和鼓风曝气两大类，机械曝气设备不需设鼓风机房，一次投资省，设备维护保养方便，但动力效率低，通常小于2.2kgO2/kWh；鼓风曝气通常由鼓风机供气，管道系统曝气设备组成，系统较复杂，基建投资也较机械曝气高。然而其动力效率可高达6～7kgO2/kWh，是机械曝气系统的2～3倍，其经常运行费用较低。国内污水厂建成后的高昂运行费用是各地的难题，因此选用高效率的设备是污水厂建设的重要原则。经测算，鼓风曝气系统在5～10年后其节省的运行费用就可相抵高出机械曝气的基建投资。相对于一个使用周期为20年的污水厂而言非常有利。因此我们推荐鼓风曝气系统。曝气器是鼓风曝气系统中的主要设备，运行过程中的维护和保养工作量较大，寿命也短，可以说曝气器的优劣是曝气系统运行好坏的关键。从材质上分曝气器有刚玉，橡胶膜式、尼龙和工程塑料四类。橡胶膜式曝气器采用机械或激光在橡胶膜片上打出密集的微孔，当曝气器内压力大于外压时微孔张开释放出2mm的微气泡，当鼓风机停止工作后，系统内压小于外压，曝气器上的微孔立即关闭，防止污水倒流入曝气管道系统，另外，由于橡胶膜式曝气器释放出的气泡直径较小，比表面积大氧传递率高。随着橡胶膜式曝气器材质改进、结构不断优化、价格回落，近年来在污水处理中得到了广泛的运用。常见的橡胶膜式曝气器有盘式、管式和板式三种，盘式受结构型式限制。单只表面积无法做大，供气量也小，通常为1～3m3/h，盘直径315mm的曝气器，供气量也仅3m3/h。当污水浓度较高，需气量较大时，所需数量多，单只服务面积小，池底密布后，管道系统也较长，增加系统投资，平板式曝气器单只表面积可做得较大，供气量也大，但由于面积大，气量分布不均匀，设备价格也高，较少采用。管式曝气器具有盘式和板式曝气器的优点，单管表面积大，供气量可达8～10m3/h·m，一根1m的管式曝气器可相当于3只直径215mm盘式曝气器，而价格却相差不大，由于服务面积大，管道系统较简单，投资小，也减少了设备日常维护的费用。在改进了结构形式后，在新设计的污水处理厂中得到了广泛的运用。三种微孔曝气性能一览表表3.1.3-1型式盘式管式板式典型供气量m3/h1～34～107～14气泡尺寸mm1～31～21～2压力损失mm20～4045～6540～45动力效率kgO2kWh6～77.87表面积0.03～0.070.15～0.280.1～0.23.1.3.4污泥机械浓缩脱水机选型比较（1）浓缩前污泥和脱水前污泥的特点浓缩前污泥含水率高（城市污水无初沉池时，一般均在99.0%~99.4%左右），流量大。脱水前污泥含水率相对较低（城市污水无初沉池时，一般均在95%~97.5%左右），流量较小。（2）几种常用污泥机械浓缩、脱水设备污泥机械浓缩、脱水设备主要有以下几种形式：真空过滤机（利用真空过滤，主要用于机械脱水）鼓筛过滤机（利用筛网过滤，主要用于机械浓缩）螺旋压榨机（利用变螺旋挤压、压榨，主要用于机械浓缩、机械脱水）压滤脱水机（即板框压滤机，利用压滤脱水，主要用于机械脱水）滚压式脱水机（主要用于机械浓缩、机械脱水）带式压滤机（利用滚压脱水，主要用于机械浓缩、机械脱水）离心脱水机（利用离心外力脱水，主要用于机械浓缩、机械脱水）从处理效果、工程投资、经常费用、运行维护、工程实例等各方面综合比较，目前工程中最常使用的机型为：带式压滤机和离心脱水机。（3）污泥浓缩脱水一体机和污泥浓缩脱水分体机污泥浓缩脱水一体机和污泥浓缩脱水分体机的比较详见表3.1.3-2。污泥浓缩脱水一体机和污泥浓缩脱水分体机比较表表3.1.3-2项目污泥浓缩脱水一体机污泥浓缩脱水分体机适用场合浓缩和脱水处理之间无其它污泥处理工程浓缩和脱水处理之间有其它污泥处理工程设备台套数较少较多设备费用较少较多浓缩脱水设备匹配性较好一般污泥浓缩脱水中间过渡设施无有浓缩脱水机房土建尺寸较小较大土建投资小较小运行管理灵活性较好好从比较表的分析中可以看到，污泥浓缩脱水一体机和污泥浓缩脱水分体机适用于不同的场合，均是为污泥处理的主体处理工艺服务的。单纯从设备本身的特点来看，两者缺乏一定的可比性，污泥浓缩脱水一体机具有明显优势。（4）污泥机械浓缩脱水机选型比较就机械处理污泥而言，目前主要有三种方式：方式一：带式浓缩机＋带式脱水机；方式二：浓缩、脱水一体机；方式三：离心浓缩＋离心脱水机。方式一：设备价格合理、国内有生产并有成熟的运行经验，但该方式需在浓缩后增加一贮泥池及配套的投注设施，导致系统复杂化，且占地大，操作环境差。方式二：设备紧凑、单一，无需中间过度，环境条件好，药耗最省，是污泥机械处理的首选模式。方式三：操作环境清洁、工人劳动强度小，药剂用量小，可连续运行，但设备价格昂贵、装机功率数大、噪音大，其它缺点同方式一（即污泥浓缩、脱水分体机的共同缺点）。由于本工程初步设计最终确定本工程污泥处理工艺为：“污泥浓缩→污泥脱水→污泥外运→城市污泥集中处置或综合利用”，因此污泥浓缩脱水采用方式二“浓缩、脱水一体机”具有显著的优势。方式二“浓缩、脱水一体机”又可分为带式浓脱一体机和离心浓脱一体机。带式浓脱一体机和离心浓脱一体机的比较详见表3.1.3-3：带式浓脱一体机和离心浓脱一体机的比较表表3.1.3-3内容带式浓脱一体机离心浓脱一体机电耗用电量较小用电量较大药耗较小较大水耗用水量较大，工作时不断地需要冲洗水只在关停时需清水将滚筒洗净对环境影响无法做到全封闭，臭气较大。噪声较小。可全封闭，对环境基本无影响，噪声较大。投资较小较大运行管理较复杂较简便，但维修技术要求高从比较表的分析中可以看到，带式浓脱一体机和离心浓脱一体机在特点上各有千秋，但离心浓脱一体机维修技要求高，考虑到日后运行维护的方便，本次设计推荐采用带式浓脱一体机。