（环境工程专业论文）应用于污水处理工程的lipp制罐技术的研究.pdf

致谢 在本文的撰写和修改中，得到了导师郑平教授的悉心指导和帮 助。郑平教授严谨的教学作风、兢兢业业的工作态度，平易近人的教 师风度给我留下了深刻的形象，为我在今后的工作和学习上树立了榜 样，在此对他表示特别感谢。 同时，在完成本论文的撰写中也得到了杭州能源环境工程有限公 司蔡昌达先生的细心指导，为我提供了很多有益的意见和建议。 衷心感谢胡宝兰老师一直以来对我的极大帮助。 向环资学院的各位老师，也向关心和支持我学习和工作的每个人 表示感谢。 最后，对参加本文评议、评阅、答辩和对本文提出宝贵意见的所 有专家表示真诚的谓 意。 林伟华 2 0 0 3 年2 月 应用于污水处理工程的l i p p 制罐技术的研究 摘要 f 随着我国经济的不断发展和人们环保意识进一步增强，工业污染已逐步得到 了控制，小城市( 镇) 的污水处理已经提到议事日程上来。迄今为止，我国绝大部 分小城市中的城市污水仍然处于不加治理直接排放到水体的状态，这成为水体环 境污染的主要来源。因此。要改善我国水环境被污染的状况，保护我国紧缺的水 资源，除了要刻不容缓地对大中城市的城市污水进行处理外，小城市也应该成为 关注的重点，加快小城市的城市污水处理步伐。 与西方发达国家相比，我国的污水处理事业发展较晚，工程技术水平较低。 许多污水处理厂的施工工期、资源消耗、管理水平、技术手段、自动化程度等均 不理想。以传统钢筋混凝土结构和碳钢结构建造的污水处理工程，手工作业强度 高，建筑材料消耗大，施工周期长( 一般6 个月以上) ，施工质量难以控制，投 资大。诸多弊端己严重影响我国污水处理事业的陕速发展。，一 1 9 9 5 年以来，通过考察、引进、消化和吸收德国l i p p 制罐技术，并将其应 用于我国2 0 多座污水处理厂，这项技术的优点己得到充分显示。在工农业污水 处理厂和中小城镇污水处理厂中，采用l i p p “螺旋、双折边、咬合”制罐( 池) 技术，以普通钢板、镀锌板、不锈钢板或不锈钢复合钢板为材料制作的污水处理 装置( 如s b r 池、厌氧罐、贮气柜等池体) ，与传统钢筋混凝土的池体相比，具 有以下特点： 机械化作业程度高，施工周期缩短4 0 一6 0 ； 装置投资降低1 5 以上； 占地面积小： 池体加工技术简单，由4 6 位技术人员即可完成； 耗材少，良好的l i p p 罐结构使池体厚度大大减少，容积为5 0 0 0 m 3 的水 池池壁厚度仅3 4 m m ； 使用年限长。 本论文提供的素材是过去7 年中作者对l i p p 制罐技术所作的研究和实践的 总结，内容包括l i p p 罐、保温层、基础底板、池体与基础的密封等项的设计和 施工。同时比较了l i p p 罐与传统钢筋混凝土池体、碳钢池体的技术经济性，介 绍了两个工程实例。 关键词： l j p p 制罐技术 污水处理p 三艺装置i 歪堑叠黟厌氧罐 、 1 前言 1 1 研究背景 七十年代以来，我国的污水处理工程大多数采用钢筋混凝土结构，也有一 部分采用钢结构。采用钢筋混凝土和手工作业方式，都存在着旌工周期长、建筑 材料消耗量大、设备配套性差、自动化程度低、工程质量难以控制、劳动强度大 等问题。采用钢结构和手工焊接方法，则存在着耗材多、成本高、易腐蚀等问题。 这些问题已影响了我国污水处理事业的稳步发展和进入更高层次。 在一些发达国家的污水处理工程中，研发并应用了许多新工艺、新材料和 新设备，取得了显著的节本降耗的效果。例如，德国l i p p 公司的“双折边咬合 螺旋”制罐技术和f a r m a t i c 公司的“镀搪瓷拼装铆接”制罐技术都是具有代 表性的新型技术。采用这些新技术可以缩短污水处理工程的施工周期、降低工程 造价、保证工程质量、减少工程占地面积。 l i p p 制罐技术已问世二十多年，在德国和欧洲其他国家的污水处理工程中， 它的采用率高达6 0 左右。跟踪考察发现，l i p p 罐的耐久性和使用寿命俱佳， 19 7 8 年应用于污水处理工程的l i p p 罐( 厌氧罐、好氧池和贮气柜) 至今依然完 好。l i p p 罐用钢量小，旌工期短( 比同样规模的钢筋混凝土罐的施工周期缩短 4 0 - 6 0 ) 、机械设备简单( 全部设备只需一辆卡车即可装完) 、维修简便，其造 价低于普通钢筋混凝土结构池和碳钢结构池。因此，l i p p 制罐技术在污水处理 工程上具有极大的研究和应用价值。 1 2 研究目的和意义 据环保部门统计，我国地表水的污染源主要来自于工业、农业和城镇，其 中5 0 以上来自于城镇污水。截止2 0 0 1 年，我国建制镇共有2 0 3 7 4 个，城市污 水处理率仅为1 3 5 。根据中国国民经济发展“九五”计划和建设部规划要求， 到2 0 1 0 年，要实现强化城市排水和污水处理设施，采用先进的技术和工艺，全 国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于4 0 。照此计算，今后8 年，我 国将有5 4 0 0 多座中小城镇污水处理厂待建，其规模一般为5 0 0 0 一5 0 0 0 0 t _ ，d 。 我国大多数小城市属于综合性城市，即居住、商贸、工业混杂在一起，以 居民生活污废水为主工业废水所占比重不大。当然也有部分小城市例外，在浙 江省就有一些小城市由于乡镇企业的飞速发展而集中了大批具有地方特色的工 业企业。诸如：绍兴县集中了大量印染厂，富阳市集中了大量造纸厂，海宁市制 革工业发达而黄岩市( 区) 的精细化工工业和食品加工业众多。这些小城市的工业 废水量所占比重就相当大。而大部分小城市的城市污水性质相差不大，一般b o d 为1 0 0 1 5 0m g l ，c o d 为2 5 0 3 0 0m g l ，s s 为2 0 0m g l 左右。目前，这 类中小型城镇污水处理厂普遍适于采用s b r 法、c a s s 法、m s b r 法等处理工 艺，其池体均可采用l i p p 制罐技术建造。 按照传统的建造工艺和材料，建一座规模为1 0 0 0 0t d 的城镇污水处理厂， 至少需要占地2 0 0 0 0 m 2 ，投资1 0 0 0 1 2 0 0 万元，消耗水泥5 5 0 0t ，钢材9 0 0t ( 根据城市污水处理工程项目建设标准) 。若以l i p p 制罐技术取代传统的建 造工艺，则可取得明显经济效益。以江苏海门市1 0 0 0 0 t ，d 城镇污水处理厂为例， 该工程的处理工艺为s b r 法，总占地1 0 0 0 0 m 2 ，耗资5 5 0 万元，消耗水泥9 0 0 t ， 消耗钢材2 2 0 t ，总施工周期只有9 0 天( 比传统施工技术缩短5 0 以j z ) 。 本研究旨在引进、消化和吸收发达国家的l i p p 制罐技术，并通过若干污水 处理工程实践逐步国产化，率先应用于我国工农业污水处理工程和中小城镇污水 处理工程，使我国污水处理工程的整体水平达到国际先进水平。 2 l i p p 罐的设计与施工 在工农业废水和城市污水处理工程中，l i p p 罐可用作厌氧罐、s b r 池、污 泥池、贮气柜等。 2 1l i p p 罐体的设计 l i p p 制罐技术应用了金属塑性加工中的加工硬化原理和薄壳结构原理，通过 图1 l i p p 罐成型过程和截面形状 专用设备和技术将2 - 4 m m 厚的镀锌钢板( 或不锈钢复合板) ，按“螺旋、双折 边、咬合”工艺建造成体积为1 0 0 m 3 5 0 0 0 m 3 的l i p p 罐( 池) 。其成型过程和 截面形状如图1 所示。罐基础底板为钢筋混凝土结构，与罐体嵌固式连接，并作 密封处理，使罐整体满足工艺、结构和使用要求。 l i p p 制罐技术的参数如下： 罐直径：厌氧罐3 - 1 5 m ，敞口池3 - 4 0 m 罐高：厌氧罐3 - 1 5 m ，敞口池3 1 2 m 罐容积：厌氧罐1 0 0 15 0 0 m 3 ，敞口池10 0 - 7 0 0 0 m 3 适用废水：各种有机废水。 p h 值： 3 - 1 3 罐内温度： 8 0 。c 罐壁材料： 不锈钢板、镀锌钢板、不锈钢- 镀锌钢复合板、普通钢板等 假设材料的壁厚与罐体直径和水力高度的乘积成线性关系，在设计中可采用 如下经验公式： 6 ：k d h 钢复合板。罐体的壁厚 与水深的关系如图2 。 现有l i p p 罐用材 料( 不锈钢复合板或镀 锌钢板) 的厚度为 2 4 m m ，宽度均为 4 9 5 m m 。制作中有两 种l i p p 罐，s m 3 0 专 用机用于制作2 - 3 m m 壁的罐，制成后其筋间 距为3 8 0 r a m ；s m 4 0 专用机用于3 4 m m 壁的罐，制成后其筋 间距3 6 0 r a m 。筋间距越小 图3 复合板截面示意图 镀锌层 环拉强度越高，稳定性和刚度也越好。 当污水处理工程要求罐体材料必须具 有较高耐腐蚀性时，l i p p 罐可采用不锈钢和 镀锌复合板。复合板制造技术也是l i p p 专 利技术之一。它将厚度为0 3 o 5 m m 耐腐 蚀性强的不锈钢薄板用特殊的连接材料和 专用设备紧贴到机械强度好的镀锌钢板上 ( 图3 ) 。考虑到制成的咬台筋不能渗水， 采用的不锈钢贴面薄板宽度为4 2 0 r a m ，比 镀锌板( 4 9 5 m m ) 稍窄。这样，不仅能减少 不锈钢材用量，也能降低复合板的制作成 本。制成l i p p 罐后，罐内复合板壁面完全 被不锈钢薄板覆盖。 2 2l i p p 罐体的保温设计 在很多废水处理工程中，主体装置( 如 厌氧反应器) 需要保温措施，以保证一定的 发酵温度。l i p p 式厌氧反应器采用阻燃型 聚苯乙稀泡沫塑料板保温，效果较好。例如 在北方寒冷地区，选用密度为2 4 k g m 3 的阻 啦 彗 r 翱 i 、 ，一一 p 渤 _ _ _ ， 。j獭闲 图4 保温层截面示意图 燃型聚苯乙稀泡沫塑料板作保温层，导热系数为o 1 5 k j m h ( 2 5 。c 时的导热 系数) 接近于密度为3 0 7 0 k g m 3 的岩棉板的导热系数( 0 1 5 k j i m h ) ，而材 料成本仅为岩棉板的1 3 ，并且安装简便( 如图4 ) 。 为了防水、防风，在保温层外面构建保护层，保护层采用新型豆绿色瓦楞形 钢彩板，安装简便迅捷。顶部彩板的所有接缝用铆钉固定后，再用密封胶密封处 理。 2 3l i p p 罐体的旖工 l i p p 罐的制作工艺如下 罐体制作 在制作过程中，薄钢板通过一台折边成型机和台咬合机把带状薄金属板 图5lj p p 罐现场制作过程 连续折边和咬合并螺旋上升制成圆拄形罐体。咬台前在折边处注入专用密封胶以 确保罐体咬合筋处不渗水、不 漏气。当罐体达到设计高度后， 将上下两截面切平落仓即可 ( 如图5 ) 。 对于大直径、罐体高的厌 氧罐卷制时，罐体直径和圆度 要求非常精确，否则既直接影 响l i p p 罐的落槽精度，又影响 罐内设备的安装精度，特别是 厌氧罐三相分离器的安装精 度。因此，按照l i p p 罐的操作 规程的同时，通常在罐体项部用 图6 敞口罐顶沿口制作示意图 钢丝绳和花篮螺丝固定，以控制敞口罐体在上升时的变形。经实践证明该措旌效 果较好。 敞口罐顶沿口制作 一般在罐顶沿口用螺栓将与罐顶曲率一致的型钢加固固定即可。这样可使罐 顶的刚性达到设计要求( 如图6 ) a 封顶罐制作 一般做法是将设计厚度的金属板顶用螺栓夹在罐顶沿口处的上下两块型钢 之间，再用沥青橡胶等密封剂密封。对于压力罐，可在罐顶配载一定重量平衡重 物( 如图7 ) 。 一 爪| | 。 图7 封顶罐制作制作示意图 工艺管( 人) 孔制作 先按设计要求在罐壁上开孔位置用氧气将钢板割开，在开孔处安上预制工艺 管或人孔法兰，在内层垫板与罐壁间衬上沥青橡胶板，并用螺栓将内外层垫板与 罐壁固定在一起。为了防止螺栓孔处渗水，安装时需在螺栓孑l 处涂上密封剂a 工艺装置的安装 罐体内的装置尽量采用半成品组合式安装，这样既可加快施工进度，提高施 工质量，也可减少工件损坏罐体的机会。 2 4l i p p 罐的内部施工 l i p p 罐卷制完成后。即进行u p p 罐内部结构的安装施工。由于l i p p 罐为不 锈钢复合板，不锈钢层比较薄，进行罐内施工时- 应特别注意保护不锈钢薄膜。 厌氧罐内设有三相分离器、布水器和溢流槽等设施，待罐内设施安装完成后 三 相分离器等与l i p p 罐筒体相接触部位均用橡胶板隔离，以免在以后的运行中由 于水流的冲击，使三相分离器对l i p p 罐体产生碰撞。 2 5l i p p 罐基础底板的设计 根据自身的特点，l i p p 罐宜建在地上，基础底板为浅埋式。由于l i p p 罐所 用和材料相对较少，自重较轻，在其基础承载力计算中几乎可以不考虑池体自重 对基础的承压作用，因而相对钢筋混凝土池体来讲，l i p p 罐基础底板厚度可以 薄得多，只要满足弹性地基圆形板的设计要求即可。 针对l i p p 罐壁较薄、相对于基础底板刚度极小、对底板的不均匀变形反应 敏感的特点，软弱地基和同一平面土质性能相差较大的地基，应进行地基处理。 另外，在满足承载力要求的情况下，底板设计还应具备一定的整体刚度， 以抵抗可能发生的不利因素。 厌氧罐底板的设计 在污水处理工程中，厌氧罐是最关键的装置之一。它的特点是有效水位相 对较高。通常在8 - 1 1 m ，罐体及底板受力都较大。虽然，l i p p 罐本身具有相当大 的环拉强度能够满足池体本身的强度要求，但是，厌氧罐下部设有人孔、进料 管、排渣管、循环管等工艺管道接i z l ，使得罐底结构暴露于不利的条件之下。随 着罐内水压的升高罐体本身的环向拉力增大，变形也逐步增大罐底部的反应更 加明显。因此，在厌氧罐底部设置一道环形圈梁，可以限制罐体的变形，同时也 可以降低罐内水头压力( 等于圈梁高度) 。 为加强罐的整体稳定性，底板周边局部加厚，以增加基础与地基的摩擦力。 例如，1 2 0 0 m 3 厌氧罐( 直径为1 2 m 高度为1 2 m ) 底板结构可设计如图8 所示。 图8u p p 型厌氧罐底板剖面图 贮气柜底板的设计 干式l i p p 罐贮气柜主要 由l i p p 罐和气袋组成，重量极 轻，直径小于6 m 时底板可不配 钢筋；直径大于6 m 时仅配置少 量钢筋即可。2 0 0 m 3 贮气柜底 板结构如右图9 所示。 图9 l i p p 罐贮气柜底板 剖面图 ( 9 s b r 池底板的设计 s b r 池通常为敞口池，其特点是直径较大，但水位不高，池内有效水位约 5 。55 m 。l i p p 罐体在低水位的作用下，变形较小，底板上可不设环形圈梁。例 如，中1 4 m ，h 6 m 的s b r 池底板结构如图1 0 所示。 图1 0 l i p p 型s b r 池底板剖面图 2 6l i p p 罐体同底板的密封设计 由于l i p p 罐体材质同钢筋混凝土底板完全不同，不能一次性完好的整体连 接，因此针对l i p p 罐的不同特点，在其与底板搭接处要作特殊的密封设计。 l i p p 罐体同底板的连接方式主要有以下两种： 采用预留槽定位与密封 此种方式是按照罐体直径尺寸预留凹槽，并在凹槽中均匀布置一定数量的 预埋件，待l i p p 罐体落仓后与之焊接或螺栓连接固定，凹槽内用细石膨胀混凝 土浇捣密封，再用沥青、s b s 改性油毡分层沾在罐体与混凝土搭接处的一定范 围之内，最后在罐内外的底板上均覆盖一定厚度的细石混凝土保护层，并在混凝 土与罐体的接缝处以沥青勾缝。考虑到底板厚度的限制以及罐体落仓时可能发生 的误差，密封凹槽断面宽度设定为2 0 0 m m ，深度根据l i p p 罐体的直径和高度 来定，通常为15 0 - 3 0 0 m m 不等。此种方式用于厌氧罐、s b r 池等贮水池。具 体做法如图1 1 。 图”预留槽密封剖面图 直接在平底板上定位与密封 该方式是在末设预留槽的钢筋混凝土基础底板上平铺一定厚度的不锈钢 板，再在不锈钢板下沿l i p p 罐周边铺设5 0 0 m m 宽的沥青橡胶板，l i p p 罐壁与 不锈钢底板内外焊接，然后在罐体外侧以膨胀螺栓将不锈钢底板与钢筋混凝土连 接固定，最后仍以细石混凝土在罐内外侧做保护层及沥青勾缝。 此方式仅用于污水介质对罐体材质有特别要求的工程，在般的污水处理 工程中较少采用。 干式贮气柜罐体与 底板的连接 干式贮气柜l i p p 罐体 仅是气袋的保护罩，没有严 格的密封要求，罐体与底板 的连接主要是满足罐内气 袋的安全使用( 如右图12 ) 。 图i 2l i p p 气柜与底板密 封剖面图 2 7 基础底板的施工 底板的旌工，除保证旖工质量外，特别要做好底板内所有的预埋件的定位 埋设以及控制密封槽的尺寸误差。 施工之前，作好混凝土( 标号c 2 5 ) 的级配和抗渗等级( s 6 ) 的试验： 浇混凝土之前，检查复核底板中所有预埋件的定位尺寸和数量； 密封槽应立模板，严格控制其尺寸误差，包括槽中心尺寸、宽度和深度， 以确保罐体能定位落仓； 现浇钢筋混凝土底板应连续浇筑，一次成型，不得留有施工缝。同时作 好混凝土的保温工作，控制混凝土因温差产生的变形裂缝； 底板应有足够的保养期，当混凝土强度达7 5 以上时才能卷制l i p p 罐体。 2 8 密封槽的密封层的施工 密封槽密封是连接罐体与基础的重要工序，其施工质量的好坏将直接影响 l i p p 罐的正常使用和整体形象。根据四年来对密封槽密封的工程实践，施工要 点如下： 在浇捣细石膨胀混凝土之前，应清除密封槽内的垃圾和松散的混凝土浮 渣，然后湿润密封槽中的混凝土，并铺一层水泥砂浆，以提高细石混凝土同已凝 固的钢筋混凝土底板的粘接性； 细石膨胀混凝土标号不低于底板混凝土的标号c 2 5 。在浇捣过程中，严 格控制水灰比在0 5 以下，整个密封槽内要连续浇捣振实，一次成型。 保养细石混凝土数日，待底板混凝土及槽内细石混凝土干燥后用油膏和 s b s 改性油毡分层铺设。特别在底板与细石混凝土搭接处、细石混凝土与l i p p 罐体接缝处适当涂厚。 在油膏和s b s 改性油毡成型后，浇捣细石混凝土斜坡，作保护层。斜坡 顶与l i p p 罐体接缝处勾缝，待混凝土保护层干燥后沥青填实a 3 不同池型结构对污水处理工程投资的影响 污水处理工程的投资构成通常可分为以下几个部分： ( 1 ) 技术咨询和技术服务，包括设计、调试和培训费等： ( 2 ) 土建费用，包括各工艺池( 罐) 体、土木建筑、道路、绿化等，属于 传统建筑行业： ( 3 ) 水处理通用设备，包括水泵、鼓风机等通用机械，属于传统的机电行 业： ( 4 ) 水处理专用设备，包括脱水机、刮泥机等废水处理专用设备，属于机 械加工行业： ( 5 ) 电气、自动控制技术和设备： ( 6 ) 其他，如各种管理费、税费等。 通过对传统建造工艺完成的近2 0 个不同类型工业废水处理工程的统计，各 分项工程投资比例如表1 。 表1工业废水处理工程各分项工程投资比例 f 项目土建工程专用设备通用设备电气自控服务费其他 i 比例 3 8 9 2 3 2 6 2 1 0 5 8 3 9 0 9 6 2 4 3 7 随着污水处理设各产业化和新型建筑材料、新技术的发展，水处理设备化后 的主体工艺装置、设备和自控系统的投资份额可超过5 0 ，土建工程份额可降 低至2 5 以下，这将大大降低工程造价，并减少施工期以及建筑材料的消耗。 在高浓度有机废水处理工程中，厌氧反应器常常是不可缺少的工艺装置，其 主体材料可以采用碳钢、钢筋混凝土或l i p p 罐建材，外设保温层。形状有圆形 和方形，顶部可以敞开或封闭。钢结构的反应器外壁可考虑采用8 m m 厚阻燃型 聚苯乙烯泡沫板作保温层，再附上彩色防护板装饰，内壁除不锈钢复合板外均应 做特种防腐，如环氧沥青、三布四油等。钢筋混凝土结构的厌氧反应器外壁保温 可采用加气砖外，也可采用8 m m 厚阻燃型聚苯乙烯泡沫板作保温层，再附上标 准机制砖保护层。 下面是三种不同池型的厌氧反应器的技术经济比较。暂不考虑公共部分( 如 顶部密封) ，以及附属设备( 如三相分离器、配水系统、走道、扶手、爬梯等) 。 三种池型的容积均按1 1 0 0 m 3 考虑。表2 、表3 和表4 分别为投资、折旧和技术 条件的对比表。 表2 不同池型的投资比较 项目 钢筋混凝土池碳钢池 l i p p 罐 ( 不锈钢复合板， 镀锌板) 几何尺寸1 0 mx1 1 m 中1 2 m 1 0 m 巾1 2 mx1 0 m 1 0 md 1 0 m m d 3 m m 池主体部分耗材 5 0 t 钢材、1 0 0 t3 8 t 钢材 1 3 t 钢材 水泥、2 2 0 t 砂、 3 9 0 t 碎石 一次性固定投资 池体投资费用万元2 5 0 3 1 5 2 1 o ，1 6 0 保温投资费用历元5 59 5 9 5 池基础投资费用历元4 53 5 3 o 内防腐投资费用万元无4 0 无 外防腐投资费用历元无2 o 无 单价，元m 。池容3 1 04 6 0 3 0 0 2 6 0 合、诗顷元3 4 55 0 5 3 4 01 2 9 0 相对比例6 8 3 1 0 0 6 7 3 ，5 7 4 注：以上投资估算钢筋混凝土造价以1 9 9 5 年浙江省建筑安装工程预算定额计算。 表3不同池型的折旧维护费用比较 项目钢筋混凝土池碳钢池 l i p p 罐l i p p 罐 ( 不锈钢复合板)( 镀锌板) 使用年限，年 3 0 1 0 3 0 1 0 年防腐费，万元无 4 2无2 2 折旧费历元 1 1 55 0 51 1 32 9 f 总计 1 1 59 2 51 1 35 1 相对比例 1 2 4 1 0 0 1 2 2 5 5 1 表4不同池型的技术条件比较 项目钢筋混凝土池 碳钢池 l i p p 罐 施工周期月 3 2 2 池体加工技术、要求土建，严格 焊接，较难专业设备，易 一 外观美观程度 低 低局 从上述三个表的比较可知，就一次性投资而言，l i p p 罐的价格最低，钢筋 混凝土池略高，碳钢池投资最高。从整体比较来看，l i p p 罐在投资上和年经常 费用上均较低，同时具有安装方便、施工周期短等优点。 4 案例分析 自1 9 9 5 年以来，l i p p 制罐技术已分别在黄酒废水、豆制品废水、屠宰废水、 酒精废水、食品废水、畜禽废水以及城镇生活污水处理厂等领域成功应用。l i p p 罐和材料已基本实现国产化，使l i p p 制罐技术更加适合中国污水处理工程的应 用，也推动了l i p p 制罐技术的发展、完善和提高。 4 1 l i p p 制罐技术在城镇生活污水处理厂的应用 以江苏海门市城市污水处理厂为例。 ( 1 ) 污水水量、水质及排放标准 废水量：1 0 0 0 0t d 废水水质： g o d c r = 3 0 0m g l ，b o d 5 = 1 5 0m g l ，s s 2 1 5 0m g l ， n h 3 一n = 2 0m g l ，t p = 10 m g l ，p h = 6 9 。 排放要求：g o d 、 6 0 m g l ， b o d 5 2 0m g l ， s s 2 0m g l ， n h 3 一n 15m g l ，p h = 6 9 。 ( 2 ) 污水处理工艺及主要装置 主体工艺采用s b r 工艺，整个污水处理控制系统采用集中和现场，自动和 手动控制相结合的控制方式。自动时由电脑及p l c 负责控制。 餐根*鲻稽磊ddiv爨叱烈h剐斟长贮幢lj戏椒工 n 1 匝 如霸g螺幡旷醋f鼎叱戳h剐划*霉怪lj癌椽嚣 ：匝 粗格栅、调节池及泵站 城市污水先进粗格栅槽后，再进入调节池。格栅槽内设置高链格栅。格 栅槽、调节池、泵站为合建，采用地下式混凝土结构，其尺寸为2 0 x l5 x 65 m ， 有效水深1 5 m 内置潜水排污泵三台，二用各。 细格栅及平流式沉砂池 沉砂池为地上式钢筋混凝土结构，采用钢筋混凝土柱支撑。分两格，每格 平面尺寸为1 0 x l 1 5 m ，池前部设细格栅一台。 s b r 生化反应池 共二座，地上式，钢筋混凝土底板，池体采用德国l i p p 制罐技术卷制 丽成，池体材料为2 5 3 5 m m 厚的镀锌钢板，池内采用环氧沥青防腐，外 喷德国进口绿色特种油漆。池体尺寸为巾3 2 6 m ，总容积为4 8 0 0 m 3 ，池有 效水位5 5 m 。池内分别设有曝气器、搅拌装置和滗水装置。池间设置操作 平台以利于运行管理。 s b r 工艺的运转周期为6 小时循环，2 座交替运行，其中进水2 小时， 曝气3 小时( 与进水交叉1 小时) ，沉淀1 小时，滗水1 小时。 污泥浓缩池 地上式钢筋混凝土结构，分成两格池子，阃歇操作，池体尺寸为8 x 4 x s m 。 污泥脱水机房及配电值班室、办公室等 总平面尺寸为6 x 2 4 m ，脱水机房内设一台带式脱水机，并配一台污泥泵， 脱水后污泥外运。辅助用房包括化验室及控制室、办公室、配电间等。 鼓风机房 平面尺寸为1 2 x 6 m ，内设三台鼓风机，二用一各。 ( 3 ) 主要经济技术指标见下表。 项目 本项目技术经济指标与传统施工技术比较 工程总投资5 5 0 万元 节省3 0 4 0 总装机容量 2 8 0 3 0 k w 工作总容量 1 7 0 k w 人工定员6 人 运行成本( 不含折旧)0 2 8 元，吨水 运行费用( 含折旧) 0 3 6 元，吨水 总占地面积1 0 0 0 0 平方米节省3 0 - 4 0 绿化率0 4 0 s b r 池( 4 8 0 0 m 3 x2 ) 施工期3 0 天节省6 0 以上 总施工期9 0 天总节省5 0 4 2 l i p p 制罐技术在屠宰废水处理工程中的应用 以北京顺义肉联厂屠宰废水处理工程为例。 ( ”废水水量、水质及排放标准 北京顺义肉联厂年屠宰生猪能力为1 2 0 万头，日排放废水1 5 0 0 吨。该废水 的排放为非连续性，水质和水量波动较大，且废水中含有大量血污、脂类和悬浮 物( 油块、毛发、肉屑、食料、粪便等) 。废水水质：c o d c f _ 1 5 0 0 m g l ， b o d 5 = 7 0 0 m g l ，s s = 2 5 0 m g l ，p h = 6 9 。排放标准：废水排放要求达到北京 市环保排放标准：c o d 。 一6 0 m g l ，b o d 5 = 2 0 m g l ，s s = 3 0 m g l ，p h = 6 。8 。 ( 2 ) 工艺流程与主要工艺装置 本工程采用生物处理( a f - - s b r 法) 和预处理工艺相结合，污水处理的同 时，回收清洁能源( 沼气) 。 附流程： 氆娘*蜒谮幕ddlv袅螳1毒噻骐h剐文*赡l誊丑双墅候暑 吣l _ 圈 餐根*辎稽暴ddiv翱蛘虫叱烈h爵文贮崔匠双鳖慢暑 f 丑 预处理系统 包括格栅隔油池和气浮池。格栅隔油池的规格为长宽x 高= 1 7 m 5 m x 3 m ，前段设一台格栅，中断设隔油槽，停留时问3 h ；气浮池的规格为长x 宽x 高= s m x 4 m x 2 5 m ，停留时问1 h ，气浮系统自动运行。 厌氧滤器 厌氧滤器( a f ) 规格为直径x 高= 中1 2 m x l 2 m ，内设有4 0 0 m 3 弹性立体 填料及布水系统和循环系统等。罐体采用l i p p 制罐技术将德国进口的不锈钢复 合钢板卷制而成，外设8 0 m m 厚阻燃性聚苯乙烯泡沫保温层，咀保证外界温度 低于1 0 0 c 时，罐内废水发酵温度损耗控制在1 0 c 以下，最外层以彩色瓦楞形薄 钢板覆盖保护，增强美感。 1 沼气管 2 放散孔 93 顶部彩钢板 4 不锈钢顶板 1 05 溢流槽 6 厌氧出水管 7 保温层 8 弹性填料 9 池壁彩钢板 1 0 填料支架 1 1 防水沿口板 1 2 l i p p 罐 山盟l 一业。盟l t 9 叫 l 一虹螋生一j 图1 7 厌氧滤池反应器结构示意图 厌氧滤器采用2 0 0 c 2 5 0 c 近中温发酵，每天进水1 0 0 0 m 3 ，h r t 210 d ， 进水平均c o d c ，浓度为1 4 0 0 m g l l ，c o d c ，去除率7 0 ，运行稳定，运转费用低 操作方便。 配水池 将5 0 0 m 3 原废水同10 0 0 m 3 厌氧出水混合，进入配水池，用以调节水量和 水质。由于厌氧出水的b o d c o d 0 3 ，经配水调节后，b o d c o d 可达到0 3 5 以上，从而改善了废水的可生化性能，为后续的s b r 工艺提供条件。 s b r 池 s b r 池规格为直径高= 中1 3 m 6 m ，两座。罐体采用l i p p 制罐技术卷制 而成，罐体材料为2 - 3 m m 厚的镀锌钢板，罐内采用环氧沥青防腐，外喷德国进 口绿色特种油漆。 s b r 池有效水力停留时间为2 4 h ，进水平均c o d c ，浓度为8 5 0 m g l ，c o d c ， 去除率9 5 ，容积负荷为0 9 k g b o d d m 3 d ，污泥负荷o 3k g b o d j k g m l s s d ， m l s s = 3 0 0 0m g l 。对s b r 池内污泥的日常监测表明，s v 3 0 达5 0 时，未有污 泥膨胀现象发生，且污泥沉降 生能良好。 l l _ 避水器支架 2 漂浮型滗水器 3 出水管 4 不锈钢曝气头5 l i p p 罐 6 钢筋混凝土底板 图1 8 厌氧滤池反应器结构示意图 各罐体设一台滗水器，其最大流量q m a x = 2 5 0 m 3 i h ，交替使用，排水比为1 ： 4 。供氧设备采用罗茨风机s s r 15 0 ，部分风量送入配水池进行预曝。 另外，湿式贮气柜、污泥浓缩池等关键工艺设备装置，都分别采用了l i p p 制罐技术和薄钢板现场制作完成。 ( 3 ) 废水处理监测结果 该工程于1 9 9 7 年底动工，1 9 9 8 年5 月投入试运行。经北京市顺义县环保 局多次监测，废水处理设施运行结果见表5 。 表5 屠宰废水处理监测结果 监测时间项目 处理前废水处理后废水总去除率 1 9 9 8 年8c o d c r ( m g l ) 9 5 0 - 15 5 04 0 ，6 09 3 9 7 月一1 0 月 b o d s ( m g l ) 4 5 0 - 7 0 01 6 2 09 4 9 7 s s ( m g l ) 2 0 0 2 7 02 0 3 09 0 9 6 d h6 8 96 8 8 0 由附表运行效果可知，处理后的排水各项指标均满足g b 8 9 7 8 9 6 综合污 水排放标准中的一级标准。运行四年来，出水效果稳定。经北京市环保局验收， 污水达标，为企业的生存发展创造了条件。 ( 4 ) 技术经济分析 表6 采用l i p p 制罐技术建成的工艺装置统计表 项目名称厌氧罐( a f )s b r 池污泥浓缩池湿式贮气柜 总容积 1 3 5 7 m 3 x 28 0 0 m 3 x 21 0 0 m 31 0 0 m 3 几何尺寸 中1 2 m 1 2 m中1 3 m 6 m中6 m x 4 m中6 m 4 m 罐体材料不锈钢复合钢板镀锌钢板 镀锌钢板 镀锌钢板 保温及防护层聚苯乙稀泡沫板及内层环氧厚内层环氧厚浆内层环氧沥青 彩色瓦楞钢板浆涂料涂料涂料 罐体安装工期 1 0 天8 天1 天1 天 内部装置三相分离器等 曝气器等泥斗等钟罩，网架 安装总工期3 0 天 2 0 天7 天2 0 天 表7 屠宰废水处理工程技术经济指标 总投资 占地面积处理成本 电耗人工费 3 3 0 万元 1 6 0 0 m 20 5 0 元m 。 0 6 k w ，h ，m 30 1 0 元，m 3 该工程与同等屠宰废水处理工程相比，总施工周期缩短6 0 总投资节省 2 0 以上；耗电量比常规节省约0 6 k w h i m 3 ，处理成本比常规节省约0 6 0 元，m 3 。 5 结论 ( 1 ) 在我国工农业污水处理厂以及中小城镇污水处理厂( 规模为 5 0 0 0 t d 一5 0 0 0 0 t f d ) 中，主体装置( 如厌氧罐、s b r 池、贮气柜、污泥浓缩池、 配水井、生物选择器) 均可采用l i p p 罐，池( 罐) 体可以选用镀锌板材料，内 壁需做防腐处理：对于防腐要求特别高的污水处理工程。可以采用不锈钢复合板 制作，不必做防腐处理。 ( 2 ) l i p p 罐具有良好的环拉性能，因而池( 罐) 壁材料可以选用2 4 m m 厚的镀锌板或不锈钢复合板。这使池体本身重量较轻，制作对工程现场的要求( 如 地基承载力) 也比较低。 与传统施工技术相比，在污水处理工程中采用l i p p 制罐技术，具有机械化 程度高、施工周期短、工作面小、用钢量小、造价低，制成的池( 罐) 体自重轻、 整体性好，气密性和防渗水性强，结构稳定性高等诸多优点。 ( 3 ) l i p p 制罐技术的应用，解决了目前国内污水处理工程建设中存在的许 多问题，在技术上和经济上都得到了优化，从而加快了我国污水处理工程的产业 化进程，使中国的污水处理工程技术与国际先进水平接轨，进入一个新的发展阶 段。 参考文献 1 、朱雁伯我国城市污水处理事业现状及今后发展的趋势- 中国土木工程学会 水工业分会论文集2 0 0 2 年5 月 2 、王凯军，秦人伟编注发酵工业废水处理北京化学工业出版社 3 、蔡磊德国利浦制罐技术在大中型沼气工程中的应用中国沼气1 9 9 8 ，1 5 ( 2 ) ：2 9 4 、王阿华我国城市污水处理问题分析与探讨中国土木工程学会水工业分会 论文集2 0 0 2 年5 月 5 、褚俊英等我国城市污水处理厂投资效率的定量分析中国给水排水2 0 0 2 年第3 期 6 、沈世杰水工业工程结构设计新世纪展望中国土木工程学会水工业分会论 文集2 0 0 2 年5 月 7 、薛晓荣大直径圆形水池内力及地基反力的探讨中国土木工程学会水工业 分会论文集2 0 0 2 年5 月 8 、范建华大直径浅圆仓的基础宽度确定特种结构1 9 9 9 年第1 6 卷第4 期 9 、卜秋平等城市污水处理厂的建设与管理化学工业出版社 1 0 、欧洲环境署，欧洲水污染控制协会编著城市污水管理指南中国环境科学 出版社 1 1 、沈光范关于城市污水处理设计的若干问题中国环保产业c e p i ，1 9 9 9 1 2 1 2 、牛学义等德法两国与我国在污水厂设计建设和运行方面的比较给水排 水n o 3 2 0 0 1 1 3 、王杉对小城市污水处理工程设计的思考给水排水2 0 0 1 年第2 7 卷第 九期 1 4 、崔俊华等污水治理建设项目投资存在的问题及对策中国给水排水2 0 0 1 v 1 7 1 5 、刘维城我国城市水污染控制技术经济政策给水排水1 9 9 9 ，2 5 ( 1 0 ) ： 1 4 1 6 、r _ e ，s p e e c e ( 美) ，李亚新译工业废水的厌氧生物技术中国建筑工业出 版社 1 7 、建设部建设项目经济评价方法与参数( 第二版) m 】北京：中国计划出 版社 18 、陈载赋等稍筋混凝土建筑结构与特种结构手册四川科学技术出版社1 9 9 2 成都 1 9 、结构工程师常用规范选( 上册) 中国建筑工业出版社1 9 9 5 2 0 、给水排水常用数据手册中国建筑工业出版社1 9 9 7 2 1 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，m a n a g i n gl e v e l ，t e c h n i c a l m e t h o d s a u t o m a t i cc o n t r 0 1 a n ds oo n g e n e r a l l y , v ，厂r p w i l lb eb u i l tb yr e i n f o r c e dc o n c r e t eo rn o r m a ls t e e l w h i c h a r et r a d i t i o n a lm a t e r i a l si nc h i n a h o w e v e r t i t r e q u i r e s h a r d s t r e n g t h f o r m a n m a d e o p e m t i o n ，l o t so fr e s o u r c e sc o m s u m p t i o n ，l o n gc o u n t r u c t i o np e r i o d ( g e n e m t l ya t l e a s th a l fay e a r ) a n dl a r g ec a p i t a l m o r e o v e r , i t sd i f f i c u l tt o c o n t r o lc o u n t r u c t i o nq u a l i t i e sf o rw o r k s a l la b o v ea r e b e c o m i n g s e r i o u sf a c t o r s w h i c hw i l ia f f e c td e v e l o p m e n to f 、f w t pj nc h i n a z i n c 。p l a t e d b o a r do rs t a i n l e s ss t e e ib o a r dc a nb ea s s e m b l e dt ot a n k sf o r v 、厂r p b yl i p ps p e c i a lm a c h i n e s w i t ht h ep r o c e s so fs c r e w , d o u b l e f o l da n d o c c l u d e s i n c e19 9 5 ，l i p pt e c h n o l o g yh a sb e e na p p l i e di nm o r et h a n2 0 w 盯p si nc h i n a w h i c hc o v e r st h et r e a t m e n to fi n d u s t d a lw a s t e w a t e r a g r i c u l t u r a l w a s t e w a t e ra n d m u n i c i p a l w a s t e w a t e r a f t e ro u r i n s p e c t i o n ， i n t r o d u c t i o n ，d i s s i m i l a t i o na n da b s o r p t i o no fl i p pt e c h n o l o g y , w h i c hi sw i d e l y u s e da t 、 叮pi n e u r o p e m a n ya d v a n t a g e sa p p e a r sa c c o r d i n g t os