如何确定集装箱式污水处理设备的规模

选型是单向推进的:先看人口与用水量,再算流量,再算池容积,最后才定集装箱。按这个顺序走,就不会在负荷还没弄清之前先把设备挑好。

一台已就位、可直接安装的撬装式一体化污水处理罐体
Sizing & procurement

先从人口算起,而不是先选设备

集装箱式设备的规模由两项负荷决定——水力流量与有机负荷——水力这一侧从设备所服务的人口算起。国内做法用一条固定规则把生活用水折算为污水量:综合生活污水定额取当地用水定额的 90%(GB 50014-2021 §4.1.14)。人均用水定额本身按水资源分区与城市规模分档,从最低档的每人每天 50 L 到最高档的每人每天 320 L。

出口项目往往改用单一国别口径。英国 British Water Flows and Loads 给出英国为每人每天 150 L;美国 EPA 的数据以每人每天约 170 L 作为住宅典型值,设计上常取每人每天 284 L。问题不在于哪个数字在抽象意义上更正确,而在于定额必须与项目所在地区匹配,并且在开始任何乘法之前先写明。

  • 确认服务人口,含场地预期的增长。
  • 取项目所在地区与水资源分区对应的用水定额。
  • 套用折算规则,得到综合生活污水定额。

从人均定额到平均日流量

平均日流量等于人口乘以人均污水定额。人口—处理规模图表中的算例取 2 区、中等城市、每人每天 120 L:按 90% 折算即每人每天 108 L 污水,服务人口 10000 人时平均日流量约为 1080 m³/d。这个数字是平均值,而平均值还不是设计流量。

当人口不是主导因素时——工业园区、食品厂、医院——流量改由水表读数或工艺条件给出,人均法只作校核。

套用峰值流量系数 Kz

设备实际进水量不会稳定在平均值上。旱季变化系数 Kz 把平均日流量放大到峰值,池体与管道按峰值设计。GB 50014-2021 表 4.1.15 给出:5 L/s 时 Kz 为 2.7,经 15 L/s 时 2.4、100 L/s 时 1.9,降至 1000 L/s 及以上时 1.5;中间流量按内插取值。

这张表带两点提醒。2021 版提高了这些系数:已被取代的 2006 版取值从 2.3 到 1.3,而许多公开资料仍在引用旧的一组。另一点,中东口径又不一样——沙特 MEWA 设计导则对大城市取 1.6,对村庄和城镇取 2.2。出口计算应写明自己遵循哪一套口径。

除水量外还要核算有机负荷

设备可以在水力上算得完全正确,规模却仍然偏小,因为生物段是按水里携带的污染物量设计的。城市污水的浓度是以行业统计而非标准值的形式发布的:一项覆盖 127 座污水处理厂的全国调查给出 COD 均值 220 mg/L、BOD₅ 均值 81.6 mg/L、悬浮固体均值 148.5 mg/L,并另行列出了 80 百分位值。常见设计做法取在调查均值之上,即 COD 250–450 mg/L、BOD₅ 100–200 mg/L。

工业废水是另一回事。当某股废水有机负荷很高——通常以食品加工为例——有机负荷就成为设备规模的控制因素,且预处理要在生物段定容之前先定下来。

把设计流量换算成池容积

池容积由流量与工艺所需的停留时间决定:V = Q × HRT。水力停留时间按各池的功能分别设定。国内做法给出厌氧池 1–2 h、缺氧池 0.5–3.0 h;以除磷为主要目标时,污泥龄取 3.5–7.0 d。采用延时曝气时,中东导则给出曝气时间 18–36 h、污泥龄 10–30 d。

对必须通过峰值流量的池体来说,按峰值流量定容是保守做法;而按负荷设计的生物段,往往按平均流量定容。用哪一个都应写明,因为两者算出的结果并不相同。

从容积到占地与箱型

容积接下来要落到占地上。单台集装箱式设备覆盖的设计流量为 0.5–15 m³/h,即 12–360 m³/d,整机拼装后的尺寸随处理能力从约 3 × 1.5 × 2 m 到 16 × 3 × 3.5 m。该范围偏大的一端无法装进标准干货集装箱,其内部宽度只有 2.352 m;决定运输方式的其实是宽度和高度,而不是容积。

所以选型的收尾是一次装载核算,而不是一张采购单。所需处理能力决定设备要几台;每台的尺寸决定它走干货集装箱、开顶或框架集装箱,还是散杂货。只有这两个答案对得上,设备才具备报价条件。

请告诉我们现场要处理什么。