某给水厂的排泥水处理工艺方案研究

某给水厂的排泥水处理工艺方案研究

高少婷

广州市市政工程设计研究总院广东广州510060

摘要：通过对某给水厂的排泥水处理工艺选择及构筑物选型等方面论述排泥水处理工艺方案，总结经验，供今后类似工程借鉴。

关键词：给水厂；排泥水；工艺选择；构筑物选型

前言

某给水厂处理规模40万m3/d，地处清远北江上游地区，生产过程中产生的排泥水受纳水体为北江。原水中的污染物在净水过程中被浓缩，浓度较原来高出数倍甚至数十倍。排泥水如不经处理直接排放，势必给北江造成不同程度的污染，淤积抬高河床，不利于水环境的保护，不符合规划要求，也不符合《污水综合排放标准》。同时，给水厂原水取水能耗较大，占水厂供水量2%～4%左右的排泥水量若能回收利用，可在一定程度上缓解水资源短缺的矛盾，节省能耗；且原水浊度平时较低，排泥水回收利用，还可在一定程度上改善絮凝条件，节省矾耗。因此应考虑给水厂排泥水的处理和回收利用。

1排泥水处理工艺选择

给水厂的排泥水处理工艺可能各有不同，但根本区别在于将絮凝沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水两类排泥水集中处理还是分质处理两种选择，其工艺流程一般如下图1、图2。

（1）方案一：集中处理

集中滤池、絮凝沉淀池排水，泵提升后经平流沉淀，上清液由回收泵抽升至配水井，沉泥由吸泥机提升至浓缩池，其上清液排放，浓缩池沉淀污泥由底部经泵抽升至脱水间脱水，经脱水后的泥饼外运。

（3）方案比较

方案一的主要特点：絮凝沉淀池排泥与滤池反冲洗废水统一收集，不考虑二者的特性，絮凝沉淀池排泥水含固率高，自然沉降时间长；而滤池反冲洗排水含固率较低，在起始阶段污泥界面沉降速度很快，较早达到压密点。此外，不同净水构筑物排泥水集中处理，容易出现不同性质的沉降干扰，不容易实现高效率的固液分流。

方案二的主要特点：根据不同的水质进行处理。滤池反冲洗废水平均浊度约100，可按小于原水流量5%的比例混合后回收进入原水中，按此混合比例测算，浊度仅增加约1.2NTU，对后续净化效果影响甚小。而沉淀池排泥水含固率高，一般可达1000-5000mg/l，拟直接进重力浓缩池，虽增加了一个回收水池，但可节省了废水沉淀池，工程造价相对较低。

有研究表明，采用滤池反冲洗废水直接回用至絮凝池，不仅可以回收水量而且有利于改善絮凝性能，提高絮凝沉淀效果，所形成的絮件颗粒大，结构紧密，沉淀效果好且不会影响沉淀池的出水水质，同时该方案减小了废水系统处理规模，可节约投资，因此排泥水处理工艺推荐方案二。

2排泥水处理构筑物选型

2.1浓缩池选型

浓缩池常用的池型有圆形辐流式浓缩池、上向流斜板或斜管浓缩池、泥渣接触型高效浓缩池等。斜板（斜管）浓缩池与辐流式浓缩池相比，具有效率高，占地面积小的优点，但初期投资大。广州南洲水厂和新塘水厂采用的是“交叉式斜管”，进水处有两个方向，运行时无明显的死角位。整体重量比斜板轻，长期运行浓缩池的支架不易变形。且它的过水断面的大小，倾斜角度、板材的厚度、斜管的长度均可根据设计要求在生产时就已经控制好，成组直接放入池内，用尼龙绳捆绑即可，无须像斜板安装时要在现场用卡箍来控制斜板的间距，安装非常方便准确。本工程拟选用斜管浓缩池。

2.2脱水设备选型

（1）脱水设备类型

自来水厂污泥脱水机械，目前主要采用的有带式压滤机，厢式自动压滤机和离心脱水机三种类型。

①带式压滤机

带式压滤机是由上下两条张紧的滤带夹着污泥层，从一连串按规律排列的辊压筒中呈“S”型弯曲经过，靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨力或剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固率较高的泥饼，从而实现污泥脱水。

②箱式自动压滤机

箱式自动压滤机是间隙操作的加压过滤设备，以过滤形式进行固体与液体的分离。其特点如下：滤饼双向交叉洗涤功能，有用滤饼或滤液回收率高；振打与滤布曲张机构相结合，卸料干净利落；拉板机械液压传动，动作灵活、稳定可靠；下藏式滤布自动清洗机构配备专利喷嘴组件，清洗更彻底；PLC全自动控制，可实现固液分离操作的全自动程序控制，双向中间进料，污泥迅速充满滤室，缩短进料时间；回转式集液盘，结构新颖。

③离心脱水机

卧螺离心式污泥脱水机组是包括主机和辅助设备在内的一整套机组。机组为全封闭结构，无泄漏，可24小时连续运行；主要结构特点有：采用较大的长径比，延长了物料的停留时间，提高了固形物的去除率；采用独特的螺旋结构，增强了螺旋对泥饼的挤压力度，提高了泥饼的含固率；采用先进的动平衡技术，减小振动；采用独特的差转速调节技术，增大了螺旋卸料扭矩和负载能力。

（2）污泥脱水设备选型

上述三类污泥脱水设备各有优缺点，结合工程规模、场地条件、管理水平、资金条件等实际情况，从设备运行可靠性、系统自动化程度、污泥脱水效果等方面综合考虑合理选型。鉴于带式压滤机处理能力小，污泥截留率较低，维护工作量较大，冲洗水耗水量较大，脱水机房水、气环境较差，因此不宜选用带式压滤机。本工程拟重点对厢式自动压滤机与离心脱水机两种机型进行详细比选，详见表1。

表1污泥脱水设备选型方案综合比较表

综上所述，离心脱水机体积小，占地省，机房环境较好，运行管理简单，但转速高，噪声大，电耗、药耗高，脱水泥饼含固率低于厢式自动压滤机。厢式压滤机价格较低，电耗、运行成本省，生产、使用历史较长，出泥含固率高于离心机，但其体形庞大，操作繁杂，安装维护较复杂，且不能连续运行。本工程建议采用离心脱水机。

2.3污泥脱水药剂选择

为了改善给水厂污泥的脱水性能，浓缩污泥进行污泥脱水前一般均加入适量的有机离分子聚合物聚丙烯酰胺（PAM）对污泥进行调质，以降低污泥比阻，使其易于脱水。聚丙烯酰胺有阴离子型、阳离子型和非离子型三类。

在给水厂净水过程中已加过碱式氯化铝，胶粒Zeta电位负电性明显降低，因此浓缩污泥在脱水前加入适量PAM主要从促使泥粒间架桥絮凝和降低污泥比阻的调理作用考虑。实验室小试及水厂生产性试验均证实：阴离子型PAM与阳离子型PAM在投加率相近情况下，均能起基本类同的降低污泥比阻和达到提高脱水污泥含固率的良好效果，仅在污泥脱水后分离液的浊度上，用阳离子型PAM的分离液浊度较低。由于阳离子型PAM的价格约比阴离子型PAM高约一倍，因此本工程污泥脱水的PAM调理剂宜选用阴离子型PAM。

3结语

根据原水浊度情况考虑排泥水回收利用，选择排泥水处理工艺；结合工程规模、场地条件、管理水平、资金条件等实际情况，从设备运行可靠性、系统自动化程度、污泥脱水效果，建设投资和处理成本等方面综合考虑对排泥水处理构筑物合理选型。通过某给水厂的排泥水处理工艺工程实例，总结经验，供今后类似工程借鉴。

参考文献：

[1]GB50013-2006室外给水设计规范[S]

[2]戚盛豪，汪洪秀，王家华等.给水排水设计手册（第3册）城镇给水.第２版.北京：中国建筑工业出版社，2004

[3]何纯提.净水厂排泥水处理.北京：中国建筑工业出版社，2006