杭州七格污水處理廠二期污泥處理處置設(shè)計(jì)

任春梅

（中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院，四川 成都 610081）

前言。目前的污水處理廠幾乎都對污泥進(jìn)行了脫水處理，在含水率小于80%之后外運(yùn)填埋，但大量的脫水污泥依然是污水處理廠的沉重負(fù)擔(dān)，特別是大型污水處理廠，每天用數(shù)十輛大卡車?yán)\(yùn)污泥，耗費(fèi)人力物力，同時還得支付污泥堆放的占地費(fèi)和排污費(fèi)，更為重要的是對環(huán)境造成危害（或潛在危害）。大量的污泥不加處理直接堆放或還田，會造成蚊蠅滋生，臭氣橫溢，疾病流行，嚴(yán)重污染環(huán)境，影響人畜健康。但同時污水污泥中含有較高量的有機(jī)質(zhì)及氮磷養(yǎng)分，適合植物生長，如將污水污泥進(jìn)行穩(wěn)定化、無害化處理，制備成有機(jī)肥料，則能變廢為寶，既節(jié)約資源，又保護(hù)環(huán)境。

1.工程概況

杭州七格污水處理廠二期規(guī)模20萬m3/d，采用城市污水-粗格柵-污水提升泵房-中格柵-沉砂池-細(xì)格柵-初沉池-A2O生化池-終沉池-紫外線消毒渠、出水泵房-出水井-錢塘江。由于污水處理過程中大部分污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化成污泥。生污泥含水率高、有機(jī)物含量較高，不穩(wěn)定，還含有致病菌和寄生蟲卵，若不妥善處理和處置，將造成二次污染。因此，必須對污泥進(jìn)行處理和處置。

2、污泥濃縮脫水工藝的選擇：

污泥濃縮有重力濃縮、氣浮濃縮和機(jī)械濃縮三種。本工程采用了生物強(qiáng)化脫氮除磷工藝，采用重力濃縮會出現(xiàn)污泥中磷的釋放，需要設(shè)置專門的除磷池，從而使系統(tǒng)復(fù)雜化；重力濃縮效率低、占地面積大?！妒彝馀潘O(shè)計(jì)規(guī)劃》（GB 50014－2006）第7.2.3條規(guī)定"當(dāng)采用生物除磷工藝進(jìn)行污水處理時，不應(yīng)采用重力濃縮"。

采用氣浮濃縮雖然較重力濃縮效率高，磷的釋放風(fēng)險小，但其運(yùn)行費(fèi)用太高，臭味很大，《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)劃》（GB 50014－2006）中未作推薦，實(shí)際運(yùn)行也很少。因此，在本工程設(shè)計(jì)中不考慮重力和氣浮濃縮，而采用機(jī)械濃縮脫水方案。

機(jī)械濃縮脫水有完全分離的濃縮機(jī)和脫水機(jī)，也有濃縮脫水一體機(jī)，分離的濃縮機(jī)目前應(yīng)用較多的是轉(zhuǎn)篩濃縮機(jī)，因設(shè)備比較龐大，占地面積太大，而且國內(nèi)尚無生產(chǎn)，必須引進(jìn)，設(shè)備費(fèi)用高，設(shè)計(jì)中從占地、投資等多方面綜合考慮，不考慮分體式的濃縮機(jī)和脫水機(jī)，采用濃縮脫水一體機(jī)。

濃縮脫水一體機(jī)有離心式濃縮脫水一體機(jī)和帶式濃縮脫水一體機(jī)，兩種機(jī)械比較帶式壓濾機(jī)脫水效率高，能源省，但易損件多，故障較多，衛(wèi)生條件亦差，設(shè)備臺數(shù)多，費(fèi)用較高。離心脫水機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，附屬設(shè)備少，在密閉狀況下運(yùn)行，衛(wèi)生條件好，能長期自動連續(xù)運(yùn)行，脫水效率也比帶機(jī)略高，而且有國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品供選擇，因此設(shè)計(jì)中推薦采用離心濃縮脫水一體機(jī)。

3、污泥處置工藝的選擇

從世界范圍看，城市污泥的處置方法有焚燒、填埋、堆肥和投海等多種形式，而其中污泥農(nóng)用是主要方法之一。通過較為簡便的無害化技術(shù)，對處理后的城市污泥進(jìn)行農(nóng)業(yè)利用，具有經(jīng)濟(jì)、簡便、可資源化等優(yōu)點(diǎn)，得到許多國家的廣泛重視，是目前呼聲最高的處理途徑。我國在北京、天津、唐山、太原、深圳、大連、石家莊、淄博、秦皇島及徐州等城市，進(jìn)行污泥高溫堆肥、干燥制肥等方面的研究，也取得了工藝技術(shù)方面的初步成果，本工程結(jié)合杭州市的經(jīng)濟(jì)情況及國內(nèi)外的污泥處置現(xiàn)狀，采用高溫好氧堆肥技術(shù)對脫水后的污泥進(jìn)行無害化處理。

高溫好氧堆肥技術(shù)是利用生物能，將污泥徹底熟化降解的高效生化反應(yīng)過程。其主要技術(shù)特點(diǎn)是充分利用生物能，節(jié)約能耗，化害為利，無二次污染。污泥中有機(jī)物在氧化作用下與好氧菌充分反應(yīng)，放出熱量，使堆肥物料自然產(chǎn)生高溫，無論室外溫度如何，均能保持60℃以上的高溫。這種生化反應(yīng)過程不需施加任何燃料。生物能使小分子有機(jī)物分解，大分子有機(jī)物降解穩(wěn)定化，生成有機(jī)肥料還能脫水使物料干燥。好氧發(fā)酵過程不產(chǎn)生甲烷等厭氧氣體，產(chǎn)生較小的臭味，由于持續(xù)高溫，殺死病原體和雜草種子，徹底使污泥無害化。采用特殊添加物使污泥中重金屬在堿性介質(zhì)作用下穩(wěn)定化、無害化。

4、污泥處理處置工藝流程

污泥處理處置工藝流程如下：初沉污泥、剩余污泥-貯泥池-進(jìn)料泵-污泥濃縮脫水一體機(jī)-泥餅泵-污泥料倉（一期已建）-污泥堆肥車間（高溫好氧堆肥）-外運(yùn)

5、產(chǎn)生污泥量估算

污水中懸浮物質(zhì)含量越多、溶解性污染濃度越高、污水的凈化率越高，其產(chǎn)泥量也就越多。由于進(jìn)水水質(zhì)及處理效率在不斷變化，同時規(guī)范公式中一些參數(shù)的取值范圍較寬，因此污泥產(chǎn)生量是難以精確計(jì)算的。在實(shí)際工程中一般都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或者根據(jù)相似污水處理廠每萬噸污水產(chǎn)生污泥量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來估算。

七格污水處理廠因?yàn)橐黄谝呀?，二期采用的水處理工藝與一期基本一致，因此二期污泥量根據(jù)一期的污泥量進(jìn)行折算：二期初沉污泥約22噸/d，生化污泥約25噸/d。

6、污泥處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

根據(jù)建設(shè)方的要求，污泥處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)考慮一定富裕，二期新建污泥處理構(gòu)筑物按每天處理70噸干泥考慮，其中初沉污泥約40t/d，生化污泥約30t/d。

6.1、貯泥池

（1）功能：暫存污泥，是初沉污泥和剩余污泥進(jìn)濃縮脫水機(jī)前的緩沖池，池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)，避免污泥沉積，同時具有調(diào)質(zhì)的作用。貯泥池上蓋輕質(zhì)活動蓋板，避免臭氣外溢。（2）設(shè)計(jì)參數(shù)：初沉污泥約40t.ds/d，含水率97%；生化污泥約30t.ds/d，含水率99.4～99.2%。濕污泥體積：V=5083～6333m3/d，混合污泥濃度1.1～1.2%。貯泥池每格有效尺寸：LxBxH=4.5x4.5x4.5m，其中有效水深4.0m，共2格。貯泥時間：HRT＝37～46 min。每格池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)，N=3.3KW。

6.2、污泥濃縮脫水間

（1）功能：將污水處理過程中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行濃縮、脫水，降低含水率，便于污泥運(yùn)輸和最終處置。（2）主要設(shè)計(jì)參數(shù)：干泥量70噸/d。需濃縮脫水污泥量：5083～6333m3/d，混合污泥濃度1.1～1.2%。濃縮脫水后污泥量：318～350 m3/d，含水率78～80%。絮凝劑（PAM）投加量：3～5kg/T.ds；濃縮脫水機(jī)按每天24 h運(yùn)行。設(shè)濃縮脫水間一座，為節(jié)省占地，濃縮脫水間分兩層，平面尺寸33.6x12m(不含變配電部分)，一層布置加藥裝置、進(jìn)料系統(tǒng)、絮凝劑堆場和泥餅輸送系統(tǒng)，二層布置濃縮脫水系統(tǒng)。

A、污泥進(jìn)料系統(tǒng)

需脫水的污泥經(jīng)污泥切割機(jī)切碎雜質(zhì)和長纖維，由污泥進(jìn)料泵（變頻無級可調(diào)）進(jìn)料，通過電磁流量計(jì)計(jì)量后與0.1～0.15%PAM混合生成礬花進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行污泥濃縮脫水，以達(dá)到最佳污泥進(jìn)料量。

B、絮凝劑投配系統(tǒng)

在粉劑儲罐內(nèi)粉劑PAM通過計(jì)量喂料器計(jì)量后，均勻進(jìn)入射流斗，與水混合，由射流泵加入攪拌筒，配制成濃度為0.3～0.5%水溶液，經(jīng)攪拌，充分溶解后，放入儲箱備用。

加藥泵（變頻無級可調(diào)）根據(jù)工藝所需流量通過加藥電磁流量計(jì)計(jì)量與稀釋水混合，稀釋到0.1～0.15%濃度，供污泥脫水用。

C、泥餅輸送系統(tǒng)

經(jīng)脫水機(jī)脫水后清液排放，脫水后泥餅由無軸螺旋輸送機(jī)輸送到泥餅泵的料斗，再通過泥餅泵泵入一期已建的污泥料倉。

（3）主要設(shè)備

污泥切割機(jī)，Q=15～75 m3/h，N=4kW。5臺，4用1備。污泥進(jìn)料泵，Q=15～75 m3/h，H=0.3MPa，N=15kW。5臺，4用1備。絮凝劑制備裝置，19kg/h（粉劑），2臺，初次稀釋濃度0.5%。藥劑計(jì)量泵，Q=0.1～1.5 m3/h，H=0.4MPa，N=0.75kW。5臺，4用1備。

臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)，Q=30～70m3/h或最大干泥量840kg/h

電機(jī)功率：主機(jī)：45kw；液壓電機(jī)功率：18.5kw。5臺，4用1備。

污泥無軸螺旋輸送器(傾斜），Q=10 m3/h，2臺

污泥無軸螺旋輸送器(水平），Q=10 m3/h，1臺

泥餅輸送泵(含控制柜，動力包及其他附件），Q=20 m3/h，80bar，

N=75kW，1臺

6.3、沖洗水池

（1）功能。儲存濃縮脫水機(jī)停機(jī)前的沖洗水量。（2）主要參數(shù)。有效容積按大于1臺脫水機(jī)的沖洗水量考慮。。沖洗水池有效尺寸:LxBxH水深=3.2x2.0x1.8m，1座。（3）主要設(shè)備。沖洗水泵：2臺，1用 1備，Q=15 m3/h，H=30m，N=3KW，設(shè)在沖洗水池旁，為自吸泵。

7、污泥處置構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

本工程的污泥處置構(gòu)筑物即為污泥堆肥車間。采用高溫好氧堆肥技術(shù)，利用生物能，將污泥徹底熟化降解。機(jī)械脫水后進(jìn)入污泥料倉中的污泥，通過泥餅泵進(jìn)入污泥料斗，料斗下有多螺旋污泥輸送機(jī)，保證定量輸送污泥進(jìn)入污泥專用混料機(jī)，然后與粉煤灰、回填料、除臭劑經(jīng)過初混機(jī)混合以后，物料通過布料機(jī)均勻輸送到臥式發(fā)酵倉內(nèi)，在發(fā)酵倉內(nèi)強(qiáng)制通風(fēng)使物料充分好氧發(fā)酵，同時通過翻堆機(jī)攪拌使其均勻發(fā)酵并且推動物料向前運(yùn)動。好氧發(fā)酵過程通過好氧性微生物的生物代謝作用，使污泥中有機(jī)物轉(zhuǎn)化成富含植物營養(yǎng)物的腐殖質(zhì)，反應(yīng)的最終代謝物是CO2、H2O和熱量，大量熱量使物料維持持續(xù)高溫，降低物料的含水率，有效地去除病原體、寄生蟲卵和雜草種子，使污泥達(dá)到減量化、穩(wěn)定化、無害化、資源化目的。

堆肥車間設(shè)計(jì)處理能力為200噸脫水污泥/d。根據(jù)功能不同分成發(fā)酵車間和混料車間。為了便于布料，將混料車間設(shè)在發(fā)酵車間的中間。

7.1、混料車間

對機(jī)械脫水后污泥（含水率80%），通過多螺旋污泥輸送機(jī)，保證定量輸送污泥然后與回填物料、粉煤灰、除臭劑混合，通過布料機(jī)把混合物料均勻分布在發(fā)酵倉內(nèi)。主要包括：多螺旋污泥輸送機(jī)、混料機(jī)、物料料斗、布料機(jī)、儲料斗和一些輸送設(shè)備等。

7.2、污泥發(fā)酵車間

污泥發(fā)酵車間內(nèi)設(shè)快速發(fā)酵倉16個，LxBxH=36x5.22x2.32m,倉底鋪設(shè)平面列管式曝氣裝置。污泥堆肥車間為封閉廠房，發(fā)酵倉為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，發(fā)酵車間內(nèi)設(shè)翻堆機(jī)運(yùn)行軌道。脫水污泥及返送物料經(jīng)初混機(jī)混合后，由皮帶輸送機(jī)送入發(fā)酵倉進(jìn)行好氧發(fā)酵，翻堆機(jī)定期將物料翻堆并使其從發(fā)酵倉入口向出口移動，完成發(fā)酵后的堆肥經(jīng)裝載機(jī)運(yùn)出。二座發(fā)酵倉共設(shè)一臺鏈條式翻堆機(jī)，利用轉(zhuǎn)倉機(jī)使翻堆機(jī)在發(fā)酵倉之間移動。污泥發(fā)酵間內(nèi)還有曝氣閥門、流量計(jì)等附屬設(shè)施。倉頂鋪設(shè)抽臭氣的管路，曝氣產(chǎn)生的臭氣（主要為氨氣）由風(fēng)機(jī)抽走進(jìn)入生物濾池處理，達(dá)標(biāo)排放。

8、結(jié)語

污泥處理處置問題一直是大家比較關(guān)注也比較有難度的問題，希望本文能給同行也借鑒。

[1]白龍港一級強(qiáng)化污水處理污泥好氧堆肥填埋預(yù)處理研究.[學(xué)位論文]應(yīng)俊輝，2007-華東師范大學(xué) 華東師范大學(xué)：環(huán)境科學(xué).

[2]重慶市唐家沱污水處理廠工藝設(shè)計(jì)及其污泥的處理與處置.[期刊論文]《給水排水》2009年8期雷曉玲，劉賢斌，葉方劍，陳文華.