無錫惠山水處理有限公司污泥高干脫水系統(tǒng)應(yīng)用研究

李易寰 鐘奕杰 蘇 揮

(無錫惠山水處理有限公司， 江蘇 無錫 214174)

無錫惠山水處理有限公司污泥高干脫水系統(tǒng)應(yīng)用研究

李易寰 鐘奕杰 蘇 揮*

(無錫惠山水處理有限公司， 江蘇 無錫 214174)

無錫惠山水處理有限公司原有帯式壓濾工藝脫水污泥含水率約80%，帶式壓濾機(jī)使用年限久，污泥脫水效率低，焚燒處置成本高。隨著四期2.5×104m3/d污水處理擴(kuò)建工程的投入使用，為滿足公司污泥脫水質(zhì)量和效率，四期擴(kuò)建工程新建重力濃縮/預(yù)濃縮/調(diào)理/板框壓濾污泥高干脫水系統(tǒng)，可將污泥含水率降至60%以下，縮小了污泥體積，減少了污泥處理費(fèi)用。本文介紹了系統(tǒng)工藝流程、主要構(gòu)筑物及附屬設(shè)備配置情況等，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行了簡要分析。

污水處理；高干脫水；含水率；板框壓濾

無錫惠山水處理有限公司原有污水處理規(guī)模為5×104m3/d，經(jīng)過帶式壓濾機(jī)脫水后污泥產(chǎn)量約為50 m3/d，含水率約為80%。原有帶式壓濾機(jī)使用年限久，濾帶堵塞、軸承損壞情況愈加嚴(yán)重，傳動(dòng)鏈條易斷裂，污泥處理效率低，80%含水率的污泥處置成本高，為280元/噸。隨著四期2.5×104m3/d污水處理擴(kuò)建工程的建設(shè)運(yùn)行，公司污水處理規(guī)模可達(dá)到7.5×104m3/d，為滿足公司污泥脫水質(zhì)量和效率，有效節(jié)約占地及工程投資[1]，四期擴(kuò)建工程采用污泥高干脫水工藝，通過加入絮凝劑和助凝劑對(duì)污

泥進(jìn)行調(diào)理，可提高污泥的pH值，有效改善污泥的脫水性能，減小水與污泥固體顆粒間的結(jié)合力，加速污泥脫水[2]，最終可將污泥含水率降至60%以下，縮小了污泥體積，減少了污泥處理費(fèi)用，同時(shí)也保證了污泥無害化處理。

1 項(xiàng)目概述

無錫惠山水處理有限公司污水處理設(shè)計(jì)總規(guī)模為7.5×104m3/d，一二期工程采用厭氧水解/CAST/斜板沉淀/轉(zhuǎn)盤過濾工藝，三期工程采用倒置AAO/深床反硝化濾池工藝，四期擴(kuò)建工程采用A2O/A+MBR工藝，尾水消毒后排入錫北運(yùn)河。四期擴(kuò)建工程新建100 m3/d(含水率60%)處理規(guī)模污泥高干脫水板框壓濾工程，可滿足遠(yuǎn)期共10×104m3/d污水處理運(yùn)行。污水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)污泥高干脫水后，形成含水率為60%以下的泥餅，部分運(yùn)往無錫惠聯(lián)垃圾熱電有限公司焚燒處理，部分運(yùn)往無錫金園環(huán)境科技有限公司綜合利用。

2 污泥高干脫水工藝流程

污泥高干脫水項(xiàng)目采用重力濃縮/預(yù)濃縮/調(diào)理/板框壓濾組合工藝，其工藝流程如圖1所示。

圖1 污泥高干脫水工藝流程圖

廠區(qū)剩余污泥經(jīng)濃縮池濃縮后，投加一定量聚丙烯酰胺(PAM)進(jìn)入預(yù)濃縮機(jī)預(yù)濃縮，再提升至污泥調(diào)理池，按照一定配比先后投加三氯化鐵和生石灰，攪拌均勻后通過污泥高壓進(jìn)料泵將調(diào)理好的污泥輸送至隔膜式板框壓濾機(jī)中，壓榨水泵將循環(huán)水注入隔膜對(duì)板框間的污泥進(jìn)行壓榨，最終形成含水率為60%以下的泥餅，從而滿足污泥焚燒處理的要求[3]，泥餅外運(yùn)進(jìn)行無害化處置，濾液通過管道收集回流至廠區(qū)粗格柵進(jìn)水井中。

3 主要構(gòu)筑物及附屬設(shè)備配置情況

整個(gè)系統(tǒng)分為污泥調(diào)理系統(tǒng)和脫水系統(tǒng)兩部分，其中調(diào)理系統(tǒng)包括污泥預(yù)濃縮系統(tǒng)、污泥輸送泵、調(diào)理池、調(diào)理劑投加系統(tǒng)以及調(diào)理池進(jìn)泥泵等，脫水系統(tǒng)包括脫水機(jī)主體、壓榨系統(tǒng)、高壓空氣系統(tǒng)、污泥進(jìn)泥系統(tǒng)以及清洗系統(tǒng)等。

在脫水機(jī)房內(nèi)設(shè)置2臺(tái)高壓隔膜板框壓濾機(jī)，并在室內(nèi)設(shè)置反沖洗系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)；在脫水機(jī)房外部南側(cè)設(shè)置污泥預(yù)濃縮系統(tǒng)，調(diào)理池，并配套設(shè)置污泥調(diào)理劑投加系統(tǒng)。污泥壓濾機(jī)的進(jìn)料泵設(shè)于脫水機(jī)房一樓東側(cè)。

3.1 污泥濃縮池

公司一二三期5×104m3/d污水處理工程共建設(shè)兩座污泥濃縮池，單座尺寸為直徑9 m，有效水深4 m，SRT=21h，固體負(fù)荷45 kgDs/m2·d，池內(nèi)設(shè)置直徑12 m中心污泥濃縮機(jī)一套，N=0.55kW，兩座濃縮池中間建設(shè)集泥井一座，平面尺寸為3.0 m×4.0 m，配備兩臺(tái)潛污泵(1用1備)，單臺(tái)Q=60 m3/h，H=7m，N=4kW。四期2.5×104m3/d污水處理工程建設(shè)一座污泥濃縮池，池體尺寸為直徑=12m，有效水深為5 m，SRT=22h，固體負(fù)荷為50 kgDs/m2·d，池內(nèi)設(shè)置直徑12 m中心污泥濃縮機(jī)一套，N=0.75kW，濃縮池后設(shè)置集泥井一座，平面尺寸為3.5 m×4.5 m，配備兩臺(tái)潛污泵(1用1備)，單臺(tái)Q=60 m3/h，H=22m，N=7.5kW。濃縮后污泥含水率均為98%左右。

3.2 污泥預(yù)濃縮池

若污泥濃縮池濃縮后污泥含水率較高，達(dá)不到98%左右，則需要將濃縮污泥先加入適量PAM進(jìn)入污泥預(yù)濃縮機(jī)進(jìn)行預(yù)濃縮，將污泥含水率降至97%左右。污泥調(diào)理池平面尺寸13.5m×13.7m，含污泥預(yù)濃縮機(jī)共兩臺(tái)，外形與帶式壓濾機(jī)類似，但沒有壓濾裝置，只有一張濾帶，單臺(tái)帶寬3m，N=7.5kW；PAM泡藥裝置1套，Q=3000L/h，N=2.2kW；PAM加藥螺桿泵3套(2用1備)，單臺(tái)Q=1.5m3/h，H=20m，N=0.75kW；污泥輸送兩臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)Q=80m3/h，H=40m，N=22.0kW。根據(jù)惠山污水廠污泥處理實(shí)際運(yùn)行情況，目前污泥脫水機(jī)房進(jìn)泥含水率約為98%，考慮到目前調(diào)理池設(shè)計(jì)余量較大(按10×104m3/d污水處理規(guī)模設(shè)計(jì))，有足夠的富裕時(shí)間進(jìn)行調(diào)理，另從節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的考量，暫不開啟污泥預(yù)濃縮系統(tǒng)?，F(xiàn)有污泥經(jīng)污泥濃縮池濃縮后，由潛污泵直接打入預(yù)濃縮池集泥井，再由污泥輸送泵直接打入污泥調(diào)理池進(jìn)行調(diào)理。

3.3 污泥調(diào)理池

污泥在進(jìn)脫水機(jī)房前，進(jìn)行調(diào)理，調(diào)理劑采用生石灰和三氯化鐵。新建污泥調(diào)理池一座，平面尺寸為16m×5m，共四格，每格有效容積為48m3，交替使用，每個(gè)調(diào)理池的容積儲(chǔ)存1個(gè)批次左右的污泥量。每格配備1臺(tái)攪拌機(jī)，D=1.6m，N=7.5kW。并配套建設(shè)石灰投加系統(tǒng)和三氯化鐵投加系統(tǒng)。其中，石灰投加系統(tǒng)兩套，料倉容積30 m3，螺旋輸送機(jī)輸送量為3m3/h，N=7kW；三氯化鐵投加系統(tǒng)1套，含20m3PP材質(zhì)儲(chǔ)罐1只，計(jì)量泵兩臺(tái)(1用1備)，單臺(tái)Qmax=400L/h，H=0.7MPa，N=0.25kW。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%的三氯化鐵溶液投加量約為干污泥量的8%～10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，每天約1.65t，氧化鈣含量為80%以上的石灰投加量約為干污泥量的30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，每天約5t。

3.4 污泥高干脫水機(jī)房

污泥高干脫水機(jī)房平面尺寸為27 m×25 m，分為上下兩層，上層配套2套雙隔膜式板框壓濾機(jī)、配電間、自控操作間、值班室、機(jī)修間等；下層為污泥進(jìn)泥系統(tǒng)、高壓空氣系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、壓榨系統(tǒng)、螺旋輸送系統(tǒng)等。污泥高干脫水機(jī)房主要設(shè)備參數(shù)見表1。

表1 污泥高干脫水機(jī)房主要設(shè)備

污泥高干脫水機(jī)房是整個(gè)污泥處理系統(tǒng)的核心，本工程設(shè)置雙隔膜板框壓濾機(jī)兩套，單套污泥壓濾機(jī)每天可運(yùn)行8批次(按24 h運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)算)，每批次運(yùn)行時(shí)間約為3 h。

調(diào)理好的污泥由高壓進(jìn)料泵注入板框壓濾機(jī)，整個(gè)過程進(jìn)料壓力不斷增大，進(jìn)泥時(shí)間115～135 min，進(jìn)泥壓力可達(dá)0.7～0.8MPa；停止進(jìn)泥后，脫水機(jī)房一樓的壓榨水泵開始工作，不斷向隔膜板中注入循環(huán)用自來水，隨后膨脹的壓濾機(jī)隔膜對(duì)板框間的污泥進(jìn)行高壓壓榨脫水，當(dāng)壓榨壓力到達(dá)1～1.3MPa(可設(shè)定)，停止壓榨，此過程大約35 min，壓榨完成后，壓縮空氣系統(tǒng)開始運(yùn)行，吹掃壓濾機(jī)中心進(jìn)泥管殘留的污泥以及膜腔內(nèi)的濾液至污泥預(yù)濃縮池；最后按下卸泥按鈕，板框壓濾機(jī)開啟自動(dòng)卸泥程序，卸泥時(shí)間約20 min，卸下的泥餅經(jīng)螺旋輸送機(jī)輸送至污泥料倉，由汽車運(yùn)往指定地方進(jìn)行污泥無害化處置。每日下班前或者需要短時(shí)停用板框壓濾機(jī)，則開啟自動(dòng)沖洗系統(tǒng)對(duì)板框壓濾機(jī)進(jìn)行清洗。

4 工藝運(yùn)行情況

該污泥高干脫水系統(tǒng)于2016年1月1日正式投入試運(yùn)行，2016年1月底正式投產(chǎn)運(yùn)行。污泥濃縮池濃縮后污泥進(jìn)入調(diào)理池，投加三氯化鐵溶液和石灰調(diào)理30 min后，由污泥高壓進(jìn)泥泵輸送至隔膜式板框壓濾機(jī)進(jìn)行深度脫水。2016年運(yùn)行效果及數(shù)據(jù)見圖2、圖3。

圖2 污泥產(chǎn)量與含水率

圖3 藥劑用量與產(chǎn)泥量關(guān)系

由圖2得出，2016年1月-12月污泥高干脫水系統(tǒng)產(chǎn)生污泥含水率均低于60%，工藝運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，但每月污泥產(chǎn)量變化較大。這是由于工藝運(yùn)行情況在不斷變化的原因，相對(duì)來說冬季水溫低于其他季節(jié)，污泥活性降低，將污水廠生物池污泥濃度維持較高水平，并輔助投加碳源以保證出水達(dá)標(biāo)排放，但排泥量相對(duì)較大，因此1月、2月產(chǎn)泥量較多。2月春節(jié)過后，部分排污企業(yè)污水處理生產(chǎn)線剛開始恢復(fù)運(yùn)行，排放污水有機(jī)物濃度高，部分企業(yè)甚至有超標(biāo)排放的情況，給污水處理廠造成巨大壓力，加上天氣變暖，水溫逐漸升高，此前污水廠維持了較高的生物池污泥濃度以保證污水廠出水達(dá)標(biāo)，但工藝調(diào)控不夠及時(shí)，導(dǎo)致污泥增長較快，增加了排泥量，因此3月-6月產(chǎn)泥量均大于1300t；6月之后隨著進(jìn)水指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定，以及公司加強(qiáng)污泥精確調(diào)控，工藝參數(shù)控制得當(dāng)，污泥產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定，約850t/月。

由圖3得知，2016年三氯化鐵用量每月較為穩(wěn)定，2月、8月和12月產(chǎn)泥量少，三氯化鐵投加量相對(duì)較少，投加三氯化鐵，鐵離子水解后通過靜電吸附、網(wǎng)捕等作用，改變污泥穩(wěn)定性，形成有一定承載力的絮體顆粒。每批次污泥調(diào)理三氯化鐵投加量恒定，未手動(dòng)投加或修改自控參數(shù)，排泥量多時(shí)，偶爾會(huì)加班工作，污泥調(diào)理次數(shù)相對(duì)較多，三氯化鐵用量略有增加。但生石灰投加量每月差異較大，石灰作為助凝劑，可提高pH，加強(qiáng)鐵鹽水解、污泥絮凝作用；可與污泥中腐殖酸作用形成多網(wǎng)格狀的骨架，增強(qiáng)絮體強(qiáng)度，在板框壓濾機(jī)高壓擠壓下仍可保持較好透水性能；通過破壞細(xì)胞壁和其他細(xì)胞組織等，釋放污泥顆粒中的細(xì)胞水，石灰的投加增強(qiáng)了污泥脫水性能。實(shí)際運(yùn)行過程中我們發(fā)現(xiàn)適當(dāng)增加石灰的投加量，可獲得較厚污泥泥餅，污泥含水率也相對(duì)較低，根據(jù)實(shí)測最低可達(dá)52.5%。3-6月，公司受高濃度可生物降解污水沖擊，生化池污泥長的較快，且排泥量較大，剩余污泥在濃縮池內(nèi)未充分沉淀，濃縮污泥含水率偏高，導(dǎo)致進(jìn)入調(diào)理池的污泥調(diào)理效果不好，板框壓濾后污泥易粘板且厚度相對(duì)薄一些。為增強(qiáng)污泥脫水性能，所以石灰投加量也相對(duì)較大，污泥產(chǎn)量也較多。同時(shí)受廠家生石灰質(zhì)量影響，雨季或者空氣濕度較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致生石灰受潮等原因，石灰投加量會(huì)略有增加，總體看來，產(chǎn)泥量大生石灰投加量也相對(duì)較大。

2016年12月29日-2017年1月9日，公司對(duì)脫水污泥進(jìn)行送檢，公司污泥不屬于危險(xiǎn)廢物，詳細(xì)結(jié)果如表2。

表2 污泥檢測結(jié)果 單位：mg/L

注：“ND”表示未檢出，“不得檢出”指甲基汞﹤10ng/L，乙基汞﹤20ng/L。

2016年公司全年共產(chǎn)生污泥13585.888t(含水率60%)，使用石灰1880.38t(單價(jià)880元/t)，三氯化鐵溶液500.85t(單價(jià)660元/t)，三氯化鐵(質(zhì)量分?jǐn)?shù)38%溶液)單耗為36.86kg/t，生石灰(有效氧化鈣含量大于80%)單耗為138.4kg/t(污泥含水率以60%計(jì))。污泥厚度在2.5～4cm之間，平均厚度為3.1cm，平均污泥含水率為55.74%，全年95%時(shí)間脫水污泥含水率低于60%，濾布使用至今依然保持著較好的過濾效果，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)效果。

我公司2016年共產(chǎn)生污泥13585.888t，其中3356.58t運(yùn)往無錫惠聯(lián)垃圾熱電有限公司進(jìn)行焚燒處理，10229.308t運(yùn)往無錫金園環(huán)境科技有限公司進(jìn)行綜合利用。2015年我公司采用帯式壓濾脫水工藝，共產(chǎn)生污泥21161.87t(污泥含水率80%)，2015年上述兩家污泥處置企業(yè)污泥處置價(jià)格均為280元/t(污泥含水率80%)，使用絮凝劑(PAM)25.825t(單價(jià)33000元/t)，因2016年無錫金園環(huán)境科技有限公司污泥處置價(jià)格降為210元/t(污泥含水率60%)，因此2016年公司污泥處置費(fèi)比2015年節(jié)省283.7萬元，污泥運(yùn)輸費(fèi)節(jié)省20.7萬元，藥劑費(fèi)增加113.3萬元，電費(fèi)方面，污泥高干脫水系統(tǒng)設(shè)備總功率約為340 kW，但設(shè)備工作時(shí)閑置時(shí)間約占1/3，每日運(yùn)行16 h，帶式壓濾系統(tǒng)設(shè)備總功率約為80 kW，設(shè)備基本連續(xù)運(yùn)行，每日運(yùn)行24 h，用電單價(jià)為0.7元/度，2016年電費(fèi)增加約40萬元，2016年污泥高干脫水系統(tǒng)比2015年帶式壓濾系統(tǒng)節(jié)省費(fèi)用約150萬元。

5 結(jié)論

無錫惠山水處理有限公司污水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)重力濃縮/預(yù)濃縮/調(diào)理/板框壓濾高干脫水處理后，泥餅含水率可穩(wěn)定達(dá)到60%以下。污泥不屬于危險(xiǎn)廢物，板框壓濾污泥脫水工藝提高了污泥處理效率，降低了污泥含水率，全年可節(jié)省污泥處置費(fèi)用約150萬元，對(duì)公司生產(chǎn)運(yùn)行貢獻(xiàn)巨大。

[1] 仲崇軍. 基于板框壓濾機(jī)的污泥深度脫水工藝優(yōu)化[J]. 中國市政工程,2015(04):40-41.

[2] 許金泉,程文,耿震. 隔膜式板框壓濾機(jī)在污泥深度脫水中的應(yīng)用[J]. 給水排水,2013(03):87-90.

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AstudyontheapplicationofhighdrysludgedewateringsysteminWuxiHuishanSewageTreatmentCo.,Ltd

Li Yihuan, Zhong Yijie, Su Hui

(Wuxi Huishan Sewage Treatment Co., Ltd, Wuxi 214174, China)

Original band-type pressure filtration process of Wuxi Huishan Water Treatment Co., Ltd., had been used for years, and moisture content of its dehydrated sludge was as high as about 80%, which indicated that the sludge dewatering efficiency was low and sludge incineration costs were high. With the introduction of the fourth phase of 25,000 m3/d sewage treatment expansion project, a high dry dehydration system including gravity concentration, pre-concentration, conditioning, plate and frame filter sludge was put into operation for meeting the company's sludge dewatering quality and efficiency targets. The sludge moisture content for newly constructed system can be reduced to below 60%, while sludge volume and the cost of sludge treatment can thus be both reduced. This paper introduces the system process, the main structure and ancillary equipment configuration, and briefly analyzes the system operation.

wastewater treatment; high dry dehydration; water content; plate and frame filter press

X705

A

2017-09-05; 2017-11-12修回

李易寰(1991-)，男，本科，助理工程師。研究方向：污水生物處理與污泥處理。E-mail：812063793@qq.com

蘇揮(1978-)，男，助理工程師。研究方向：污水生物處理與污泥處理。E-mail：30635786@qq.com