東方市陀興水廠擴(kuò)建工程污泥處理系統(tǒng)探討

鄧玉宏 鄒靚 余明

摘要：城市給水廠在生產(chǎn)飲用水的同時(shí)也產(chǎn)生大量的廢水，給水廠污泥處理技術(shù)主要是針對(duì)給水廠廢水中的污泥處理。目前國內(nèi)針對(duì)給水廠廢水中的污泥處理尚未有成熟的技術(shù)手段，許多給水廠的廢水直接排入城市市政管網(wǎng)與城市生活污水合并處理，不僅浪費(fèi)資源，而且又污染環(huán)境。本文針對(duì)東方市陀興水廠污泥處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，探討我國給水廠污泥處理技術(shù)及發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：給水廠;污泥處理系統(tǒng);壓濾機(jī);脫水

國外的給水廠已經(jīng)普遍推廣了污泥處理配套設(shè)施，最早在19世紀(jì)30年代末期，美國就開始了針對(duì)給水廠污泥處理技術(shù)的研究，而在國內(nèi)的給水廠污泥處理技術(shù)研究開始于20世紀(jì)80年代。近年來隨著我國供水領(lǐng)域開展了一系列的節(jié)水、節(jié)能技術(shù)課題研究。給水廠污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)準(zhǔn)確的計(jì)算規(guī)模和合理的選用處理設(shè)備尤為重要，本文重點(diǎn)論述方市陀興水廠擴(kuò)建工程污泥處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

1.工程概況

東方市陀興水廠現(xiàn)狀供水規(guī)模0.8萬m3/d，本工程設(shè)計(jì)近期（2023年）供水規(guī)模為2.8萬m3/d，遠(yuǎn)期（2030年）供水規(guī)模為4.8萬m3/d，其新建污泥處理系統(tǒng)按遠(yuǎn)期供水規(guī)模為4.8萬m3/d設(shè)計(jì)與方市陀興水廠擴(kuò)建工程同步建設(shè)。

本工程污泥處理系統(tǒng)包括回收水池、排泥池、污泥濃縮池、貯泥池以及污泥脫水車間。

2.工藝設(shè)計(jì)

2.1回收水池

本工程回收水池收集已建2座單閥濾池和擴(kuò)建2座虹吸濾池的反沖洗水。

已建單閥濾池單格過濾面積F1=12.96m2，設(shè)計(jì)沖洗強(qiáng)度q1=15L/（s·m2），沖洗歷時(shí)t=5min，即單格濾池沖洗水量58.32m3，2座單閥濾池共4格濾池，已建單閥濾池總的沖洗水量Q1=233.28m3。

擴(kuò)建虹吸濾池單格過濾面積F2=15.12m2，設(shè)計(jì)沖洗強(qiáng)度q2=13L/（s·m2），沖洗歷時(shí)t=5min，即單格濾池沖洗水量58.97m3，2座虹吸濾池共16格濾池，擴(kuò)建虹吸濾池總的沖洗水量Q2=943.52m3。

回收水池收集總水量為1176.8m3/d，本工程濾池格數(shù)較多且結(jié)合水廠運(yùn)營，回收水池有效容積按照容納4格濾池反沖洗水量設(shè)計(jì)，則有效容積為235.88m3。

2.2排泥池

排泥池接收絮凝沉淀池排泥水，以便對(duì)后續(xù)污泥濃縮池進(jìn)行量和質(zhì)的調(diào)整。

已建2座穿孔絮凝斜管沉淀池每座6根排泥管，排泥管直徑D=200mm，排泥歷時(shí)t=5min（排泥歷時(shí)在運(yùn)行時(shí)根據(jù)原水濁度進(jìn)行調(diào)整，同下），設(shè)計(jì)排泥流速v=1m/s，已建穿孔絮凝斜管沉淀池排泥量為113.04m3。擴(kuò)建穿孔絮凝斜管沉淀池每座18根排泥管，排泥管直徑D=200mm，排泥歷時(shí)t=5min，設(shè)計(jì)排泥流速v=1m/s，擴(kuò)建穿孔絮凝斜管沉淀池池排泥量為339.12m3。

絮凝沉淀池收集總泥量為452.16m3，本工程絮凝沉淀池座數(shù)較多且考慮水廠運(yùn)行，排泥池有效容積按照排泥池有效容積按3個(gè)周期計(jì)算，按照容納最大1座穿孔絮凝斜管沉淀池排泥量（即18根排泥管的排泥量）設(shè)計(jì)，則有效容積為169.56m3。

2.3污泥濃縮池

凈水廠排泥的含固率一般很低，僅在0.05%～0.5%左右，因此需要進(jìn)行濃縮處理[1]。污泥濃縮池是污泥處理系統(tǒng)中關(guān)鍵構(gòu)筑物之一，濃縮效果的優(yōu)劣直接影響到后續(xù)污泥脫水的效果。

污泥濃縮池處理的污泥來自排泥池，即污泥濃縮池每天處理的污泥量體積為339.12m3/d。根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范，2016年版》規(guī)定，本工程污泥成分一般為原水中的懸浮物質(zhì)以及給水廠凈水過程投加的各種藥劑，所以濃縮時(shí)間取12h。

濃縮池上清液一般采用固定式溢流堰，為了不使沉降污泥隨上清液帶出，溢流堰負(fù)荷率控制在150m3/（m.d）[1]。

2.4污泥貯泥池

受原水濁度或處理水量變化影響，給水廠排泥量以及含固量也會(huì)相應(yīng)的調(diào)整。為了保證后續(xù)污泥脫水工藝正常運(yùn)行，在污泥濃縮池后設(shè)置一定容量的污泥貯泥池，可以滿足當(dāng)原水濁度大于設(shè)計(jì)值時(shí)起到緩沖和貯存濃縮污泥的作用。

本工程污泥貯泥池的體積設(shè)計(jì)為一次板框壓濾機(jī)處理的泥量，污泥進(jìn)入脫水機(jī)的含水率一般不大于98%[2]，在實(shí)際的運(yùn)行過程中可以根據(jù)污泥的性質(zhì)在污泥貯泥池投加聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。投加絮凝劑的量、分子量和水解度等因素存在差異，對(duì)污泥的調(diào)理效果也不一致，應(yīng)對(duì)處理污泥進(jìn)行絮凝劑實(shí)驗(yàn)確定最佳的投藥量。

2.5污泥脫水車間

本工程設(shè)計(jì)采用板框壓濾機(jī)。污泥量根據(jù)濁度計(jì)算，不同水源在不同年份、不同的季節(jié)原水濁度可能存在很大差異，濁度值選用恰當(dāng)與否，將涉及到處理構(gòu)筑物的規(guī)模以及日后運(yùn)行的安全。

根據(jù)日本經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)濁度采用年平均濁度的4倍或者按全年95%天數(shù)的原水濁度小于該值作為設(shè)計(jì)依據(jù)[1]。東方陀興水廠水源為陀興水庫，根據(jù)常年的原水檢測報(bào)告本工程設(shè)計(jì)濁度值取15NTU。陀興水廠干污泥量根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50013-2006）》凈水廠排泥水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理的干污泥量可按下列公式計(jì)算[3]：S=（K1C0+K2D）×Q×10-6，經(jīng)計(jì)算東方市陀興水廠遠(yuǎn)期干污泥量為1.6t/d，設(shè)計(jì)每天運(yùn)行3個(gè)周期，每個(gè)周期約3h。

3.工程設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

3.1污泥系統(tǒng)工藝流程的選擇

給水廠污泥處理系統(tǒng)工藝的選擇主要取決于給水廠凈水工藝、運(yùn)行方式、水源水質(zhì)以及泥餅的最終處置。工藝選擇主要內(nèi)容是確定污泥濃縮方式和污泥脫水方式。選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮建設(shè)費(fèi)用、日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、管理難易程度、處理效果以及占地大小等多方面因素。

3.2設(shè)計(jì)濁度值的選用

設(shè)計(jì)濁度值的選用關(guān)系到后期的水廠運(yùn)行安全以及污泥處理系統(tǒng)的規(guī)模，在設(shè)計(jì)時(shí)收集原水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)年限盡可能長，通過濁度的頻率分析來確定合理設(shè)計(jì)濁度值。

4.結(jié)語

目前，我國給水廠污泥處理系統(tǒng)尚屬于起步階段，不僅相關(guān)的理論研究尚未深入，而且生產(chǎn)實(shí)踐、運(yùn)行管理方面也缺乏經(jīng)驗(yàn)。限于發(fā)展時(shí)間以及工程技術(shù)人員水平的制約，尚不能完全的滿足當(dāng)前的環(huán)境保護(hù)要求。因此，必須更加深入地探究適合我國給水廠的污泥處理系統(tǒng)的技術(shù)、工藝和處理設(shè)施，為我國環(huán)境保護(hù)和水資源利用做出貢獻(xiàn)。

給水廠污泥處理系統(tǒng)的實(shí)施，雖然增加了給水廠的運(yùn)行成本，但有利于環(huán)境保護(hù)和水資源的利用。隨著污泥處理系統(tǒng)在給水廠的應(yīng)用逐步推廣，根據(jù)污泥性質(zhì)和原水濁度合理地選擇處理工藝和設(shè)計(jì)參數(shù)，在實(shí)際運(yùn)行中探索最佳的管理模式，為后續(xù)新建、擴(kuò)建以及改造給水廠污泥處理系統(tǒng)提供依據(jù)，同時(shí)污泥處理系統(tǒng)發(fā)揮更大的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

參考文獻(xiàn)

[1]《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組.城鎮(zhèn)給水：第3冊(cè)[K].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[2]GB 50014-2006，室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范，2016年版[S].

[3]GB 50013-2006，室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].