談凈水廠排泥水處理工程設(shè)計與應(yīng)用

劉乃力 晉亞太

(臨汾市自來水有限公司，山西 臨汾 041000)

1 凈水廠運行現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)狀概況

臨汾市自來水有限公司龍祠水源凈水廠坐落在市區(qū)西南，其水源為呂梁山東簏西平山腳下的龍子祠泉排泄形成的地表水，設(shè)計取水量為8.64萬m3/d，現(xiàn)狀供水量約6.92萬m3/d，凈水廠處理工藝以去除Ca2+，Mg2+為目的，供水系統(tǒng)擔負臨汾市城市供水的主要任務(wù)。

目前，臨汾市凈水廠生產(chǎn)工藝流程見圖1。

工藝流程說明：如圖1所示，原水經(jīng)輸水管道進入凈水廠的兩組澄清池，在其中一組澄清池投加石灰溶液和PAC溶液以降低暫時硬度，出水進入原有濾池；另一組澄清池不投加任何藥劑，只進行澄清后進入新建濾池，兩組濾池的出水進入清水池混合，其pH值、硬度及濁度均可達標，經(jīng)加氯消毒后進入城市供水管網(wǎng)。

1.2 現(xiàn)狀分析

凈水廠在水軟化處理過程中加入了石灰和PAC進行pH值的調(diào)節(jié)和混凝，故在澄清池排泥水以及濾池反沖洗水中懸浮物含量很高。目前臨汾市政府對汾河流域6 km范圍進行景觀環(huán)境處理，原汾河水經(jīng)過暗渠流到城市下游，因此凈水廠在水處理過程中產(chǎn)生含大量固體懸浮物(主要是石灰廢液)的排泥水，會對暗渠造成淤塞，同時根據(jù)國家標準GB 3838地面水環(huán)境質(zhì)量標準要求，凈水廠排泥水對環(huán)境存在一定污染隱患，故對凈水廠排泥水采取回用水處理。

2 工程設(shè)計規(guī)模、水質(zhì)和廠址選擇

2.1 設(shè)計規(guī)模

工程設(shè)計處理能力為1 900 t/d。其中，澄清池排泥水為400 t/d；濾池反沖洗水為1 500 t/d。

2.2 設(shè)計進水水質(zhì)

工程設(shè)計進水水質(zhì)資料如下：

澄清池排泥水懸浮物含量最高達到38萬mg/L，最低在1萬mg/L，平均在10萬mg/L。具體測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 進水水質(zhì)測試數(shù)據(jù)

雙閥濾池反沖洗排泥水的濁度在520 NTU左右，D型濾池反沖洗排泥水的濁度在138 NTU左右，懸浮物含量在500 mg/L左右。

2.3 設(shè)計出水水質(zhì)

上清液和產(chǎn)水能夠滿足澄清池進水條件并對澄清池出水水質(zhì)不造成影響。

2.4 廠址選擇

凈水廠沒有給排泥水處理工程預留空地。經(jīng)過實地調(diào)查，排泥水處理廠選擇在凈水廠西圍墻內(nèi)，占地10畝，平面總圖布置如圖2所示。

3 工藝確定

3.1 工藝選擇原則

工程設(shè)計上在考慮排水系統(tǒng)現(xiàn)狀、廠區(qū)地形及地質(zhì)、溫度、排泥水量、水質(zhì)、排放標準、設(shè)備等的基礎(chǔ)上綜合考慮工藝的可靠性、成熟性、適用性、去除污染物的效率、投資省、操作管理簡單、運行費用低等多因素，選擇最優(yōu)的工藝方案。

3.2 工藝分析

凈水廠采用石灰軟化工藝用于去除部分原水中的總硬度，構(gòu)筑物選型為處理能力1 000 t/時的機械攪拌澄清池標準圖。原水總硬度為540 mg/L左右，經(jīng)過石灰軟化后處理水總硬度降低到340 mg/L左右。原水渾濁度常年在5 NTU左右，排泥水主要成分為碳酸鈣。

凈水廠澄清池的排泥水為軟化水污泥，同國內(nèi)其他凈水廠的絮凝污泥(只投加混凝劑、在絮凝池沉淀池去除渾濁度而產(chǎn)生的污泥)相比，具有較穩(wěn)定、純度高、密度大，污泥脫水相對簡單、容易的特點。

凈水廠排泥水處理系統(tǒng)工藝流程由調(diào)節(jié)、濃縮、脫水和處置四道工序組成。

3.2.1調(diào)節(jié)工序

1)凈水廠澄清池排泥設(shè)計。

a.排泥池最高液位的確定，應(yīng)滿足澄清池排泥水能重力流至排泥池。不考慮設(shè)置排泥泵(即無法滿足重力流時依靠加壓泵運行)。

b.排泥池入流是間歇的，每日固定2次～3次，量和質(zhì)較均勻。

c.排泥池容積不小于澄清池一日的排泥量。若確實受場地限制，可以減小容積，多余污泥可以在排泥池中溢流口或從澄清池放空管(大排泥管)排走。

d.排泥池個數(shù)或分格數(shù)不宜少于2個，按同時工作設(shè)計，并能單獨工作，分別泄空。凈水廠澄清池一次排泥量以200 t計，2次/d，排泥池容積可以設(shè)計為400 m3，或者兩個200 m3排泥池，分別接納每次的排泥水，便于沉淀濃縮，兩池之間也可設(shè)置連通，即可單獨或整體運行，設(shè)計時須根據(jù)實際面積靈活確定。

e.設(shè)計放空管，用于檢修時放空。

f.采用浮動槽排泥池時，滿足其設(shè)計的要求，如宜采用中心進水幅流式濃縮池、池底坡度、浮動槽上下浮動范圍等。

2)凈水廠濾池反沖洗水設(shè)計。

凈水廠濾池反沖洗水包括D型濾池和雙閥濾池的反沖洗水，濾池每天反沖洗一次，每次反沖洗水量約150 m3，濾池反沖洗水調(diào)節(jié)池可以設(shè)計為150 m3兩座，有利于反沖洗水的調(diào)節(jié)。

濾池反沖洗水經(jīng)過調(diào)節(jié)后，經(jīng)提升均勻和進入澄清池的原水混合，繼續(xù)后續(xù)的絮凝沉淀過濾，這樣組成內(nèi)循環(huán)，可以節(jié)省水資源，而且反沖洗水含有一定懸浮物，有利于澄清池中絮凝沉淀過程吸附架橋，可以節(jié)省藥劑投加量。

3.2.2濃縮工序

凈水廠軟化水污泥，具有其他同行業(yè)排泥水處理無法比擬的優(yōu)越條件，污泥濃度較高，排泥時間及周期固定等，相應(yīng)的濃縮工序變得簡單，有時可以省略濃縮池、藥劑混合槽等工序。

重力濃縮池停留時間較長，容積較大，但對水量和泥量的變化有一定調(diào)節(jié)作用，且運行費用低，因此目前在污泥處理中主要采用重力濃縮池。

3.2.3脫水工序

濃縮后的污泥要進行脫水，使污泥減少水分，便于最終處理。1)利用板框壓濾機脫水。板框壓濾機能提供較大的過濾壓力，脫水效果好，濾餅含固率高，濾液較清，固體回收率高，日常運行耗能低，對需要進一步干燥和焚燒的污泥可以降低燃料消耗，是無加藥脫水工藝的首選，有紀錄板框壓濾機對加石灰(是調(diào)節(jié)污泥pH、用于產(chǎn)生較干的濾餅，而非軟化水污泥)的污泥進行處理，然后熱風干燥的事例。缺點是周期性間斷工作，產(chǎn)率低，占地面積大，基建及設(shè)備費用高等，國內(nèi)采用較多。2)脫水機房中的設(shè)備選擇。為間歇式加壓過濾的壓力過濾設(shè)備。濃縮后的污泥用投料泵輸入壓濾機的每個濾室，在壓力作用下，以過濾的方式透過濾布達到固液兩相分離的目的。適用于濃縮和脫水均不加藥處理的工序，日常運行費用低，在我國使用較多。但為了進一步保證進機污泥濃度，一般要投加絮凝劑和石灰，以保證較好的脫水效果，凈水廠凈化工藝有投加石灰的系統(tǒng)，則具有一定的優(yōu)勢，缺點：容易堵塞濾布及管道。

3.2.4污泥處置

污泥處置是凈水廠排泥水處理基本工序調(diào)節(jié)、濃縮、脫水、處置的最后一道工序，分為陸地填埋和有效利用。凈水廠的污泥主要是石灰軟化產(chǎn)生的，主要成分為輕質(zhì)碳酸鈣。輕質(zhì)碳酸鈣可用作橡膠、塑料、造紙、涂料和油墨等行業(yè)的填料；廣泛用于有機合成、冶金、玻璃和石棉等生產(chǎn)中；還可用作工業(yè)排泥水的中種劑、胃與十二指腸潰瘍病的制酸劑、酸中毒的解毒劑、含SO2廢氣中的SO2消除劑、乳牛飼料填加劑和油毛氈的防粘劑；也可用作牙粉、牙膏及其他化妝品的原料。所以經(jīng)處理后的脫水污泥可根據(jù)實地情況，經(jīng)過適當處理后進行有效利用。

3.2.5凈水廠排泥水流程說明

完全依據(jù)排泥水設(shè)計要求進行設(shè)計。凈水廠排泥水—排泥調(diào)節(jié)池—濃縮池—脫水工序。

3.3 實施改造工藝

根據(jù)現(xiàn)場的考察分析及現(xiàn)有的排泥水處理的方式方法，推薦以下處理工藝：方案：澄清池排泥水與濾池反沖洗水進入各自的調(diào)節(jié)池，澄清池排泥水進入濃縮池進行濃縮，將上清液有效回流入濾池反沖洗調(diào)節(jié)池，一同回流入凈水廠澄清池，污泥經(jīng)過濃縮后脫水排放或回用。工藝流程圖見圖3。

4 結(jié)語

從各方面看，工程主要針對凈水廠的排泥水進行處理，在處理的過程中有兩部分水的回用，一部分澄清池的排泥水經(jīng)調(diào)節(jié)濃縮后將上清液及脫泥水回用到供水處理系統(tǒng)中；另一部分濾池的反沖洗水直接回用于供水處理系統(tǒng)中，這兩部分水水量約1 800 m3/d，按照臨汾市的水價估計，原直接排放的這部分水可以直接產(chǎn)生的經(jīng)濟利益近20萬元。

凈水廠排泥水處理工程是一項保護環(huán)境、建設(shè)文明衛(wèi)生城市，為子孫后代造福的公用事業(yè)工程，其效益主要表現(xiàn)為社會效益。本工程實施后，可有效地減輕當?shù)氐乃廴締栴}，起到改善周邊環(huán)境、提高衛(wèi)生水平、保護飲用水水源，保護身體健康的作用。同時，該項目的建設(shè)，可改善當?shù)赝顿Y環(huán)境，使工業(yè)企業(yè)不會再因水污染而影響發(fā)展，促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。