污水處理廠污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)研究

秦 偉

（山西省太原市太原市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院， 山西 太原 030002）

0 引言

污水處理廠是促進(jìn)城市穩(wěn)定運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，能夠幫助進(jìn)一步降低人類生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響。在新時(shí)代發(fā)展背景下，人們對(duì)于環(huán)境的關(guān)注不斷提升，而在日常生產(chǎn)生活中會(huì)形成大量污水，如果不加處理，便會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，為此需要采取有效措施，進(jìn)行科學(xué)處理，在降低環(huán)境影響的基礎(chǔ)上，提升水資源利用效率，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 污泥處理現(xiàn)狀

在現(xiàn)代化背景下，隨著社會(huì)進(jìn)步和科技發(fā)展，城市中的工業(yè)污水以及生活污水相關(guān)截留率也得到了明顯提升，通過不斷創(chuàng)新改善污水處理效率，進(jìn)一步提升了全世界范圍內(nèi)的污水處理速度，而對(duì)應(yīng)污泥總量也明顯擴(kuò)大。我國(guó)城市化發(fā)展速度不斷加快，社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，對(duì)于生態(tài)環(huán)境破壞影響也越加明顯，人們環(huán)保意識(shí)的提升進(jìn)一步推動(dòng)了環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國(guó)家相繼推出綜合處理、綜合收集的發(fā)展政策，而城市中的污水處理廠發(fā)展規(guī)模也持續(xù)擴(kuò)大，對(duì)于污水處理水平以及覆蓋范圍不斷，處理水平不斷提升，已經(jīng)獲得了突出的污水治理效果。但在污水處理中，其中的伴生產(chǎn)品污泥逐漸變成一項(xiàng)亟待解決的問題，需要進(jìn)一步發(fā)展污泥處理技術(shù)。而污水處理廠中的污泥處理系統(tǒng)普遍存在各種缺陷和設(shè)施不足等問題。基于該種條件下，如果直接將污泥排放到自然環(huán)境當(dāng)中不可避免會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染問題。但因?yàn)槲勰嗵幚碇行枰度胼^高的成本，所以我國(guó)污泥處理方面依然是以傳統(tǒng)模式下的衛(wèi)生填埋方式為基礎(chǔ)手段。該種處理方式進(jìn)一步加大了環(huán)境壓力。

環(huán)境保護(hù)和城市化建設(shè)的協(xié)同發(fā)展是當(dāng)下促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)保障，水環(huán)境治理同時(shí)也是環(huán)境治理的重點(diǎn)內(nèi)容。隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)的提升，污水處理廠加大了污水處理力度，同時(shí)污泥產(chǎn)量也相繼提升。當(dāng)下，國(guó)際中對(duì)于污泥處理普遍采取的方法是以減少填埋作為基礎(chǔ)指導(dǎo)，采取先進(jìn)科技手段盡快把各種污泥廢棄物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成可再生資源，從而促進(jìn)末端產(chǎn)物能夠順利實(shí)現(xiàn)有效的回收利用。污泥處理相關(guān)方案具體包括土地處理、農(nóng)肥利用、焚燒和干燥、污泥消化等方式，借助污泥厭氧消化手段，對(duì)污水處理廠中的污泥進(jìn)行有效處理是促進(jìn)資源重復(fù)利用的合理手段之一，在處理過程中無需消耗過多能源，同時(shí)還會(huì)形成剩余能量[1]。

2 污水廠現(xiàn)狀分析

某一污水處理廠主要位于該城市的西南方向，該片區(qū)域內(nèi)擁有一條 400米寬，600米長(zhǎng)的自然沖溝，地下水位處于地下約1米左右位置。污水廠相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)模是每天處理四萬立方米的污水，遠(yuǎn)期目標(biāo)是每天處理八萬立方米的污水，屬于一個(gè)二級(jí)規(guī)模的污水處理廠，其中廠內(nèi)的污水主要是以生活污水為主，其中BOD5/COD的比值為0.5，污水經(jīng)過處理后，相關(guān)出水質(zhì)量需要滿足我國(guó)《污水排放綜合標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 污泥系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則

污水處理廠整體運(yùn)行生產(chǎn)質(zhì)量，通常會(huì)受到污泥系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的影響，為此需要針對(duì)污泥系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，保障污泥系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，在具體設(shè)計(jì)工作中應(yīng)該認(rèn)真遵守以下基礎(chǔ)原則：即方便系統(tǒng)運(yùn)行管理，有效簡(jiǎn)化污泥系統(tǒng)處理過程。想要污泥系統(tǒng)滿足上述運(yùn)行原則，應(yīng)該對(duì)污水處理廠中的處理工藝進(jìn)行合理選擇，重視剩余污泥整體穩(wěn)定性，關(guān)注剩余污泥具體產(chǎn)量多少。通過針對(duì)污水處理工藝實(shí)時(shí)對(duì)比分析后，選擇最佳處理方案。最終確定卡魯塞爾氧化溝處理方案，通過該種工藝進(jìn)行處理，能夠形成相對(duì)簡(jiǎn)單的污泥系統(tǒng)，因?yàn)檠趸瘻鲜茄訒r(shí)曝氣法的一種，所形成的污泥具有相對(duì)較長(zhǎng)的泥齡，而氧化溝內(nèi)的污泥已經(jīng)完成了好氧穩(wěn)定，不需要再次針對(duì)污泥實(shí)施消化設(shè)施，針對(duì)剩余污泥中只需進(jìn)行濃縮脫水處理便能夠順利外運(yùn)[2]。

4 污水處理廠內(nèi)污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

4.1 關(guān)鍵設(shè)計(jì)條件

對(duì)于污水處理廠內(nèi)的污泥通常是率先經(jīng)過濃縮機(jī)實(shí)施有效處理，隨后適當(dāng)添加化學(xué)調(diào)理藥劑，針對(duì)污泥實(shí)施調(diào)理改性，將處理后的污泥泵送到壓濾機(jī)中實(shí)施脫水處理。污水處理廠內(nèi)污泥系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)條件主要包括進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)以及出水水質(zhì)設(shè)計(jì)，其中進(jìn)水水質(zhì)的設(shè)計(jì)要求如下，其中CODCR的要求是每升400毫克，BOD5的要求是每升200毫克，SS的要求是每升250毫克，TN的要求是每升35毫克，TP的要求是每升5毫克，至于水溫方面的要求是冬季大于10度，而夏季小于25度。具體水質(zhì)設(shè)計(jì)要求如下BOD5要求是每升20毫克，TP要求是每升1毫克，TM要求是每升15毫克，CODcr要求是每升60毫克，SS要求是每升20毫克。在污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分滿足上述要求。

4.2 準(zhǔn)確計(jì)算污泥剩余量

因?yàn)槲鬯幚韽S中的各種處理工序較為復(fù)雜繁瑣，處理流程相對(duì)較長(zhǎng)，因此為了避免出現(xiàn)堵塞或流程中斷等問題，促進(jìn)整個(gè)處理流程實(shí)現(xiàn)高效、順利發(fā)展，則應(yīng)該兼顧污水處理整體效果和局部處理效率，對(duì)各個(gè)處理環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把控，關(guān)注各個(gè)環(huán)節(jié)處理效率和處理能力，了解各個(gè)水池水箱的緩沖能力和容量，確保整個(gè)系統(tǒng)維持協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，彼此進(jìn)行有效配合。促進(jìn)整個(gè)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一體化控制目標(biāo)，全面采集各個(gè)流程內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)行參數(shù)信息，合理進(jìn)行設(shè)備選型設(shè)計(jì)。

在污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，計(jì)劃氧化溝內(nèi)固體揮發(fā)濃度是每升4克，而具體泥齡是二十天，則所形成的揮發(fā)性污泥增加容量是每天 2323千克。已知終沉池內(nèi)的污泥回流濃度是每升4克，而近期污水處理廠平均每天所生產(chǎn)的污泥含水率是99.2%，平均每天的剩余污泥總量是830立方米，至于污泥干重則是每天6640千克。

4.3 核心構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

污水處理廠中的污泥系統(tǒng)具體工藝流程如下，終沉池內(nèi)將污泥排出，運(yùn)送至污泥泵房?jī)?nèi)，隨后回流污泥泵會(huì)將污泥傳送到氧化溝，剩余污泥泵會(huì)將污泥傳送到儲(chǔ)泥池當(dāng)中，通過濃縮脫水機(jī)機(jī)械進(jìn)行處理后，形成泥餅外運(yùn)。污泥泵房設(shè)計(jì)中，需要在污泥泵房中設(shè)置兩組污泥泵，其中一組污泥泵是回流污泥泵，而另外的則是專門運(yùn)輸剩余污泥泵。調(diào)理池中，會(huì)添加調(diào)理藥劑，對(duì)泥漿進(jìn)行有效處理，同時(shí)促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)部水分的全面釋放，促進(jìn)污泥顆粒集聚，改變泥漿整體脫水性能以及持水性能。經(jīng)過改性后所得到的污泥基于柱塞泵高壓作用下被進(jìn)一步送入彈性板框式壓濾機(jī)中實(shí)施壓濾處理，最終能夠得到含水率為60%左右的泥餅。在污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該聯(lián)系污泥狀態(tài)合理選擇添加的藥劑含量，為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)操作流程，可以設(shè)計(jì)為自動(dòng)化控制模式。彈性板壓濾機(jī)包括翻板排液系統(tǒng)、拉板機(jī)構(gòu)、濾布、彈性板框、液壓系統(tǒng)以及機(jī)架等部分構(gòu)成。處于液壓系統(tǒng)相關(guān)壓力作用下，會(huì)針對(duì)腔室內(nèi)泥漿實(shí)施有效的壓濾處理，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)固液分離。

在污泥泵房設(shè)計(jì)中，應(yīng)該充分考慮污水處理廠中的未來流量變化，合理設(shè)計(jì)建筑大小，同時(shí)根據(jù)污水處理廠中的近期污泥流量，合理進(jìn)行設(shè)備選型。因?yàn)槲勰嗷亓髁窟h(yuǎn)遠(yuǎn)超出剩余污泥量，所以根據(jù)單合回流污泥泵遠(yuǎn)期在7到8分鐘的具體流量分析，設(shè)計(jì)相關(guān)容積是158立方米?；亓魑勰啾迷谧罡呋亓髁侩A段，將近 100%的條件下，選擇三個(gè)大型潛污泵，兩個(gè)正式應(yīng)用，其中一臺(tái)作為備用設(shè)備，為了促進(jìn)回流污泥量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制目標(biāo)，可以針對(duì)其中回流污泥泵額外設(shè)置變頻調(diào)速裝置進(jìn)行自動(dòng)化控制。在針對(duì)剩余污泥泵進(jìn)行設(shè)計(jì)選型中，應(yīng)該考慮濃縮脫水機(jī)裝置的實(shí)際運(yùn)行狀況以及相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。此次項(xiàng)目中根據(jù)污水處理廠中的近期流量，選擇兩個(gè)潛污泵，一個(gè)作為正式應(yīng)用，一個(gè)作為備用。

儲(chǔ)泥池設(shè)計(jì)中，為了促進(jìn)污泥脫水機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、有序運(yùn)行，可以在污泥脫水機(jī)前額外設(shè)置儲(chǔ)泥池，該儲(chǔ)泥池的具體容積按照最近1到2個(gè)小時(shí)中的污泥剩余量進(jìn)行綜合考慮，具體容積是58立方米。在設(shè)計(jì)污泥脫水間的過程中，根據(jù)遠(yuǎn)期流量變化進(jìn)行綜合考慮，合理設(shè)計(jì)建筑大小，建筑面積總和是610平方米。內(nèi)部設(shè)置有出泥間、脫水機(jī)裝置室、配電控制室、加藥室以及螺桿泵室。根據(jù)近期污水處理廠中的具體流量對(duì)脫水機(jī)械設(shè)備進(jìn)行合理選型。污泥脫水可以選擇MPD-1600型的濃縮轉(zhuǎn)鼓脫水機(jī)，一共選擇兩臺(tái)裝置，其中一個(gè)應(yīng)用于正式生產(chǎn)，另外一個(gè)當(dāng)成備用。設(shè)備相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：設(shè)備整體處理能力如下每小時(shí)60到70立方米，濾帶寬度為1.6米，在進(jìn)行脫水后，所得濾餅的固化率在20%到25%之間，結(jié)合污水處理廠的遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃考慮，額外增設(shè)一個(gè)脫水機(jī)，其中一個(gè)當(dāng)成備用，而另外兩個(gè)應(yīng)用到正式生產(chǎn)當(dāng)中。

污泥系統(tǒng)中的絮凝藥添加設(shè)備應(yīng)該按照脫水機(jī)具體型號(hào)選擇相應(yīng)配套裝置，考慮到整體投資經(jīng)濟(jì)性以及設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，可以單獨(dú)選擇一套加藥設(shè)備，遠(yuǎn)期可以考慮選擇設(shè)置兩套加藥裝置。污泥螺桿泵相關(guān)設(shè)備參數(shù)和脫水機(jī)具體處理能力之間互相配套。在近期發(fā)展中可以選擇兩個(gè)螺桿泵，其中一個(gè)當(dāng)成備用，一個(gè)正式應(yīng)用生產(chǎn)，結(jié)合遠(yuǎn)期發(fā)展考慮，可以額外增加，一個(gè)作為備用，兩個(gè)應(yīng)用到生產(chǎn)當(dāng)中。在污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，針對(duì)脫水處理后所形成的泥餅可以借助無軸螺旋傳送裝置運(yùn)輸?shù)匠瞿嚅g。相關(guān)出泥間具體建筑面積是145平方米，內(nèi)部設(shè)置通風(fēng)、上下水以及采暖裝置。污泥脫水間中相關(guān)工藝裝置全部選擇自動(dòng)化控制措施，同時(shí)污泥泵房中的水泵也采取自動(dòng)化運(yùn)行控制，可以從中體現(xiàn)出來。污泥系統(tǒng)中的自動(dòng)化控制裝置可以設(shè)置于污泥脫水間中的配電控制室內(nèi)，相關(guān)配電控制室整體建筑面積在 25平方米左右。

污泥系統(tǒng)相關(guān)高程設(shè)計(jì)中，具體特征如下，終沉池內(nèi)的排泥工作可以選擇水力排泥方式進(jìn)行處理，根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范條件，在初沉池的條件下，對(duì)應(yīng)靜水頭應(yīng)該在1.2米以上。通過參觀各種污水處理廠能夠發(fā)現(xiàn)，為了后期發(fā)展中進(jìn)一步降低構(gòu)筑物埋深，通常會(huì)把靜水頭對(duì)應(yīng)數(shù)值設(shè)置為1.5米。在實(shí)際運(yùn)行后可以發(fā)現(xiàn)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)排泥受阻問題，無法順暢將污泥排出。此次在污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，對(duì)以往工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)真分析，吸收工作教訓(xùn)，于污水處理廠的污泥系統(tǒng)整體平面豎向設(shè)計(jì)過程中，可以分別在一低一高兩種廠坪中合理設(shè)置污泥系統(tǒng)以及水系統(tǒng)。此外對(duì)于終沉池中的水力排泥靜水頭可以選擇3米，促進(jìn)排泥工作的順利實(shí)施。

污泥系統(tǒng)自動(dòng)化控制中的設(shè)計(jì)特征如下，通過對(duì)各個(gè)污水處理廠進(jìn)行全面參觀、研究分析，能夠發(fā)現(xiàn)污泥系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，不可避免會(huì)受到各種人為因素的影響和干擾，而該種方法所導(dǎo)致的最終后果便是設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)，容易出現(xiàn)各種波動(dòng)。同時(shí)污泥系統(tǒng)處理后所形成的泥餅含水率也呈現(xiàn)出較大的變化，忽高忽低，直接影響了污水處理廠中的污泥系統(tǒng)處理效果，降低整體出水質(zhì)量。在此次的污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了有效預(yù)防上述問題發(fā)生，需要結(jié)合污泥系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行規(guī)律，合理設(shè)計(jì)全過程自動(dòng)化控制?？梢杂谖鬯幚韽S中的污泥泵房?jī)?nèi)額外增設(shè)液位計(jì)以及污泥濃度的測(cè)試裝置，可以將污泥電池流量計(jì)合理設(shè)置在污泥回流管道當(dāng)中，同時(shí)將液位計(jì)額外設(shè)置于儲(chǔ)泥池內(nèi)，于污泥脫水機(jī)裝置前，可以額外設(shè)置電磁流量計(jì)。污泥系統(tǒng)整體運(yùn)行操作在實(shí)施自動(dòng)化控制中，可以聯(lián)系污泥泵房?jī)?nèi)污泥剩余濃度數(shù)值以及污泥液位變化調(diào)整其他運(yùn)行參數(shù)，借助相關(guān)數(shù)據(jù)參考，可以合理確定脫水機(jī)運(yùn)行時(shí)間以及開啟時(shí)間，確定絮凝劑的添加容量，進(jìn)行科學(xué)控制。污水處理廠內(nèi)相關(guān)污泥系統(tǒng)的運(yùn)行管理和設(shè)計(jì)質(zhì)量會(huì)對(duì)污水處理廠中的出水水質(zhì)產(chǎn)生直接影響，為此需要污水處理廠中的設(shè)計(jì)人員以及高層管理者應(yīng)該提高重視，為了促進(jìn)污泥系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化操作，減少各種人為因素影響和干擾，可以選擇自動(dòng)化控制以及全程監(jiān)控方式進(jìn)行科學(xué)管理。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在污水處理廠中的污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該充分考慮城市中的污水處理廠現(xiàn)狀，及時(shí)發(fā)現(xiàn)污水處理中的問題和缺陷，聯(lián)系污水處理廠實(shí)際運(yùn)行要求以及污水處理階段特征和整體工作流程，形成有效的污水處理方案就，為污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供有效數(shù)據(jù)參考，促進(jìn)污泥系統(tǒng)不斷優(yōu)化，滿足污水處理廠預(yù)期生產(chǎn)目標(biāo)。