自來水廠污泥處理改造工程方案設計

孫小燕

（惠州市供水有限公司，廣東 惠州 516001）

0 引言

針對污泥處理的具體工程進行改進，提高處理效率的同時也要保證處理過后的污泥對自然環(huán)境的影響降到最低。通過改進污泥的脫水工藝可有效解決該問題，可在實際進行脫水處理之前對污泥進行預處理，降低污泥的含水量，有利于在后續(xù)處理提高處理效率，提供自來水廠污泥處理效率與質(zhì)量。

1 自來水廠污泥處理改造工程方案設計

1.1 總體改造方案

采用分層處理的方式，將濾池與沉淀池的處理水進行分層操作。整體改造方案具體處理流程如圖1所示。

分析圖1 可知，將濾水池反復沖洗水送入排水池進行處理，處理后流入配水井進行二次利用。沉淀池排泥水在流經(jīng)沉淀池的同時有一部分直接溢流，排出市政管網(wǎng)。而經(jīng)排泥池處理后的排泥水流入濃縮池進行濃縮操作，再通過脫水間機械脫水的方式進行脫水處理，得到無污染的污泥廢料，最終以溢流的方式排出市政管網(wǎng)。

圖1 改造方案流程圖

1.2 石灰脫水預處理

在對污泥直接進行脫水之前可先通過預處理操作提高污泥過濾能力，使后續(xù)脫水操作更為容易。預處理方式一般可分為化學類和物理類，其區(qū)別在于進行處理時是否往里加入化學藥劑?？紤]到實際操作的可行性以及污泥的具體性質(zhì)，此次對污泥預處理工藝改進采用石灰預處理的方式，具體步驟如下：

進行脫水試驗，確定污泥內(nèi)部的實際水含量以及酸堿值是否滿足石灰預處理需求。由于石灰堿性較大，需要使用抗堿性高的設備進行預處理操作。

將生石灰與消石灰按照比例進行混合，保證混合后的石灰藥劑酸堿值在8 以下，之后將石灰與污泥進行混合，將混合物送入溶解池進行溶解，石灰混合物可以有效溶解掉污泥中的酸性對環(huán)境有影響的化學物質(zhì)。在溶解后可加入適當?shù)挠袡C高分子絮凝劑，例如：聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺等，增強污泥的絮凝力，提高脫水性。隨后送入混合池進行混合，得到最終預處理后的污泥。在此基礎上，需要對預處理后的污泥進行計算，通過計算污泥去掉水分后的質(zhì)量占原物質(zhì)的含量的比值來確定預處理是否達標，污泥在預處理后內(nèi)部的干濕程度判斷公式具體式如下：

式中：SW表示預處理前污泥中除水分以外的固體含量；P表示石灰投入量和污泥中原固體含量之間的比值。

根據(jù)以上公式可算出污泥在預處理后內(nèi)部的干濕程度，如數(shù)值在15%以內(nèi)則證明污泥達標，可進行正式脫水處理操作。通過對污泥進行預處理操作，可提取出污泥內(nèi)部的酸性化學物質(zhì)，提高脫水性，為后續(xù)的脫水處理提供基礎。

1.3 離心脫水處理

在對污泥進行預處理后得到酸堿度適中的污泥，即可進行脫水處理。常規(guī)的污泥脫水處理工藝采用自然干化的方式，效率較低且脫水不徹底，處理后的污泥內(nèi)部還是存在大量摻雜著化學物質(zhì)的水分，投放后會對水體產(chǎn)生污染。由于離心脫水機具有成本較低、附屬設備較少的優(yōu)點，操作起來難度較低，同時通過離心的方式可以最大限度地將污泥內(nèi)部的水分甩干，因此改進后的工藝采用機械脫水的方式，利用離心脫水機對污泥進行脫水處理，可有效提高工作效率，同時降低污泥含固量，改進后的具體步驟。

引進2臺進泥量在15～20 m3/hr的離心脫水機，將預處理后的污泥分批次加入離心脫水機的送泥端口，將顆粒較大的固體進行沉降，將沉降后得到的污泥送入離心脫水機過濾完的污泥，再將污泥傳送至螺旋狀導流輸送器中進行壓縮，將污泥壓縮成扁平型的片狀，其壓縮出的上清液以溢流的形式排出管道，片狀污泥在進行二次脫水后也以固體的形式排出，如此循環(huán)往復，直到將所有的污泥都處理完成。在進行離心脫水的過程中，需要在每次送泥后停留10-15 s的時間，待離心機內(nèi)部污泥全部脫水成功后再繼續(xù)送泥，避免因送入的污泥含水量不同而導致最終排出的固體廢物成分有差異。同時機器停止運作時用清水對機器轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁進行沖刷，將內(nèi)壁上殘余的固狀物清除干凈，方便后續(xù)的脫水操作。

通過以上步驟即可完成對污泥的脫水處理操作，最終處理后的污泥含水率≤80%，產(chǎn)生的污泥將進一步外運處理。

至此，對自來水廠污泥處理改造方案設計完成。

2 試驗驗證

為了更好地說明提出的污泥處理改造工程方案的優(yōu)越性，在理論的部分設計完成后，構建實際應用測試環(huán)節(jié)，對此處理方法的實際效果進行分析。

2.1 實驗環(huán)境描述

此次實驗地點為某一自來水廠，選用的自來水廠設計規(guī)模為3萬m3/d，每日處理水量為1.35萬m3/d，每日所處理的污泥主要包括沉淀池污泥、濾池污泥以及其他廢水三種類型。通過用傳統(tǒng)的污泥處理技術和改進后的污泥處理方案分別對該自來水廠同等量的污泥進行處理，比較最終處理后污泥的含水率≤80%，含水率越低代表該方法越有效，更能實現(xiàn)對污泥進行有效處理的目的。

待設備調(diào)試穩(wěn)定后即可進行實驗操作，此次實驗將自來水廠每天需要處理的污泥體積進行平分，保證兩種處理方法的在初期得到的原始污泥成分含量是一致的，再進行后續(xù)的脫水處理操作，同時，為保證實驗結(jié)果的可靠性，將實驗時間設置為十天，比較每天污泥處理后的含水量變化。

為了減少溫度等其他因素對實驗的最終結(jié)果產(chǎn)生影響，選擇在晝夜溫差較小的時間段進行實驗操作，實驗之前需要對設備進行關停3-5 h，再重新啟動，避免運行過載導致設備性能下降。同時對于運行時間過長導致溫度上升過高的設備進行制冷降溫操作，采用人工制冷水澆灌的方式對設備進行降溫，待設備溫度降低下來之后方可繼續(xù)進行實驗。同時在實驗之前對自來水廠的設備進行全面檢測與消毒處理，尤其是攪拌設備和進水泵等排出污泥的設備，需要使用化學清潔劑對殘留物質(zhì)進行清除，防止部分相關設備因攜帶殘留的化學物質(zhì)而在實驗過程當中引起其他化學反應，導致實驗結(jié)果產(chǎn)生差異。對每天自來水廠生產(chǎn)的污泥的成分進行監(jiān)測，并做好記錄，包括污泥內(nèi)部含水量、酸堿值、含固量、粉塵含量等。

2.2 實驗結(jié)果分析

通過以上的實驗結(jié)果可以看出，該自來水廠需處理的污泥初始含水率在100%，經(jīng)傳統(tǒng)脫水方法處理后，含水率降到≤80%；而改造后的污泥處理方案可將污泥的含水率下降到20%以下，這是由于改造后的污泥處理方案在工藝上增添了對污泥的預處理，提高了脫水性，同時離心脫水的方式也有利于減少污泥內(nèi)部水分含量，從而使處理后的污泥含水率保持在一個較低的范圍內(nèi)。脫水后污泥量對比如圖2所示。

圖2 脫水后污泥量對比圖

分析圖2中的結(jié)果可知，改進后的污泥處理方案與傳統(tǒng)污泥處理方案均可以使脫水后污泥量有所下降，而與傳統(tǒng)污泥處理方案相比，傳統(tǒng)污泥處理方案脫水后污泥量下降幅度較大，說明該方案的處理效果更好。

在此基礎上，比較改進后的污泥處理方案與傳統(tǒng)污泥處理方案的總成本，具體結(jié)果如表1所示。

表1 污泥處理方案的成本比較結(jié)果表

分析表1中的數(shù)據(jù)可知，改進后的污泥處理方案的總成本比傳統(tǒng)污泥處理方案的成本降低了0.099元/t污水，說明改進后的污泥處理方案成本更低，可以有效提升自來水廠污泥處理的經(jīng)濟效益，可以在自來水廠污泥處理改造工程中得到廣泛應用。

基于以上實驗，可說明改造后的處理方案在處理效果上優(yōu)于傳統(tǒng)的處理方案，有利于提高污泥處理質(zhì)量。

4 結(jié)論

文章所提出的自來水廠污泥處理改造工程方案設計及應用對污泥處理過程中的排泥水處理工藝、污泥預處理工藝和污泥脫水處理工藝都進行了改進，極大地提高了對污泥的處理效率，可有效節(jié)省工作時間，通過比較各種工藝優(yōu)缺點，取長補短，最終改進出一套科學的污泥處理工程方案。