1項(xiàng)目背景

貴州某污水 處理廠設(shè)計(jì) 總規(guī)模為4萬(wàn)m3/d。出水符合GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠 污染 物 排 放 標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。該污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)，見(jiàn)表1。

該工程 分 為 預(yù) 處 理、二 級(jí) 生 化 處 理、深 度 處 理、消毒系統(tǒng)、污泥 系統(tǒng)等。預(yù)處 理包括粗格 柵及進(jìn)水泵 站、細(xì) 格 柵 及 曝 氣 沉 砂 池 等；二 級(jí) 生 化 處 理 包 括A/A/O生物池、二沉池及集、配水井；深度處理包括深床濾池、接觸 池；消 毒 系 統(tǒng) 包 括 投 藥、消 毒 間；污 泥 系 統(tǒng) 包 括 進(jìn) 泥緩沖池、濃縮污泥存儲(chǔ)池、調(diào)理池及脫水機(jī)房等。該工程污泥系統(tǒng)進(jìn)泥主要為來(lái)自A/A/O生物池的剩余污泥。進(jìn)入污泥脫水系統(tǒng)的污泥干物質(zhì)總量為8.0t/d，污泥含水率以99.3%計(jì)，污泥體積約為1 200m3/d。2工藝選擇污泥處理、處置的目的是實(shí)現(xiàn)污泥的減量化、無(wú)害化及資源化。結(jié)合當(dāng)?shù)?的特點(diǎn)及經(jīng) 濟(jì)、環(huán)境等條 件，該項(xiàng) 目 最 終 確 定 的 污 泥 處 理 技 術(shù) 方 案 為 污 泥 經(jīng) 濃 縮、化學(xué)調(diào)理、深度脫水減量后進(jìn)行衛(wèi)生填埋。為使脫水污泥的 抗 壓 強(qiáng) 度 和 剪 切 力 滿 足 填 埋 要 求，對(duì) 進(jìn) 入 填 埋 場(chǎng) 的脫水污泥含水率進(jìn)行了限定。根據(jù)GB/T 23485—2009《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置 混合填埋用泥質(zhì)》對(duì)填埋污泥含水率的基本要求（污泥含 水率不大于60%），確定該項(xiàng)目的污泥處理工藝路線如圖1所示。

污泥處 理 系 統(tǒng) 包 括 污 泥 濃 縮、污 泥 調(diào) 理、污 泥 脫水3大系統(tǒng)。污泥濃縮系統(tǒng)主要包括進(jìn)泥緩沖池、帶式濃縮機(jī)、濃縮 污泥存儲(chǔ)池、PAM投加系統(tǒng)；污 泥 調(diào) 理 系統(tǒng) 主要包括污 泥調(diào)理池、生石灰（CaO）投加系 統(tǒng)、鐵 鹽（FeCl3）投加系 統(tǒng)；污 泥 脫 水 系 統(tǒng) 主 要 包 括 脫 水 機(jī) 房、污泥儲(chǔ)運(yùn)間、板框壓濾機(jī)、帶式輸送機(jī)等。

2.1污泥濃縮系統(tǒng)污泥中所含水分主要分為孔隙水、毛細(xì)水、顆粒吸附水及顆粒內(nèi)部水，其中孔隙水占污泥總水分的70%，這部分水分是污泥濃縮系統(tǒng)的主要去除對(duì)象，因此，濃縮是污泥減容的重要環(huán)節(jié)。污泥濃縮可分為重力濃縮、氣浮濃縮、機(jī)械濃縮3種。該項(xiàng)目采用帶式濃縮機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行濃縮。與重力濃縮池和氣浮濃縮機(jī)相比，帶式濃縮機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）停 留時(shí) 間 較 短，可 避 免 富 磷 污 泥 中 磷 的 二 次 釋放。GB50014—2006《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（2014年版）第7.2.3條提到“當(dāng)采用生物除磷工藝進(jìn)行污水處理時(shí)，不應(yīng)采用重 力濃縮。”該 項(xiàng)目采用A/A/O工藝，屬于生物除磷工藝，因此不應(yīng)采用重力濃縮池。重力濃縮池中污泥停留時(shí)間較長(zhǎng)，容易導(dǎo)致污泥中磷的二次釋放，富含 磷 的 壓 濾 液 又 回 到 污 水 處 理 系 統(tǒng) 中，導(dǎo) 致 生 物 除 磷效率的下降。2）可有效降低后續(xù)調(diào)理投藥量及污泥脫水機(jī)的工作負(fù)荷、降低運(yùn)行成本。使用帶式濃縮機(jī)可將污泥含水率降低到96%以下，再添加少量的PAM（絮凝劑），可以取得更高的脫水率。而經(jīng)重力濃縮后的污泥最低含水率只能達(dá)到97%，在相同進(jìn)泥量的情況下，重力濃縮后的污泥體積至少是帶式濃縮機(jī)濃縮后污泥體積的1.3倍。3）經(jīng)濟(jì)性 好。將 含 水 率99.3 %的剩余 污 泥 濃 縮至 含 水 率 為95%～97 %，帶式濃 縮 機(jī) 能 耗 為20～120kW·h/tTDS，氣浮濃縮機(jī)能耗為100～240 kW·h/tTDS[2]。如果重力濃縮池只設(shè)置濃縮刮泥機(jī)，則其功率較小，相比 帶 式 濃 縮 機(jī) 節(jié) 省 電 耗，但 目 前 為 降 低 重 力 濃 縮 池 出泥 含 水 率，通 常 在 重 力 濃 縮 池 中 投 加 絮 凝 劑，這 也 將縮小重力濃縮池與帶式濃縮機(jī)的能耗差距。

2.2污泥調(diào)理系統(tǒng)作 為 污 泥 脫 水 的 預(yù) 處 理，污 泥 調(diào) 理 主 要 是 向 濃 縮后 的 污 泥 中 投 加 化 學(xué) 藥 劑，達(dá) 到 降 低 污 泥 比 阻 和 毛 細(xì)吸 水 時(shí) 間，改 善 污 泥 脫 水 性 能，提 高 機(jī) 械 脫 水 效 果 的目的。該項(xiàng)目選用的混凝劑為鐵鹽（FeCl3），助凝劑為生石灰（CaO）。FeCl3對(duì)污泥 脫水效果的 影響與凝聚 機(jī)理有關(guān)。有研究認(rèn)為通過(guò)多核羥基絡(luò)合物的摻鏈作用，生成 羥 基 絡(luò) 合 鐵，發(fā) 揮 卷 掃 作 用，破 壞 膠 體 穩(wěn) 定 性，生 成大塊 絮 凝 體。也有研 究 認(rèn) 為 是 由 于 水 合 絡(luò) 合 物 吸 附帶 負(fù) 電 荷 的 膠 體 粒 子，通 過(guò) 藥 劑 壓 縮 雙 電 層 中 和 等 使膠體脫 穩(wěn)，從而改 善 污 泥 的 沉 降 性 能。另外，有研 究表明CaO作為助凝劑加入污泥中，可利用CaO的水解作 用 提 高 污 泥 的pH值，破壞污 泥 中 微 生 物 的 細(xì) 胞 結(jié)構(gòu)，使 大 分 子 胞 外 聚 合 物 溶 出，污 泥 內(nèi) 部 結(jié) 合 水 釋 放變成表 面吸附水，有 利 于 進(jìn) 一 步 脫 水。另外“鐵鹽＋生石灰”的組合方式還具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）剩余污 泥 絮 體 較 為 分 散，生 石 灰 可 提 供 較 大 的絮 體 骨 架，改 善 污 泥 顆 粒 的 結(jié) 構(gòu)，從 而 提 高 混 凝 劑 的混凝效果。2）CaO和Fe3+與污泥中 的磷酸 鹽 反 應(yīng) 均 可 生 成 化學(xué)沉淀，可降低回流壓濾液中磷的含量。3）CaO的強(qiáng)堿性還具有殺菌除臭的作用。2.3污泥脫水系統(tǒng)污泥脫水系統(tǒng)是對(duì)濃縮、調(diào)理后的污泥進(jìn)行處理，以進(jìn)一步降低污泥含水率，減小污泥體積，實(shí)現(xiàn)污泥的減 量 化。常 用 的 機(jī) 械 脫 水 機(jī) 有 帶 式 壓 濾 機(jī)、板 框 壓 濾機(jī)、離心脫水機(jī)，三者的機(jī)械性能對(duì)比見(jiàn)表2。

該工程要求出泥含水率 不大于60%，因此選用全自 動(dòng) 隔 膜 板 框 壓 濾 機(jī) 進(jìn) 行 脫 水。另 外，從 表2可以看出，全自動(dòng)隔膜板框壓濾機(jī)還具有綜合能耗較小、自動(dòng)化程度高、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較好、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)。

3工程設(shè)計(jì)

3.1進(jìn)泥緩沖池剩 余 污 泥 經(jīng)2根DN150 mm的剩余 污 泥 管 進(jìn) 入緩 沖 池，緩 沖 池 的 設(shè) 置 可 以 保 證 帶 式 濃 縮 機(jī) 的 連 續(xù) 運(yùn)行。緩沖池平面尺寸為7.0 m×5.2 m，有效深度為3.75 m，緩沖池 內(nèi) 設(shè) 有2臺(tái)潛水 攪 拌 器（功 率3.75 kW，直徑0.4 m）以防止污 泥沉淀。緩沖 池出泥通 過(guò)2臺(tái)螺桿泵（單泵流量20m3/h，揚(yáng)程20m，功率7.5kW，變頻調(diào)節(jié)）分別打入2臺(tái)帶式濃縮機(jī)（流量50m3/h，功率2.2kW）。

3.2濃縮污泥存儲(chǔ)池污泥濃縮系統(tǒng)配有1臺(tái)PAM制備裝置（制備能力2 000L/h，功率3.2kW），2臺(tái)PAM投加泵（螺 桿 泵，流量2m3/h，揚(yáng)程20m，功率1.5 kW）。在污 泥 進(jìn) 入 帶 式濃 縮 機(jī) 前，通 過(guò) 管 道 混 合 器 投 加PAM絮凝劑（濃 度 為1 %～2%），投加 量 為 每 噸 干 污 泥 量 的0.3 %～0.5 %，具體數(shù)值以運(yùn)行后的實(shí)際投加量為準(zhǔn)。帶式濃縮機(jī)設(shè)置在 濃 縮 污 泥 存 儲(chǔ) 池 上 部，污 泥 經(jīng) 帶 式 濃 縮 機(jī) 濃 縮 后 進(jìn)入 濃 縮 污 泥 存 儲(chǔ) 池，此 時(shí) 污 泥 含 水 率 降 低 至 約96 %。濃縮污 泥存儲(chǔ)池平 面尺寸為7.0m×6.0m，有效深 度 為3.75 m。另外，污泥濃 縮機(jī)配有2臺(tái)濃縮沖洗泵（離 心泵，流 量8 m3/h，揚(yáng)程73 m，功率3 kW）和1個(gè)濃縮 沖洗水箱（體積5 m3，配套液位控制器）。

3.3調(diào)理池濃縮污泥存儲(chǔ)池出泥經(jīng)過(guò)2臺(tái)提升泵（螺桿泵，流量60m3/h，揚(yáng)程20m，功率11kW，變頻調(diào) 速）分 別 提升至2格污泥調(diào)理池，單格平面尺寸為5.0m×5.0m，有效深度為2.3 m。污泥調(diào)理系統(tǒng)配有FeCl3和CaO投加系統(tǒng)，投 加 量 分 別 為5 %和20 %～25%，具體數(shù) 值 以運(yùn)行后的實(shí)際投加量為準(zhǔn)。2格調(diào)理池可以同時(shí)工作，污 泥 調(diào) 理 時(shí) 間 為4h，每個(gè)調(diào) 理 池 內(nèi) 設(shè) 有 攪 拌 機(jī)（功 率11kW，直徑3.0m），可使污泥與絮凝劑更充分地接觸，進(jìn)而提高調(diào)理效果。調(diào)理過(guò)程與后續(xù)污泥壓濾同步進(jìn)行。

3.4脫水機(jī)房經(jīng)過(guò)調(diào)理后的污泥通過(guò)4臺(tái)高低壓進(jìn)泥泵（低壓：流量60m3/h，揚(yáng)程40m，功率15kW；高壓：流量18m3/h，揚(yáng)程80m，功率7.5kW）進(jìn)泥，低壓 泵 先 工 作，低 壓 泵停 止 工 作 后 高 壓 泵 開(kāi) 始 工 作。污 泥 打 入2臺(tái)位于 脫水 機(jī) 房（平 面 尺 寸25 m×12 m，頂板高11.4 m）內(nèi)二層混 凝 土 平 臺(tái) 上 的 板 框 壓 濾 機(jī)（單 機(jī) 固 體 負(fù) 荷1 290～1 350 kg/（臺(tái)·批），功率13kW）內(nèi)。每臺(tái)板框壓濾機(jī)每個(gè)工作周期為4h，每臺(tái)每日可運(yùn)行4批次，2臺(tái)板框壓濾 機(jī)可同時(shí)工 作。板框壓 濾機(jī)出泥經(jīng) 落料破碎后 進(jìn)入2臺(tái)皮帶 輸 送 機(jī)，通 過(guò) 皮 帶 輸 送 機(jī)（B=1m，L=18 m，水平傾斜一體機(jī)）送入污泥儲(chǔ)運(yùn)間（平面尺寸10m×12m，頂板高4.8m），由卡車(chē)外運(yùn)進(jìn)行處置。壓榨系統(tǒng)：板框壓濾機(jī)壓緊之后開(kāi)始?jí)赫ッ撍瑔?dòng)壓榨泵（離心泵，流量14m3/h，揚(yáng)程160m，功率11kW），壓榨 水 直 接 輸 入 密 閉 的 隔 膜 板 中，隨 著 壓 榨 水 充 滿 隔膜 板，泥 餅 中 的 水 被 擠 壓 流 出，直 至 擠 壓 壓 力 達(dá) 到 設(shè)定 值（1.2～1.5 MPa），關(guān)閉 壓 榨 泵，整 個(gè) 過(guò) 程 約1 h；然后打開(kāi)壓榨回流閥，把隔膜板中的水回流至水箱，同時(shí)打開(kāi)壓縮空氣正向吹風(fēng)閥，將泥餅和濾布吹脫開(kāi)，以便于 泥 餅 卸 料，該 過(guò) 程 約3～5 s，也可多 吹 幾 次，有 利 于泥餅脫落。清 洗 系 統(tǒng)：泥 餅 卸 載 完 畢 后，關(guān) 閉 濾 液 出 水 閥、污泥 回 流 閥，打 開(kāi) 清 洗 水 泵（離 心 泵，流 量24m3/h，揚(yáng)程196 m，功率22kW），清洗水從進(jìn)料 管注入壓濾 機(jī)腔室內(nèi)，待 系 統(tǒng) 壓 力 達(dá) 到 設(shè) 定 值（0.5 MPa可調(diào)）時(shí)，關(guān)閉加 藥 泵，系 統(tǒng) 保 壓，清 洗 水 在 壓 濾 機(jī) 腔 室 內(nèi) 一 段 時(shí) 間（0.5～2 h可調(diào)）或壓力下降 后，清洗水 泵重新開(kāi)啟，同時(shí) 清 洗 放 空 閥 打 開(kāi) 放 空，濾 布 在 水 流 的 帶 動(dòng) 下 進(jìn) 行 清洗，10min（可調(diào)）后停 泵，清 洗 放 空 閥 延 時(shí) 關(guān) 閉，清 洗程序結(jié)束。

3.5其他設(shè)計(jì)帶 式 濃 縮 機(jī) 濃 縮 上 清 液、反 沖 洗 廢 水，板 框 壓 濾機(jī) 壓 濾 液、反 沖 洗 廢 水 以 及 空 壓 機(jī) 冷 凝 水 排 至 廠 區(qū) 排水管道，并回流至污水處理系統(tǒng)前端的曝氣沉砂池。壓榨水、反沖洗水取自廠區(qū)自來(lái)水。

4結(jié)語(yǔ)該項(xiàng) 目 工 藝 方 案 設(shè) 計(jì) 合 理，技 術(shù) 成 熟。選 擇 帶 式濃 縮 機(jī) 濃 縮＋鐵鹽加 生 石 灰 化 學(xué) 調(diào) 理＋板框壓 濾 機(jī)脫 水 的 組 合 技 術(shù) 方 案 可 將 剩 余 污 泥 脫 水 至 含 水 率 低于60%，減量后 污 泥 含 水 率 完 全 符 合 衛(wèi) 生 填 埋 要 求。而 且 該 工 藝 方 案 的 選 擇，有 效 避 免 了 污 泥 中 磷 的 二 次釋放，減小了對(duì)生物除磷工藝的影響。整個(gè)系統(tǒng)能耗較低，且 具 有 較 好 的 緩 沖 能 力。該 項(xiàng) 目 污 泥 處 理 系 統(tǒng) 的設(shè)計(jì)可供類(lèi)似工程參考借鑒。

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