引言

城市用水量也不斷增加。但由于環(huán)境受到污染，國(guó)內(nèi)可用于飲用水的原水日益減少，許多城市已采取各種方式引水，以解決水源短缺問(wèn)題，原水成本也越來(lái)越高，水廠生產(chǎn)廢水的回收與處理逐漸也被提上了日程。隨著人類對(duì)環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)和國(guó)家一系列水資源保護(hù)的法律法規(guī)的實(shí)施，近２０年來(lái)，自來(lái)水廠的各種污泥處理設(shè)施相繼投入生產(chǎn)運(yùn)行，效果不一，成本各異。造成這種情況的原因是：自來(lái)水廠的生產(chǎn)不同于污水處理廠，形成原水濁度的濁質(zhì)多樣，可以是無(wú)機(jī)的泥沙，也可以是有機(jī)的藻類、細(xì)菌等；且同一水源在一年中濁度與濁質(zhì)也會(huì)隨季節(jié)的不同差異很大；除此之外，各地區(qū)自來(lái)水廠所用的凈水藥劑品種也是多種多樣，生產(chǎn)廢水的處理工藝也各不相同。而在自來(lái)水廠污水處理工藝系統(tǒng)的各個(gè)處理單元中，污泥脫水工藝非常重要。

項(xiàng)目

水廠一期工程６萬(wàn)ｔ／ｄ水廠已于２００６年竣工投產(chǎn)使用。現(xiàn)供水能力可達(dá)６萬(wàn)ｔ／ｄ以上，供水面積達(dá)２１０ｋｍ２，受益人口為１１.５萬(wàn)人。水廠凈水工藝采用：反應(yīng)—混凝—沉淀—過(guò)濾—消毒的常規(guī)工藝。由于水廠原水來(lái)自水庫(kù)，水質(zhì)較好，基本上常年保持在地表水Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。水廠產(chǎn)生的污泥主要由從原水中去除的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、重金屬元素等雜質(zhì)及水處理過(guò)程中投加的混凝劑組成。水廠建成后一直采用ＰＡＣ作為混凝劑，原水濁度比較低，污泥成分中金屬氫氧化物的成分很高，污泥脫水性能相對(duì)較差。

污泥脫水處理方式自來(lái)水廠的污泥處理脫水常見(jiàn)的方式有四種：真空過(guò)濾機(jī)、離心脫水機(jī)、帶式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)。

這四種脫水方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，這四種脫水方式的比較。

真空過(guò)濾機(jī)

優(yōu)點(diǎn)：１.可連續(xù)運(yùn)行；２.設(shè)備故障率低；３.輔助設(shè)備少；４.資金投入較少；

缺點(diǎn)：１.進(jìn)泥濃度要求高（３％～５％）；２.耗電量較大；３.工作環(huán)境差，４.出泥含水率較高。

離心機(jī)

優(yōu)點(diǎn)：１.占地面積小；２.能夠全自動(dòng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；３.新型離心機(jī)適用于各種污泥脫水；４.污泥在封閉系統(tǒng)中處理，脫水衛(wèi)生條件好

缺點(diǎn)：１.設(shè)備高速運(yùn)轉(zhuǎn)，容易磨損，維護(hù)費(fèi)用較高；２.噪音較高，電耗也較大；３.價(jià)格昂貴。

帶式壓濾機(jī)

優(yōu)點(diǎn)：１.可連續(xù)運(yùn)行；２.電耗較小；３.脫水效果較好；

缺點(diǎn)：１.跑泥嚴(yán)重；２.衛(wèi)生條件較差；３.對(duì)污泥調(diào)質(zhì)要求較高；４.濾布清洗比較困難，易磨損。

板框壓濾機(jī)

優(yōu)點(diǎn)：１.能適應(yīng)各種污泥脫水；２.脫水效果好，泥餅含固率高；３.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，生產(chǎn)能力彈性大；

缺點(diǎn)：１.只能間隙運(yùn)行；２.衛(wèi)生條件較差；３.實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行較困難；４.設(shè)備復(fù)雜，電耗高。

該水廠原水濁度最低為３.０ＮＴＵ，最高為９１.６ＮＴＵ，全年平均值為１７.５ＮＴＵ；２０１４年最低為２.７ＮＴＵ，最高為６３.７ＮＴＵ，全年平均值為１４.６ＮＴＵ。從原水水質(zhì)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性上考慮，對(duì)于利用相似水質(zhì)作為原水的自來(lái)水廠，可考慮采用膜片式板框壓濾機(jī)進(jìn)行污泥的脫水處理。本文對(duì)該水廠污泥系統(tǒng)運(yùn)行近九年來(lái)的實(shí)際情況做了簡(jiǎn)單介紹。水廠采用兩臺(tái)由臺(tái)灣設(shè)備廠商生產(chǎn)的１０００ｍｍ×１０００ｍｍ的全自動(dòng)板框式隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水。濾框用增強(qiáng)聚丙烯濾板，該材質(zhì)強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、耐酸堿、無(wú)毒無(wú)味。采用液壓壓緊，并用電接點(diǎn)壓力表自動(dòng)保壓，確保形成濾餅的最佳條件，進(jìn)行加壓過(guò)濾。操作簡(jiǎn)單、維修方便，并配有多種安全裝置，確保了操作人員安全。自調(diào)試運(yùn)行以來(lái)，效果良好。污泥脫水主機(jī)及其配套裝備的機(jī)械性能及工藝性能均達(dá)到并超過(guò)預(yù)期的要求。污泥處理設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)如下。

單臺(tái)過(guò)濾面積：４８塊×１.８ｍ２／塊＝８６.４ｍ２；

單臺(tái)單個(gè)工作批次所處理的含泥水量約為１２.２ｍ３；

單臺(tái)單個(gè)工作批次產(chǎn)泥量：４８×０.０１２ｍｍ（泥餅厚度為１２ｍｍ）×０.９５ｍ２（濾板有效面積為０.９７５ｍ×０.９７５ｍ＝０.９５ｍ２）＝０.５１９８ｍ３（７８％含水率污泥）；

單臺(tái)日最大產(chǎn)泥量：０.５１９８×５批次＝２.５９９ｍ３；

污泥進(jìn)料壓力為０.４～０.６ＭＰａ；

污泥進(jìn)料含固率為０.５％～１.５％；

脫水泥餅含固率可達(dá)２０％～２５％；

污泥進(jìn)料泵為氣動(dòng)隔膜泵；

脫水機(jī)進(jìn)料時(shí)間為１２０～１５０ｍｉｎ，每個(gè)批次操作時(shí)間為２１０ｍｉｎ；污泥出泥：皮帶輸送機(jī)；

單臺(tái)單個(gè)批次耗電量為３６ｋＷ·ｈ，每公斤干泥電耗為０.２７４ｋＷ·ｈ。

該污泥處理系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中其他水質(zhì)數(shù)據(jù)如下。每天處理排泥水量和濾池反沖洗廢水量分別為４１５ｍ３和６００ｍ３，所對(duì)應(yīng)的濁度分別為１９６７ＮＴＵ和１６７ＮＴＵ。濃縮池進(jìn)出水平均含泥量分別為３０８６ｍｇ／Ｌ和１０７７３ｍｇ／Ｌ，濃縮池出水加ＰＡＭ后進(jìn)入調(diào)理池，然后由氣動(dòng)隔膜泵進(jìn)料到壓濾機(jī)。壓濾機(jī)濾后液含泥量為５４９ｍｇ／Ｌ，通過(guò)管道自流到回用水池收集池。該６萬(wàn)ｔ／ｄ水廠污泥處理系統(tǒng)的面積約為２７５０ｍ２，即每１萬(wàn)ｍ３／ｄ供水為排泥水處理需土地面積約４６０ｍ２。水廠污泥處理系統(tǒng)（包括回用水池、濃縮池、調(diào)理池、脫水機(jī)房、壓濾機(jī)等設(shè)備）的總投資為６９４萬(wàn)元，每１萬(wàn)ｍ３／ｄ供水為排泥水處理所需投資為１１５.７萬(wàn)元。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，在日常運(yùn)行中，由于采用該脫泥處理系統(tǒng)，每ｔ水增加成本約０.０２６元。

影響使用板框式污泥脫水的因素分析

（１）污泥性質(zhì)以水庫(kù)水為原水的自來(lái)水廠，水中的雜質(zhì)基本由無(wú)機(jī)的泥砂和有機(jī)的藻類、細(xì)菌等組成，原水濁度較低，水中含雜質(zhì)少，水廠運(yùn)行過(guò)程中形成的污泥很大一部分是在水處理過(guò)程中所投加的各種藥劑中的混凝劑和助凝劑，混凝劑和助凝劑最終形成的污泥密度一般略大于水的密度，水廠排出的污泥是由原水中的雜質(zhì)和水處理過(guò)程中所投加的各種混凝劑和助凝劑藥劑共同形成的，密度很難測(cè)定，一般要通過(guò)進(jìn)行污泥沉降試驗(yàn)確定污泥沉降性能。由于同一水源在一年中會(huì)因季節(jié)不同原水中的雜質(zhì)有很大的變化；一年中所投加的藥劑品種也會(huì)有相應(yīng)的調(diào)整，污泥性質(zhì)在一年中變化很大。所以，“沉降試驗(yàn)”周期至少要進(jìn)行一年。以確定最不利于污泥脫水的污泥性質(zhì)和時(shí)間段，藉此進(jìn)行脫水工程中絮凝劑的選擇。

（２）泥水的溫度泥水的溫度影響沉淀速度。泥水在不同溫度下黏度不同，０℃水的動(dòng)力黏度為１８２.５×１０６ｋｇ·ｓ／ｍ２，３０℃水的動(dòng)力黏度為８１.３×１０６ｋｇ·ｓ／ｍ２，兩者相差２.２４倍。若其他條件不變，冬季與夏季相比分離效果相差很大。

（３）污泥顆粒直徑污泥顆粒直徑影響沉淀速度，不論是在層流條件下，還是在過(guò)渡流或湍流條件下，顆粒直徑都直接影響沉淀速度，但在生產(chǎn)實(shí)際中無(wú)法測(cè)定具體的顆粒直徑，不管是單個(gè)顆粒直徑還是平均顆粒直徑。在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)盡量追求形成較大的污泥顆粒，并且在污泥處理過(guò)程中盡量不打碎已形成的污泥顆粒，以求獲得較好的分離條件。

（４）對(duì)泥漿的預(yù)處理水廠的污泥處理，在泥漿進(jìn)入板框式脫水機(jī)前一般都要加入有機(jī)絮凝劑以得到較好的分離效果。投加的有機(jī)絮凝劑有多種，經(jīng)常使用的是聚丙烯酰胺及其衍生物分為非離子型（中性）、陰離子型、陽(yáng)離子型三類。非離子型中有聚丙烯酰胺、聚氧化乙酰等；陰離子型中有丙烯酰胺共聚物、聚丙烯酸等；陽(yáng)離子型中有聚胺、丙烯酰胺共聚物等。合成聚合物價(jià)格較高，經(jīng)驗(yàn)用量為０.１～０.１５ｍｇ／Ｌ。由于陽(yáng)離子型絮凝劑的分子量在三者中較低，且價(jià)格較高，一般多使用陰離子型和非離子型有機(jī)絮凝劑，當(dāng)然選擇適合污泥性質(zhì)的絮凝劑對(duì)提高污泥脫水效果非常重要。

結(jié)論

（１）自來(lái)水廠若采用板框式脫水機(jī)進(jìn)行脫泥處理，事先應(yīng)進(jìn)行一些對(duì)污泥和設(shè)備的測(cè)試工作。

（２）根據(jù)近九年來(lái)的實(shí)際使用情況總結(jié)，使用板框式壓濾機(jī)總投資省、脫泥效果好、操作簡(jiǎn)單，能適應(yīng)各種濃度的污泥，出泥含水率符合清運(yùn)的要求，污泥處理能力的彈性較大。

（３）目前急需解決的問(wèn)題，一是研究泥餅快速干凈排出的方法；二是尋求透水性好、壽命長(zhǎng)的濾布品種；三是探討簡(jiǎn)便可靠的濾布自動(dòng)沖洗方法。

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