引言

近年來，隨著國家對(duì)水污染問題重視程度的日 益提高，我國污水處理工程建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。伴隨污水處理能力的提高，污泥產(chǎn)量逐年攀升， 對(duì)污泥的妥善處理也備受關(guān)注。近期國家相關(guān)部門 出臺(tái) CJ/T 249—2007《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》，要求混合填埋污泥含水率≤ 60%。而如今使用最廣泛的帶式脫水機(jī)和離心脫水機(jī)泥餅 含水率下限一般只能達(dá)到 78% 左右 ，為此，對(duì)處置方式為混合填埋的污泥，需采取深度脫水工藝。

國內(nèi)外的工程實(shí)踐表明，若先使用化學(xué)藥劑對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理，再通過板框壓濾機(jī)壓濾，泥餅含水率的下限可達(dá) 60% 以下 [2-3]。本文結(jié)合佛山市容桂第二污水廠工程的建設(shè)實(shí)踐，介紹其污泥深度脫水工藝設(shè)計(jì)方案，并對(duì)常規(guī)的污泥調(diào)理設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化。

容桂第二污水廠總體方案概述

佛山市容桂第二污水處理廠位于眉蕉河南岸東側(cè)、桂洲水道與眉蕉河交界處的華天路安樂閬苑東南兩側(cè)，總用地面積約?5.08?hm2，服務(wù)范圍為眉蕉河與碧桂路交接連結(jié)線以東區(qū)域，面積 24.44 km2，總規(guī)模為 12 萬 m3/d，近期一階段（2012 年）建設(shè)規(guī)模為3萬 m3/d。設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表 1。

名 稱	BOD5	CODCr	SS	+NH4 -N	TN	TP
進(jìn)水 /mg·L-1	150	300	200	30	40	4
出水 /mg·L-1	20	40	20	8（10）	20	1.0
處理程度 /%	86.7	86.7	90	73.3（66.7）	50	75.0

污泥深度脫水工藝設(shè)計(jì)

為縮短壓濾機(jī)進(jìn)泥時(shí)間，增大處理能力并降低能耗，一般要求壓濾機(jī)進(jìn)泥含水率在 98% 以下，而污水廠剩余污泥含水率多在?99.2%?左右。為此，在進(jìn)行壓濾之前，一般先進(jìn)行污泥濃縮、調(diào)理，將 污泥含水率從 99.2% 濃縮至 98%~97%，通過物理、化學(xué)或生物方法改善污泥的脫水性能。

調(diào)理劑的選擇及投加量

污泥在進(jìn)行機(jī)械脫水之前，為改善脫水性能，一般需進(jìn)行化學(xué)調(diào)理、物理調(diào)理和生物調(diào)理， 而鑒于化學(xué)調(diào)理操作簡單、成本較低、效果穩(wěn)定， 應(yīng)用最為廣泛。總的來說， 兩兩組合的調(diào)理劑對(duì)污泥脫水性能的改善效果要優(yōu)于單一調(diào)理 劑，而通過對(duì) CTS（殼聚糖）+PAM、FeCl3+CTS、FeCl3+PAM、FeCl3+CaO 這 4 組調(diào)理劑對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)eCl3+CaO 組合脫水效果最好，且成本也最低 。

本項(xiàng)目即采用 FeCl3+CaO 作為污泥調(diào)理劑， FeCl3 投 加 量 按 3%~5%[g FeCl3/（g 干 污 泥 ）]， CaO 投加量按 20%~30%[g CaO/（g 干污泥）]。

壓濾機(jī)選型

本項(xiàng)目選用全自動(dòng)廂式隔膜壓濾機(jī) 2 臺(tái)，1 用1 備，單臺(tái)過濾面積 150 m2。經(jīng)藥劑調(diào)理后，干污泥量增加 20%~30%，本項(xiàng)目按最大投藥量計(jì)算干泥量約 4.68 t/d，單臺(tái)壓濾機(jī)工作時(shí)間按 16 h 計(jì)，壓濾機(jī)壓濾周期一般≤ 4 h，則每天運(yùn)行 4 個(gè)周期，每周期處理干泥量約 1.17 t，對(duì)應(yīng)壓濾機(jī)出泥含水率 60%，泥量約 2.66 m3（泥餅密度按 1.1 kg/L 計(jì)），壓濾機(jī)隔膜在壓榨前后腔室體積之比取 1.6（一般為 1.3~2.0），壓濾機(jī)隔膜腔室的間隙取 30 mm（一般為 30 ～ 40 mm），則理論計(jì)算的總過濾面積約 142 m2，設(shè)計(jì)取過濾面積 150 m2。

污泥濃縮調(diào)理設(shè)計(jì)

常規(guī)污泥濃縮調(diào)理設(shè)計(jì)方案

常規(guī)的污泥濃縮調(diào)理工藝一般將濃縮和調(diào)理分 開，分別設(shè)置污泥濃縮池（也有采用機(jī)械濃縮方法） 和污泥調(diào)理池，污泥濃縮池連續(xù)進(jìn)泥。

1）污泥濃縮設(shè)計(jì)。進(jìn)泥含水率 99.2%，污泥量為 450 m3/d。設(shè) 2 座污泥濃縮池，單座直徑 7.0 m，有效水深 4 m，污泥負(fù)荷 46.8 kg/(m2·d)，水力停留時(shí)間 16.4 h。

2）污泥調(diào)理設(shè)計(jì)。進(jìn)泥含水率 97 ～ 98%， 設(shè) 2 座污泥調(diào)理池， 交替使用， 單座尺寸 B×L = 4 m×4 m，最大有效水深 4 m。每座調(diào)理池一周期調(diào)理的干泥量與壓濾機(jī)一周期處理量一致。本項(xiàng)目壓濾機(jī)一周期處理干泥量 1.17 t，對(duì)應(yīng)含水率97% ～ 98%，濕污泥量為 39 ～ 58.5 m3，調(diào)理池有效容積 64 m3，滿足要求。

常規(guī)設(shè)計(jì)存在的不足

1）污泥濃縮池濃縮時(shí)間長，對(duì)采取生化除磷工藝的污水廠，存在厭氧釋磷，需對(duì)上清液再進(jìn)行處理。

2）池體數(shù)量多，占地面積大、土建費(fèi)用高。

優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

考慮到常規(guī)設(shè)計(jì)存在的不足，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合污水廠業(yè)主單位的運(yùn)行習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)，將濃縮池和調(diào)理池合并，污泥預(yù)處理方式由常規(guī)的不同池先濃縮后調(diào)理，改為同步或同池濃縮調(diào)理，即先將99.2% 的剩余污泥注入濃縮調(diào)理池，灌滿后靜止沉淀，完成泥水分離后，通過池體上設(shè)置在不同深度上的排水閥門排除上清液，然后加入調(diào)理藥劑進(jìn)行調(diào)理，完成后進(jìn)入板框壓濾機(jī)壓濾。

本項(xiàng)目濃縮調(diào)理池共設(shè) 2 座，單座尺寸寬 × 長 =5.5 m×5.5 m，最大有效水深 4 m，在池深方向每個(gè) 1 m 設(shè)置放水閥。濃縮調(diào)理池運(yùn)行方式如下。

1）將 99.2% 的剩余污泥注入濃縮 / 調(diào)理池（約60 min）。濃縮調(diào)理池有效池容 121 m3，干污泥量約 0.97 m3，加藥調(diào)理后泥量 1.17~1.26 m3，與單臺(tái)壓濾機(jī)一周期處理泥量匹配。

2）灌滿后靜止沉淀（約 20 min 以內(nèi)）。根據(jù)佛山當(dāng)?shù)仄渌鬯畯S的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，CASS 池排除的剩余污泥靜沉后，一般在 20 min 以內(nèi)即可完成泥水分離，有時(shí)時(shí)間會(huì)更短。

3）排上清液（時(shí)間≤ 40 min）。泥水分離后，通過池體上設(shè)置在不同深度上的排水閥門排除上清液，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，排水量可達(dá)到 1/2 ～ 2/3 池容。排除上清液后，池中的污泥含水率已達(dá)到98.4%~97.6%。

4）加藥調(diào)理（時(shí)間≤ 60 min）。上清液排除后，加入化學(xué)藥劑，攪拌調(diào)理。

5）出泥（時(shí)間≤ 60 min）。該過程屬于壓濾周期里的進(jìn)泥過程，污泥調(diào)理后，先通過低壓大流量污泥泵打入壓濾機(jī)，再通過高壓低流量污泥泵進(jìn)行保壓，進(jìn)泥時(shí)間控制在 60 min 以內(nèi)。通過調(diào)整運(yùn)行方案，可實(shí)現(xiàn)污泥濃縮調(diào)理同池進(jìn)行，整個(gè)周期可以控制在 4 h 以內(nèi)（含排泥進(jìn)壓濾機(jī)的時(shí)間），與壓濾機(jī)的壓濾周期 4 h 匹配。

經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

在運(yùn)行管理方面，與常規(guī)設(shè)計(jì)相比，優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案需要增加上清液排放這一程序，運(yùn)行管理的工作量稍有增加。但少了污泥濃縮池刮泥機(jī)及污泥濃縮池至調(diào)理池之間的污泥泵，設(shè)備維護(hù)量和維護(hù)費(fèi)用大大減少。在工程投資方面，優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案雖然污泥調(diào)理池尺寸稍有增加，但減少 2 座污泥濃縮池，經(jīng)初步測算，污泥調(diào)理段的工程費(fèi)用可節(jié)省 50% 左右。在工程占地方面，污泥調(diào)理段的占地面積可節(jié)省 55% 以上。

結(jié)語

污泥深度脫水前一般需要對(duì)污泥進(jìn)行濃縮和藥劑調(diào)理，常規(guī)的設(shè)計(jì)方法是將污泥濃縮和污泥調(diào)理設(shè)在 2 個(gè)不同的池子進(jìn)行，濃縮池按設(shè)計(jì)規(guī)范采用較長的停留時(shí)間，不僅有釋磷風(fēng)險(xiǎn)，而且占地和工程投資均較大。本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過程中通過調(diào)研和分析污水廠業(yè)主單位的運(yùn)營習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)，將濃縮和調(diào)理合到一個(gè)池子進(jìn)行，通過調(diào)整運(yùn)行方案來實(shí)現(xiàn)污泥調(diào)質(zhì)，不僅滿足運(yùn)營單位的需求，又有效地節(jié)約占地和工程投資。本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方法也是對(duì)“運(yùn)行引導(dǎo)設(shè)計(jì)”這一理念的有益嘗試，實(shí)踐證明工程效益明顯。