引言

近年來，由于不合理的生產(chǎn)及生活方式的影響，長(zhǎng)江流域帶成為我國(guó)水環(huán)境問題最為突出的地區(qū)之一。多年的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶面積雖只占全國(guó)的21%，但廢水的排放總量占全國(guó)的40%以上，單位面積化學(xué)需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物排放強(qiáng)度是全國(guó)平均水平1.5至2.0倍。同時(shí)水土流失也很嚴(yán)重，因此，“長(zhǎng)江大保護(hù)”成為基于長(zhǎng)江流域帶戰(zhàn)略而提出來急需完成的一項(xiàng)嚴(yán)峻的任務(wù)。

為了落實(shí)關(guān)于做好長(zhǎng)江生態(tài)修復(fù)、環(huán)境保護(hù)、綠色發(fā)展、長(zhǎng)江大保護(hù)的指示，切實(shí)保護(hù)長(zhǎng)江生態(tài)安全。在長(zhǎng)江流域江蘇段部分水源供金陵石化公司所用，該石化公司是中石化一家大型石油化工煉制化公司，其自備水源實(shí)際取水量為5000m³/h，水源一級(jí)泵房取長(zhǎng)江水經(jīng)斜管沉淀池處理后，通過二水源二級(jí)泵房供至全廠新鮮水管網(wǎng)。沉淀池排泥水目前通過雨水溝經(jīng)一級(jí)泵房東側(cè)排水溝自流排入長(zhǎng)江。為落實(shí)總書記的指示和地方環(huán)保要求，現(xiàn)對(duì)二水源沉淀池排泥水采用一定的措施進(jìn)行處理回收利用。

1?水量及水質(zhì)情況

設(shè)計(jì)水量按每天處理4200m³。本方案設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

要求為表1所示：

	Tab.1	表1水質(zhì)情況 Thewaterqualitysituation
序號(hào)	水質(zhì)指標(biāo)	單位	設(shè)計(jì)值	備注
1	進(jìn)水懸浮物指標(biāo)SS	mg/L	3000~5000
2	排放污泥含水率	%	95~98	平均按96.5%
3	上清液懸浮物指標(biāo)SS	mg/L	40
4	脫水泥餅含固率	%	40
5	壓濾機(jī)工作時(shí)間	每天	16h
6	日處理干泥量	t/d	16

1?工藝流程及工藝設(shè)計(jì)

工藝選擇

針對(duì)本項(xiàng)目的要求，對(duì)排泥水池中的懸浮物進(jìn)行處理，根據(jù)本項(xiàng)目性質(zhì)特點(diǎn)，初步選擇工藝路線為污泥濃縮+脫水工藝。如采用常規(guī)重力濃縮池，污泥濃縮池污泥固體負(fù)荷1kg干固體/m²·h，污泥濃縮池面積需要543m²。需設(shè)置2個(gè)污泥濃縮池，單池面積272m²，直徑18.6m，通過計(jì)算可知，常規(guī)重力濃縮池占地面積較大^[5]，由于該項(xiàng)目為改造項(xiàng)目，現(xiàn)有場(chǎng)地不能滿足要求。因此本項(xiàng)目采用技術(shù)較先進(jìn)的高效濃縮技術(shù)進(jìn)行前期污泥濃縮，經(jīng)過濃縮過后，高濃度污泥進(jìn)入壓濾機(jī)進(jìn)行脫水工藝處置，達(dá)到泥水分離。如圖1所示。

高效濃縮池設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)有眾多高效濃縮池設(shè)計(jì)中選擇高密度澄清池作為本次項(xiàng)目的污泥濃縮工藝，高密度澄清池是一種高速一體式沉淀／濃縮池，主要由混合區(qū)、絮凝區(qū)、澄清區(qū)組成。

圖2高密度澄清池系統(tǒng)工藝流程圖

在混合反應(yīng)區(qū)內(nèi)靠攪拌器的提升作用完成泥渣、藥劑、原水的快速凝聚反應(yīng)，然后經(jīng)葉輪提升至推流反應(yīng)區(qū)進(jìn)行慢速絮凝反應(yīng)，以結(jié)成較大的絮凝體，再進(jìn)入斜管沉淀區(qū)進(jìn)行分離。澄清水通過集水槽收集進(jìn)入后續(xù)處理構(gòu)筑物，沉淀物通過刮泥機(jī)刮到泥斗中，經(jīng)容積式循環(huán)泵提升將部分污泥送至反應(yīng)池進(jìn)水管，剩余污泥排放。

污泥脫水工藝

污水經(jīng)過高密度澄清池處理后會(huì)產(chǎn)生大量絮凝物，即使經(jīng)過上述濃縮處理，含水率仍高達(dá)96%~98%左右，體積依舊很大，難以消納處置，必須經(jīng)過脫水處理，提高泥餅的含固率，以減少污泥堆置的占地面積。現(xiàn)常用污泥脫水設(shè)備一般為離心機(jī)設(shè)備和板框壓濾機(jī)機(jī)設(shè)備。現(xiàn)針對(duì)該兩種設(shè)備在眾多方面進(jìn)行比較，選擇一種合適的脫水設(shè)備進(jìn)行脫水處置。

離心機(jī)設(shè)備利用離心力分離液體與固體顆粒或液體與液體的混合物中各組分的機(jī)械分離方式。離心機(jī)主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開；或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同，又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油)；它也可用于排除濕固體中的液體，例如：特殊的超速管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn)，有的沉降離心機(jī)還可對(duì)固體顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級(jí)。

板框壓濾機(jī)，是一種間歇性的加壓過濾設(shè)備，用于各種懸浮液的固液分離，它是依靠壓緊裝置將濾板壓緊，再將懸浮液用泵壓入濾室，通過濾布來達(dá)到將固體顆粒和液體物料分離的目的。該設(shè)備通過PLC控制可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)料、自動(dòng)拉板卸料、自動(dòng)接液翻板、自動(dòng)排水、整機(jī)節(jié)能高效，分離效果好，使用方便。

離心機(jī)和板框壓濾機(jī)性能比較具體如表2所示：

		離心機(jī)	板框壓濾機(jī)	備注
1	出泥含固率	22%	40%
2	年產(chǎn)污泥量	0.813萬噸	0.637萬噸
3	藥耗	60元/tDS	30元/tDS
4	設(shè)備投資		比離心機(jī)貴約400萬
5	項(xiàng)目投資	2950萬	~3400萬
6	后期污泥運(yùn)輸費(fèi)用	73.2萬元/年	57.1萬元/年
7	自動(dòng)化程度	自動(dòng)化	自動(dòng)化

經(jīng)過上述兩種設(shè)備的比較及調(diào)研，考慮到后期污泥運(yùn)輸、處置等綜合因素，本項(xiàng)目采用板框壓濾機(jī)脫水機(jī)。

1?主要設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)備

高效污泥濃縮工藝部分

高效污泥濃縮有反應(yīng)區(qū)和澄清區(qū)兩部分組成。反應(yīng)區(qū)包括混合反應(yīng)區(qū)、絮凝反應(yīng)區(qū)和推流反應(yīng)區(qū)三部分；澄清區(qū)包括入流預(yù)沉區(qū)、斜管沉淀分離區(qū)和污泥濃縮區(qū)。

在反應(yīng)區(qū)，被處理水與加藥系統(tǒng)投加的藥劑在攪拌機(jī)的快速攪拌混合下，使藥劑快速均勻地分散于水中，使得膠粒發(fā)生壓縮擴(kuò)散層，電中和以及脫穩(wěn)作用，最終形成細(xì)小礬花。同時(shí)，在高效反應(yīng)桶內(nèi)，細(xì)小礬花與回流污泥在攪拌機(jī)的提升及攪拌作用下，絮凝顆粒與污泥充分碰撞聚集發(fā)生同向絮凝反應(yīng)，形成更大的絮凝顆粒。通過整個(gè)反應(yīng)區(qū)(混合、絮凝、推流)可獲得大量高密度均質(zhì)的礬花，這種高密度的礬花使得污泥在沉淀區(qū)的沉降速度加快，而不影響出水水質(zhì)。

在澄清區(qū)內(nèi)，礬花則進(jìn)入斜管沉淀分離區(qū)完成剩余礬花的沉淀過程。沉降到池底的懸浮顆粒組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)絮凝體，在上

部顆粒的重量作用下，擠出空隙水而形成濃縮的沉淀污泥，并通過刮泥機(jī)的作用把污泥刮到污泥斗中進(jìn)一步濃縮，在污泥斗中，污泥斗上部部分污泥通過污泥回流泵回流到絮凝反應(yīng)區(qū)高效反應(yīng)桶內(nèi)，污泥斗下部的污泥通過剩余污泥泵送到指定地方進(jìn)行處理。

本案例選用的高效污泥濃縮工藝，基于以下五個(gè)技術(shù)特點(diǎn)：

(1)獨(dú)特的一體化反應(yīng)區(qū)設(shè)計(jì)；

(2)反應(yīng)區(qū)到沉淀區(qū)較低的流速變化；

(3)沉淀區(qū)到反應(yīng)區(qū)的污泥循環(huán)；

(4)采用有機(jī)絮凝劑；

(5)采用斜管沉淀布置。

由以上機(jī)理決定了高密度澄清池具有的優(yōu)點(diǎn)為：污泥循環(huán)提高了進(jìn)泥的絮凝能力，使絮狀物更均勻密實(shí)；斜管布置提高了沉淀效果，具有較高的沉淀速度，可達(dá)20m/h；澄清水質(zhì)量較高；對(duì)進(jìn)水波動(dòng)不敏感，并可承受較大范圍的流量變化。

板框壓濾機(jī)污泥脫水部分

本案例選用的板框壓濾機(jī)為國(guó)外優(yōu)秀品牌產(chǎn)品。該產(chǎn)品的液壓系統(tǒng)閉合壓力最大可達(dá)380bar，避免壓濾機(jī)工作過程中出現(xiàn)噴漿現(xiàn)象，且可以保證進(jìn)料壓力，增加濾餅干度。濾布固定在框架上，框架抖動(dòng)整個(gè)過濾面，濾布整個(gè)過濾面完全張開，可以將難以脫落和較粘的濾餅從濾布表面順利脫落，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。拉板時(shí)工作，不單獨(dú)占用卸餅時(shí)間。卸餅裝置配套光監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。

本案例所選擇的板框壓濾機(jī)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)綜述如下：

采用不銹鋼長(zhǎng)框架自動(dòng)卸餅裝置

濾布固定在框架上，框架抖動(dòng)整個(gè)過濾面，濾布整個(gè)過濾面完全張開，可以將難以脫落和較粘的濾餅從濾布表面順利脫落，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。拉板時(shí)工作，不單獨(dú)占用卸餅時(shí)間。卸餅裝置配套光監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。在國(guó)內(nèi)多個(gè)水廠有成功的應(yīng)用業(yè)績(jī)(如深圳筆架山水廠、無錫雪浪水廠等)。

單塊濾板兩側(cè)同時(shí)清洗裝置

結(jié)構(gòu)輕巧，高壓噴嘴四周被長(zhǎng)毛刷包圍，即保證良好清洗效果、又保證最少外濺的同時(shí)，又可避免二次污染(與一次清洗二塊濾板單側(cè)比較)。

高壓濾布清洗泵100bar完全從壓濾機(jī)實(shí)際運(yùn)行中確定的壓力，采用高壓柱塞泵，一次清洗可使濾布再生，不需要每個(gè)循環(huán)都要清洗濾布，節(jié)省水源和清洗時(shí)間。

采用管道在線攪拌混合器

污泥和絮凝劑混合為進(jìn)泥泵后，壓濾機(jī)進(jìn)泥口前，管道在線攪拌混合。混合器直接安裝在管道上，在線攪拌混合器電機(jī)轉(zhuǎn)速100~1600rpm，變頻控制，與進(jìn)料泵和加藥泵流量關(guān)聯(lián)，最大操作壓力16bar。攪拌器軸材質(zhì)316不銹鋼；連接件材質(zhì)304不銹鋼。確保絮凝劑和污泥的充分混合，提高脫水性能，既能保證泥餅含固率，又能降低投藥量。

高壓隔膜擠壓進(jìn)料結(jié)束后，開始高壓壓榨過程，壓榨系統(tǒng)是由壓榨水罐、擠壓泵及其連接管路等組成。壓榨采用隔膜進(jìn)水?dāng)D壓濾餅脫水，擠壓的目的是為了進(jìn)一步降低泥餅含水率。擠壓過程是通過擠壓泵向隔膜板空腔中注水，通過擠壓相鄰兩塊隔膜板之間的泥餅，進(jìn)一步降低泥餅的含水率。安裝在管道上的壓力傳感器反饋信號(hào)給擠壓泵變頻器，其變頻控制擠壓泵壓榨過程，擠壓完成后再進(jìn)行擠壓水放空，當(dāng)放空完全標(biāo)志著整個(gè)擠壓過程結(jié)束，開始下一過程。

吹脫

吹脫系統(tǒng)由空氣壓縮系統(tǒng)和壓縮空氣儲(chǔ)存系統(tǒng)組成，經(jīng)過空壓機(jī)壓縮空氣后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存，儲(chǔ)存空氣通過管道連接到機(jī)身吹脫氣管。

中心吹風(fēng)是從機(jī)身尾端中心進(jìn)料管道吹脫，使中心進(jìn)料管道中未過濾的含水率較高的污泥回流到污泥回流管中。

卸料

卸料是污泥處理的最后一道工序，自動(dòng)拉板裝置啟動(dòng)，壓緊板向后拉開，拉開到位后自動(dòng)卸餅裝置開始工作，卸料開始。

卸泥的同時(shí)用于泥餅輸送功能的螺旋輸送機(jī)要同時(shí)開啟工作。

清洗該過程為間歇過程，即不是每個(gè)工作批次都進(jìn)行的過程，為選用過程，根據(jù)濾布表面的清潔度及過濾網(wǎng)孔的通透情況，進(jìn)行濾布清洗，一般15天沖洗一次。清洗采用濾布高壓全自動(dòng)沖洗裝置。

3.3自動(dòng)化控制部分

本案例自動(dòng)控制主要包含以下幾點(diǎn)：高效濃縮池根據(jù)進(jìn)水流量及懸浮物濃度自動(dòng)控制加藥系統(tǒng)，高效濃縮池根據(jù)時(shí)間或者進(jìn)水流量及懸浮物濃度自動(dòng)排泥，全自動(dòng)工作。板框污泥脫水機(jī)根據(jù)進(jìn)泥量及濃度自動(dòng)加藥，自動(dòng)卸餅。

多頁(yè)面液晶屏顯示整個(gè)流程和各單臺(tái)設(shè)備，確保整個(gè)系統(tǒng)全自動(dòng)操作,可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控，并可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行非常方便的動(dòng)態(tài)修改。

4?運(yùn)行效果

本工程2019年12月25日投入使用，經(jīng)過3個(gè)月的調(diào)試，

系統(tǒng)整體出水水質(zhì)較好，懸浮物的去除率滿足回用要求，同時(shí)板框壓濾機(jī)濾餅的含固率均能維持在≥40%，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

本工程采用高效濃縮池、板框壓濾機(jī)脫水工藝處理長(zhǎng)江水源凈水廠排泥水，出水SS為40mg/L，滿足循環(huán)水廠的回用要求。脫水泥餅含固率達(dá)到40%，污泥運(yùn)輸、處置費(fèi)用較低，降低后期維護(hù)費(fèi)用。整個(gè)系統(tǒng)確保了污水達(dá)標(biāo)回用循環(huán)水場(chǎng)，污泥外運(yùn)作為建材所用，得到有效處理。該工程的成功運(yùn)行對(duì)類似水廠處理該類排泥水的設(shè)計(jì)具有借鑒作用和參考意義。

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