污水再生利用系統中污泥脫水后壓濾廢水回用的工程實例

田超

摘 要：提高再生水處理的經濟效益和減少再生水處理中再生水處理廠系統自身用水量以節約石灰加藥成本，同時可以提高再生水的產水量。

關鍵詞：廢水；回用；方案；經濟性

中圖分類號： X703 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）06-76-2

1 概述

張家口市金川中水開發利用有限公司再生水處理廠于2009年10月建成投產，目的是為河北大唐張家口熱電廠的循環冷卻系統提供冷卻循環補充水。為緩解城市水資源供需矛盾，冷卻循環補水采用經深度處理后的城市污水，這是當前社會可持續發展的必然趨勢，也可以有效緩解張家口市水資源緊張的現狀。

1.1 再生水處理工藝簡介

本再生水廠采用曝氣生物濾池—石灰軟化法—過濾—消毒工藝，具體工藝流程為：污水處理廠總出水經再生水提升泵房進入生物濾池進行脫氮及去除有機物處理，出水經中間提升泵進入機械攪拌澄清池，與石灰漿和絮凝劑硫酸亞鐵混凝，沉淀分離后，上清液進入酸化渠道，通過投加濃硫酸將出水pH值調整到7.0～8.5，隨后進入活性砂濾池，過濾水在進入清水池前投加消毒劑次氯酸鈉，在清水池短暫停留后，由輸水泵輸送至大唐張家口熱電廠。詳細的工藝流程見圖1

1.2 再生水處理廠中系統廢水的來源

再生水處理廠中系統廢水的來源有三個方面：

①曝氣生物濾池的反沖洗水。

②機械攪拌澄清池排出污泥壓濾后產生的廢水。

③砂濾池的反沖洗廢水。

其中第①種廢水間歇性排放而且水量較少，同時其中COD、BOD及SS的濃度較高不宜直接回用，因此此部分廢水由廠內污水管道回流至污水處理廠前端進行二次處理，而第③種廢水可以直接回流至機械攪拌澄清池再次澄清后進行回用。本文重點討論的是第②種廢水的回用方案和經濟行分析。

2 研究目的與內容

2.1 研究目的

本項目目的是提高再生水處理的經濟效益和減少再生水處理中再生水處理廠系統自身用水量以節約石灰加藥成本，同時可以增加再生水的產水量。

2.2 研究內容

主要研究內容是對污泥壓濾后產生的廢水的各項指標進行分析以確定其是否可以通過工藝改造實現目的。

3 水質指標檢測結果及污泥含水率檢測

3.1 壓濾水水質指標檢測結果

隨機抽取壓濾水水樣進行檢測，水質指標檢測結果如下表1所示。選取表1各項水質指標平均值作為壓濾水水質參照值：

懸浮固體SS=3mg/L；溶解性固形物TDS=1128ppm；pH=10.24；濁度為1.41NTU；堿度為1.53mmol/L；硬度為4.87mmol/L。

3.2 機械攪拌澄清池出水水質檢測結果

根據再生水水廠水質日常化驗數據表可以得到機械攪拌澄清池的出水水質指標值：懸浮固體SS=2mg/L；溶解性固形物TDS=1144ppm；pH=10.69；濁度為1.49NTU；堿度為1.01mmol/L；硬度為5.74mmol/L。

由上述水質指標可見壓濾水的出水水質完全滿足要求，即不需要經過機械攪拌澄清池處理即可滿足出水水質要求。

3.3 石灰污泥含水率及脫水后泥餅的含水率檢測

對石灰污泥和泥餅進行含水率檢測，可得出濕石灰污泥含水率98%，污泥比重為1.006，含泥為0.0196g/ml；經脫水后泥餅的含水率約為70%，泥餅比重為1.92g/cm3。

4 脫水機壓濾水產水量計算

再生水水廠采用的壓濾機型號為XMK300/1500-U，過濾面積為300m2，濾室容積為4.8m3。按照上述檢測結果可知，濕石灰污泥含水率98%；經脫水后泥餅的含水率為70%。通過以上數據可得出運行一次壓濾機所得到的壓濾水為67.2m3。由于壓濾機進泥管道改造，因此進泥脫水時間會隨著進泥壓力的增加而縮短。壓濾機整套脫水系統包含進泥脫水、吹風、卸料及清洗四個步驟，根據設計使用說明和實際運行情況來看，當脫水系統連續運行的情況下，不需要每次都要進行清洗，水廠設定每臺每天清洗一回，因此可確定2小時為一個運行周期。運行期間由兩臺壓濾機交替使用，扣除壓濾機清洗時間，兩臺一天可運行20次，總產出水量為1344m3。一個月按照30天計算，總產水量為40320m3。

5 經濟分析

5.1 用酸成本計算

根據上述水質指標檢測結果可知，壓濾水的水質指標值和機械攪拌澄清池的出水指標值基本一致，改造后壓濾水排水管道直接進入酸化渠進行加酸處理，因此壓濾水加藥成本只需計算加酸成本。根據以往水廠的耗酸量數據，得出經驗值：每100m3再生水的耗酸量為0.00601t。根據壓濾水產水量可計算出，水廠一天增加硫酸消耗量為0.08078t，一個月需增加硫酸消耗2.4234t。濃硫酸（濃度為98%）的單價為每噸780元，則每個月（按30天計算）的用酸成本為1890元。

5.2 電費計算

由于以往脫水系統每天只開兩次，改造后脫水系統連續運行，可達到每天開20次。因此脫水系統的用電量將大幅度增加。脫水系統中用電設備為板框壓濾機、送泥泵、沖洗水泵、空壓機。其中：

板框壓濾機的功率為10kW，用于板框的壓緊、打開等；

送泥泵的功率為22kW，用于進泥脫水；

沖洗水泵的功率為11kW，用于板框壓濾機的濾布清洗；

空壓機的功率為5.5kW，用于各種閥門的開啟與關閉。

根據脫水系統的實際運行時間，可估算出運行一次脫水系統的用電量為40度。較以往相比，脫水系統每天多開18次，增加用電量720度，按工業電價每度0.68元計算，每天增加電費490元，一個月（按30天計算）增加電費為14700元。

5.3 泥餅外運費計算

石灰污泥經脫水形成泥餅后直接卸入儲泥間，當儲泥間泥量過大時，需要將泥餅外運處置。儲泥間大約可存放170m3的泥，板框壓濾機每次出泥量為4.8m3，污泥處置單價為每方16元，表2為改造前后的泥餅處置費計算結果。

由表2可知，泥餅處置增加成本為41472元，增加率為90%。

5.4 經濟分析

通過上述成本計算，可得到改造后每個月增加的成本為1890+14700+41472=58062元。每個月的壓濾水總產水量為40320m3，即每月增加的再生水產量為40320m3，再生水銷售價格為2.25元/m3，則增加銷售額為90720元，所得利潤為32658元，一年總利潤為391896元。

6 回用及改造方案

由于脫水機高程高于酸化渠的高程，因此脫水機的壓濾水經收集后可直接由脫水機房經架空管道自流至酸化渠首端，只需對脫水機壓濾水收集管道進行改造即可，同時管道進行保溫處理。

7 結論與建議

由此可見，經過壓濾廢水回用改造后既提高了水廠的經濟效益，又達到了節能減排的效果。

但需要注意的是為保證壓濾機脫水后的壓濾水對總出水的影響降低到最小，需控制好機械攪拌澄清池的出水pH，并對儲泥池進行改造防止石灰污泥沉淀造成儲泥池容積減小。

參 考 文 獻

[1] 黃君禮.水分析化學[M].中國建筑工業出版社，2006.

[2] 嚴煦世.給水工程（第四版）[M].中國建筑工業出版社，1999.

[3] 張自杰.排水工程（下冊）（第五版）[M].中國建筑工業出版社，2015.