無錫惠山水處理有限公司污泥高干脫水系統應用研究

李易寰 鐘奕杰 蘇 揮

(無錫惠山水處理有限公司， 江蘇 無錫 214174)

無錫惠山水處理有限公司污泥高干脫水系統應用研究

李易寰 鐘奕杰 蘇 揮*

(無錫惠山水處理有限公司， 江蘇 無錫 214174)

無錫惠山水處理有限公司原有帯式壓濾工藝脫水污泥含水率約80%，帶式壓濾機使用年限久，污泥脫水效率低，焚燒處置成本高。隨著四期2.5×104m3/d污水處理擴建工程的投入使用，為滿足公司污泥脫水質量和效率，四期擴建工程新建重力濃縮/預濃縮/調理/板框壓濾污泥高干脫水系統，可將污泥含水率降至60%以下，縮小了污泥體積，減少了污泥處理費用。本文介紹了系統工藝流程、主要構筑物及附屬設備配置情況等，并對系統運行情況進行了簡要分析。

污水處理；高干脫水；含水率；板框壓濾

無錫惠山水處理有限公司原有污水處理規模為5×104m3/d，經過帶式壓濾機脫水后污泥產量約為50 m3/d，含水率約為80%。原有帶式壓濾機使用年限久，濾帶堵塞、軸承損壞情況愈加嚴重，傳動鏈條易斷裂，污泥處理效率低，80%含水率的污泥處置成本高，為280元/噸。隨著四期2.5×104m3/d污水處理擴建工程的建設運行，公司污水處理規模可達到7.5×104m3/d，為滿足公司污泥脫水質量和效率，有效節約占地及工程投資[1]，四期擴建工程采用污泥高干脫水工藝，通過加入絮凝劑和助凝劑對污

泥進行調理，可提高污泥的pH值，有效改善污泥的脫水性能，減小水與污泥固體顆粒間的結合力，加速污泥脫水[2]，最終可將污泥含水率降至60%以下，縮小了污泥體積，減少了污泥處理費用，同時也保證了污泥無害化處理。

1 項目概述

無錫惠山水處理有限公司污水處理設計總規模為7.5×104m3/d，一二期工程采用厭氧水解/CAST/斜板沉淀/轉盤過濾工藝，三期工程采用倒置AAO/深床反硝化濾池工藝，四期擴建工程采用A2O/A+MBR工藝，尾水消毒后排入錫北運河。四期擴建工程新建100 m3/d(含水率60%)處理規模污泥高干脫水板框壓濾工程，可滿足遠期共10×104m3/d污水處理運行。污水處理過程中產生的剩余污泥經污泥高干脫水后，形成含水率為60%以下的泥餅，部分運往無錫惠聯垃圾熱電有限公司焚燒處理，部分運往無錫金園環境科技有限公司綜合利用。

2 污泥高干脫水工藝流程

污泥高干脫水項目采用重力濃縮/預濃縮/調理/板框壓濾組合工藝，其工藝流程如圖1所示。

圖1 污泥高干脫水工藝流程圖

廠區剩余污泥經濃縮池濃縮后，投加一定量聚丙烯酰胺(PAM)進入預濃縮機預濃縮，再提升至污泥調理池，按照一定配比先后投加三氯化鐵和生石灰，攪拌均勻后通過污泥高壓進料泵將調理好的污泥輸送至隔膜式板框壓濾機中，壓榨水泵將循環水注入隔膜對板框間的污泥進行壓榨，最終形成含水率為60%以下的泥餅，從而滿足污泥焚燒處理的要求[3]，泥餅外運進行無害化處置，濾液通過管道收集回流至廠區粗格柵進水井中。

3 主要構筑物及附屬設備配置情況

整個系統分為污泥調理系統和脫水系統兩部分，其中調理系統包括污泥預濃縮系統、污泥輸送泵、調理池、調理劑投加系統以及調理池進泥泵等，脫水系統包括脫水機主體、壓榨系統、高壓空氣系統、污泥進泥系統以及清洗系統等。

在脫水機房內設置2臺高壓隔膜板框壓濾機，并在室內設置反沖洗系統和供氣系統；在脫水機房外部南側設置污泥預濃縮系統，調理池，并配套設置污泥調理劑投加系統。污泥壓濾機的進料泵設于脫水機房一樓東側。

3.1 污泥濃縮池

公司一二三期5×104m3/d污水處理工程共建設兩座污泥濃縮池，單座尺寸為直徑9 m，有效水深4 m，SRT=21h，固體負荷45 kgDs/m2·d，池內設置直徑12 m中心污泥濃縮機一套，N=0.55kW，兩座濃縮池中間建設集泥井一座，平面尺寸為3.0 m×4.0 m，配備兩臺潛污泵(1用1備)，單臺Q=60 m3/h，H=7m，N=4kW。四期2.5×104m3/d污水處理工程建設一座污泥濃縮池，池體尺寸為直徑=12m，有效水深為5 m，SRT=22h，固體負荷為50 kgDs/m2·d，池內設置直徑12 m中心污泥濃縮機一套，N=0.75kW，濃縮池后設置集泥井一座，平面尺寸為3.5 m×4.5 m，配備兩臺潛污泵(1用1備)，單臺Q=60 m3/h，H=22m，N=7.5kW。濃縮后污泥含水率均為98%左右。

3.2 污泥預濃縮池

若污泥濃縮池濃縮后污泥含水率較高，達不到98%左右，則需要將濃縮污泥先加入適量PAM進入污泥預濃縮機進行預濃縮，將污泥含水率降至97%左右。污泥調理池平面尺寸13.5m×13.7m，含污泥預濃縮機共兩臺，外形與帶式壓濾機類似，但沒有壓濾裝置，只有一張濾帶，單臺帶寬3m，N=7.5kW；PAM泡藥裝置1套，Q=3000L/h，N=2.2kW；PAM加藥螺桿泵3套(2用1備)，單臺Q=1.5m3/h，H=20m，N=0.75kW；污泥輸送兩臺(1用1備)，單臺Q=80m3/h，H=40m，N=22.0kW。根據惠山污水廠污泥處理實際運行情況，目前污泥脫水機房進泥含水率約為98%，考慮到目前調理池設計余量較大(按10×104m3/d污水處理規模設計)，有足夠的富裕時間進行調理，另從節省運行費用的考量，暫不開啟污泥預濃縮系統。現有污泥經污泥濃縮池濃縮后，由潛污泵直接打入預濃縮池集泥井，再由污泥輸送泵直接打入污泥調理池進行調理。

3.3 污泥調理池

污泥在進脫水機房前，進行調理，調理劑采用生石灰和三氯化鐵。新建污泥調理池一座，平面尺寸為16m×5m，共四格，每格有效容積為48m3，交替使用，每個調理池的容積儲存1個批次左右的污泥量。每格配備1臺攪拌機，D=1.6m，N=7.5kW。并配套建設石灰投加系統和三氯化鐵投加系統。其中，石灰投加系統兩套，料倉容積30 m3，螺旋輸送機輸送量為3m3/h，N=7kW；三氯化鐵投加系統1套，含20m3PP材質儲罐1只，計量泵兩臺(1用1備)，單臺Qmax=400L/h，H=0.7MPa，N=0.25kW。質量分數為38%的三氯化鐵溶液投加量約為干污泥量的8%～10%(質量分數)，每天約1.65t，氧化鈣含量為80%以上的石灰投加量約為干污泥量的30%(質量分數)，每天約5t。

3.4 污泥高干脫水機房

污泥高干脫水機房平面尺寸為27 m×25 m，分為上下兩層，上層配套2套雙隔膜式板框壓濾機、配電間、自控操作間、值班室、機修間等；下層為污泥進泥系統、高壓空氣系統、清洗系統、壓榨系統、螺旋輸送系統等。污泥高干脫水機房主要設備參數見表1。

表1 污泥高干脫水機房主要設備

污泥高干脫水機房是整個污泥處理系統的核心，本工程設置雙隔膜板框壓濾機兩套，單套污泥壓濾機每天可運行8批次(按24 h運轉計算)，每批次運行時間約為3 h。

調理好的污泥由高壓進料泵注入板框壓濾機，整個過程進料壓力不斷增大，進泥時間115～135 min，進泥壓力可達0.7～0.8MPa；停止進泥后，脫水機房一樓的壓榨水泵開始工作，不斷向隔膜板中注入循環用自來水，隨后膨脹的壓濾機隔膜對板框間的污泥進行高壓壓榨脫水，當壓榨壓力到達1～1.3MPa(可設定)，停止壓榨，此過程大約35 min，壓榨完成后，壓縮空氣系統開始運行，吹掃壓濾機中心進泥管殘留的污泥以及膜腔內的濾液至污泥預濃縮池；最后按下卸泥按鈕，板框壓濾機開啟自動卸泥程序，卸泥時間約20 min，卸下的泥餅經螺旋輸送機輸送至污泥料倉，由汽車運往指定地方進行污泥無害化處置。每日下班前或者需要短時停用板框壓濾機，則開啟自動沖洗系統對板框壓濾機進行清洗。

4 工藝運行情況

該污泥高干脫水系統于2016年1月1日正式投入試運行，2016年1月底正式投產運行。污泥濃縮池濃縮后污泥進入調理池，投加三氯化鐵溶液和石灰調理30 min后，由污泥高壓進泥泵輸送至隔膜式板框壓濾機進行深度脫水。2016年運行效果及數據見圖2、圖3。

圖2 污泥產量與含水率

圖3 藥劑用量與產泥量關系

由圖2得出，2016年1月-12月污泥高干脫水系統產生污泥含水率均低于60%，工藝運行相對穩定，但每月污泥產量變化較大。這是由于工藝運行情況在不斷變化的原因，相對來說冬季水溫低于其他季節，污泥活性降低，將污水廠生物池污泥濃度維持較高水平，并輔助投加碳源以保證出水達標排放，但排泥量相對較大，因此1月、2月產泥量較多。2月春節過后，部分排污企業污水處理生產線剛開始恢復運行，排放污水有機物濃度高，部分企業甚至有超標排放的情況，給污水處理廠造成巨大壓力，加上天氣變暖，水溫逐漸升高，此前污水廠維持了較高的生物池污泥濃度以保證污水廠出水達標，但工藝調控不夠及時，導致污泥增長較快，增加了排泥量，因此3月-6月產泥量均大于1300t；6月之后隨著進水指標相對穩定，以及公司加強污泥精確調控，工藝參數控制得當，污泥產量相對穩定，約850t/月。

由圖3得知，2016年三氯化鐵用量每月較為穩定，2月、8月和12月產泥量少，三氯化鐵投加量相對較少，投加三氯化鐵，鐵離子水解后通過靜電吸附、網捕等作用，改變污泥穩定性，形成有一定承載力的絮體顆粒。每批次污泥調理三氯化鐵投加量恒定，未手動投加或修改自控參數，排泥量多時，偶爾會加班工作，污泥調理次數相對較多，三氯化鐵用量略有增加。但生石灰投加量每月差異較大，石灰作為助凝劑，可提高pH，加強鐵鹽水解、污泥絮凝作用；可與污泥中腐殖酸作用形成多網格狀的骨架，增強絮體強度，在板框壓濾機高壓擠壓下仍可保持較好透水性能；通過破壞細胞壁和其他細胞組織等，釋放污泥顆粒中的細胞水，石灰的投加增強了污泥脫水性能。實際運行過程中我們發現適當增加石灰的投加量，可獲得較厚污泥泥餅，污泥含水率也相對較低，根據實測最低可達52.5%。3-6月，公司受高濃度可生物降解污水沖擊，生化池污泥長的較快，且排泥量較大，剩余污泥在濃縮池內未充分沉淀，濃縮污泥含水率偏高，導致進入調理池的污泥調理效果不好，板框壓濾后污泥易粘板且厚度相對薄一些。為增強污泥脫水性能，所以石灰投加量也相對較大，污泥產量也較多。同時受廠家生石灰質量影響，雨季或者空氣濕度較大時會導致生石灰受潮等原因，石灰投加量會略有增加，總體看來，產泥量大生石灰投加量也相對較大。

2016年12月29日-2017年1月9日，公司對脫水污泥進行送檢，公司污泥不屬于危險廢物，詳細結果如表2。

表2 污泥檢測結果 單位：mg/L

注：“ND”表示未檢出，“不得檢出”指甲基汞﹤10ng/L，乙基汞﹤20ng/L。

2016年公司全年共產生污泥13585.888t(含水率60%)，使用石灰1880.38t(單價880元/t)，三氯化鐵溶液500.85t(單價660元/t)，三氯化鐵(質量分數38%溶液)單耗為36.86kg/t，生石灰(有效氧化鈣含量大于80%)單耗為138.4kg/t(污泥含水率以60%計)。污泥厚度在2.5～4cm之間，平均厚度為3.1cm，平均污泥含水率為55.74%，全年95%時間脫水污泥含水率低于60%，濾布使用至今依然保持著較好的過濾效果，達到了預期設計效果。

我公司2016年共產生污泥13585.888t，其中3356.58t運往無錫惠聯垃圾熱電有限公司進行焚燒處理，10229.308t運往無錫金園環境科技有限公司進行綜合利用。2015年我公司采用帯式壓濾脫水工藝，共產生污泥21161.87t(污泥含水率80%)，2015年上述兩家污泥處置企業污泥處置價格均為280元/t(污泥含水率80%)，使用絮凝劑(PAM)25.825t(單價33000元/t)，因2016年無錫金園環境科技有限公司污泥處置價格降為210元/t(污泥含水率60%)，因此2016年公司污泥處置費比2015年節省283.7萬元，污泥運輸費節省20.7萬元，藥劑費增加113.3萬元，電費方面，污泥高干脫水系統設備總功率約為340 kW，但設備工作時閑置時間約占1/3，每日運行16 h，帶式壓濾系統設備總功率約為80 kW，設備基本連續運行，每日運行24 h，用電單價為0.7元/度，2016年電費增加約40萬元，2016年污泥高干脫水系統比2015年帶式壓濾系統節省費用約150萬元。

5 結論

無錫惠山水處理有限公司污水處理過程中產生的剩余污泥經重力濃縮/預濃縮/調理/板框壓濾高干脫水處理后，泥餅含水率可穩定達到60%以下。污泥不屬于危險廢物，板框壓濾污泥脫水工藝提高了污泥處理效率，降低了污泥含水率，全年可節省污泥處置費用約150萬元，對公司生產運行貢獻巨大。

[1] 仲崇軍. 基于板框壓濾機的污泥深度脫水工藝優化[J]. 中國市政工程,2015(04):40-41.

[2] 許金泉,程文,耿震. 隔膜式板框壓濾機在污泥深度脫水中的應用[J]. 給水排水,2013(03):87-90.

[3] 黎海云. 隔膜式板框壓濾機在污泥處理系統的應用[J]. 造紙科學與技術,2014(06):138-139.

AstudyontheapplicationofhighdrysludgedewateringsysteminWuxiHuishanSewageTreatmentCo.,Ltd

Li Yihuan, Zhong Yijie, Su Hui

(Wuxi Huishan Sewage Treatment Co., Ltd, Wuxi 214174, China)

Original band-type pressure filtration process of Wuxi Huishan Water Treatment Co., Ltd., had been used for years, and moisture content of its dehydrated sludge was as high as about 80%, which indicated that the sludge dewatering efficiency was low and sludge incineration costs were high. With the introduction of the fourth phase of 25,000 m3/d sewage treatment expansion project, a high dry dehydration system including gravity concentration, pre-concentration, conditioning, plate and frame filter sludge was put into operation for meeting the company's sludge dewatering quality and efficiency targets. The sludge moisture content for newly constructed system can be reduced to below 60%, while sludge volume and the cost of sludge treatment can thus be both reduced. This paper introduces the system process, the main structure and ancillary equipment configuration, and briefly analyzes the system operation.

wastewater treatment; high dry dehydration; water content; plate and frame filter press

X705

A

2017-09-05; 2017-11-12修回

李易寰(1991-)，男，本科，助理工程師。研究方向：污水生物處理與污泥處理。E-mail：812063793@qq.com

蘇揮(1978-)，男，助理工程師。研究方向：污水生物處理與污泥處理。E-mail：30635786@qq.com