湘江流域某水廠排泥水系統設計經驗總結

周 正

（湖南省建筑設計院有限公司，湖南 長沙 410082）

我國水資源貧乏，其分布不均勻，水資源日益緊張。目前，節約用水、提高水資源利用率是水處理工作的重點，水廠排泥水作為可回收利用水資源，越來越被人們重視。近年來，世界上大多數國家和地區都已積極研究和實施自來水廠排泥水的處理工作。本文通過對湘江流域一座水廠排泥水處理系統的設計思路進行介紹，為類似設計提供參考。

1 排泥水系統建設的必要性

1.1 保護環境的要求

水廠沉淀池排泥和濾池反沖洗的排泥水，如不處理或處理不當，會對受納水體或污水處理廠造成沖擊。隨著國家經濟的發展及對環境保護的重視，水廠生產排泥水的治理越發嚴格，明確規定“城鎮水廠的工藝排水應回收利用，城鎮水廠產生的泥漿應進行處理并合理處置”[1]。

1.2 節能減排，節約水資源的需要

我國水資源總量豐富，但人均水資源僅為世界平均水平的1/4，且水資源空間分布不均勻，水資源較為緊缺。有時為找到合適的水源，往往耗費巨資進行長距離引水，如南水北調工程等。排泥水占水廠生產水量的3%～7%[2]，對其進行處理回收再利用，一方面可以節約水廠運行能耗，減少廢水排放量；另一方面可以有效緩解水資源日益緊張的現狀。

2 排泥水處理規模計算

2.1 原水濁度分析

本項目水廠原水取自湘江，對湘江原水濁度數據進行統計分析，結果如圖1所示。

圖1 湘江2017年1月～12月的原水濁度統計

根據統計結果，湘江原水平均濁度26.9 NTU，最大濁度362 NTU，最小濁度5.8 NTU，85%保證率濁度35 NTU。其中3～4月和6～7月濁度較高，主要是由于上游連續暴雨以及湘江汛期所致。根據排泥水處理系統規模應能完全處理全年日數的75%～95%的要求[3]，本工程排泥水處理系統按85%保證率設計。

2.2 干泥量計算

本設計采用凈水廠排泥水處理系統設計處理干泥量計算公式如下：

式中：

S—總干泥量 （t/d）；

C—原水濁度設計值 （NTU）；

K1—濁度與SS的換算系數，參考類似工程，本設計取1.4[3]；

D—藥劑投加量 （mg/L），根據水廠提供，加藥量取12.86 mg/L；

K2—藥劑轉化為干泥量系數，該水廠現狀投加藥劑為聚合氯化鋁，K2=1.53[2]；

Q—原水流量 （m3/d）。

計算出水廠設計干泥量 （85%保證率）S=30.22 t/d。

2.3 排泥水量計算

根據現狀調查，該水廠主要排泥水來源有一期絮凝沉淀池、一期濾池、二期絮凝沉淀池、二期濾池以及炭濾池。對各部分排泥水量分別計算，結果如表1所示。

表1 排泥水量調查計算結果

由表1可知，水廠排泥水總量約2 4721 m3/d，占水廠生產水量的6.2%。經測定，濾池、炭濾池反沖洗廢水含固率約0.03%，由此計算絮凝沉淀池排泥水含固率約0.31%。

3 排泥水系統處理工藝技術

3.1 工藝流程選擇

排泥水處理系統來水為絮凝沉淀池排泥水、濾池反沖洗排水，前者含固率一般為0.2%～2%，后者含固率一般為0.05%～0.15%[4]。常見的水廠排泥水處理工藝包括將沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水合并收集和分別收集處理兩類。本工程排泥水量大，且現狀反沖洗廢水和沉淀池排泥水已分別設置管道系統，設計考慮分別處理。

3.2 脫水工藝選擇

目前水廠污泥脫水常用設備包括帶式壓濾機、離心脫水機和板框壓濾機。其中板框壓濾機雖然占地面積大、設備造價高，但較其他兩種具有進泥含固率要求低、脫水污泥含固率高、濾液含固率低、泥餅穩定性好等優點。考慮到后續污泥的處理處置要求以及建設單位經濟狀況，本工程設計采用板框壓濾機脫水，多余泥量采用離心機脫水。

3.3 泥水平衡計算

根據上述計算調節進行泥水平衡計算如圖2所示，據此進行工藝設計。

圖2 泥水平衡計算圖

4 主要工藝參數

4.1 排泥池及回收水池

設計將排泥池和回收水池并排合建。設計排泥池尺寸L×B×H=43.2 m×14.45 m×5.1 m，分2格，排泥池總有效調蓄容積1 768 m3。沉淀底泥抽送至濃縮池處理，上部清水經集水槽收集后排至回收水池。

設計回收水池尺寸L×B×H=43.2 m×13.25 m×6.1 m，分2格。回收水池總有效容積2 300 m3。上清液經水泵提升至預處理前端回用，底泥抽送至排泥池。

4.2 斜板濃縮池

設計斜板濃縮池1座，分2格，單格尺寸L×B=14.2 m×14.2 m，有效濃縮面積158.6 m2，有效水深7.26 m，設計固體負荷92 kgTDS/ （m2·d），液面負荷0.192 m3/ （m2·h）。

4.3 貯泥池

設計貯泥池1座，貯泥池直徑14 m，有效水深5 m，有效容積為770 m3。

4.4 脫水機房

設計脫水機房1座，設置2臺板框壓濾機，單臺處理能力35.2 t/d，每臺運行10 h/d，可滿足85%設計保證率的要求。另設置2臺離心脫水機，單臺處理能力36 t/d，對超出設計保證率的排泥水進行應急處理。

5 結語

（1） 工程對廠區砂濾池、炭濾池反沖洗廢水以及絮凝沉淀池排泥水分別進行收集處理，其中對反沖洗廢水全部回收，對絮凝沉淀池排泥水進行收集并經濃縮處理后上清液全部回收，實現排泥水的全收集、全處理、全回收、零排放，沉淀池排泥水濃縮脫水處理后泥餅含水率≤60%；泥餅委托環衛局外運處理、回填處置。

（2） 本設計考慮排泥池和回收水池合建，并采用斜板濃縮池，以節約用地，廠區排泥水用地面積9.61畝，僅為國家標準的64%。

（3） 本工程建成后，可節約水電費約3 800 元/d，單位制水成本可減小約0.009 5元/m3，能夠達到節水節能減排的效果，具有一定的經濟效益。