東方市陀興水廠擴建工程污泥處理系統探討

鄧玉宏 鄒靚 余明

摘要：城市給水廠在生產飲用水的同時也產生大量的廢水，給水廠污泥處理技術主要是針對給水廠廢水中的污泥處理。目前國內針對給水廠廢水中的污泥處理尚未有成熟的技術手段，許多給水廠的廢水直接排入城市市政管網與城市生活污水合并處理，不僅浪費資源，而且又污染環境。本文針對東方市陀興水廠污泥處理系統設計，探討我國給水廠污泥處理技術及發展前景。

關鍵詞：給水廠;污泥處理系統;壓濾機;脫水

國外的給水廠已經普遍推廣了污泥處理配套設施，最早在19世紀30年代末期，美國就開始了針對給水廠污泥處理技術的研究，而在國內的給水廠污泥處理技術研究開始于20世紀80年代。近年來隨著我國供水領域開展了一系列的節水、節能技術課題研究。給水廠污泥系統設計時準確的計算規模和合理的選用處理設備尤為重要，本文重點論述方市陀興水廠擴建工程污泥處理系統設計注意事項。

1.工程概況

東方市陀興水廠現狀供水規模0.8萬m3/d，本工程設計近期（2023年）供水規模為2.8萬m3/d，遠期（2030年）供水規模為4.8萬m3/d，其新建污泥處理系統按遠期供水規模為4.8萬m3/d設計與方市陀興水廠擴建工程同步建設。

本工程污泥處理系統包括回收水池、排泥池、污泥濃縮池、貯泥池以及污泥脫水車間。

2.工藝設計

2.1回收水池

本工程回收水池收集已建2座單閥濾池和擴建2座虹吸濾池的反沖洗水。

已建單閥濾池單格過濾面積F1=12.96m2，設計沖洗強度q1=15L/（s·m2），沖洗歷時t=5min，即單格濾池沖洗水量58.32m3，2座單閥濾池共4格濾池，已建單閥濾池總的沖洗水量Q1=233.28m3。

擴建虹吸濾池單格過濾面積F2=15.12m2，設計沖洗強度q2=13L/（s·m2），沖洗歷時t=5min，即單格濾池沖洗水量58.97m3，2座虹吸濾池共16格濾池，擴建虹吸濾池總的沖洗水量Q2=943.52m3。

回收水池收集總水量為1176.8m3/d，本工程濾池格數較多且結合水廠運營，回收水池有效容積按照容納4格濾池反沖洗水量設計，則有效容積為235.88m3。

2.2排泥池

排泥池接收絮凝沉淀池排泥水，以便對后續污泥濃縮池進行量和質的調整。

已建2座穿孔絮凝斜管沉淀池每座6根排泥管，排泥管直徑D=200mm，排泥歷時t=5min（排泥歷時在運行時根據原水濁度進行調整，同下），設計排泥流速v=1m/s，已建穿孔絮凝斜管沉淀池排泥量為113.04m3。擴建穿孔絮凝斜管沉淀池每座18根排泥管，排泥管直徑D=200mm，排泥歷時t=5min，設計排泥流速v=1m/s，擴建穿孔絮凝斜管沉淀池池排泥量為339.12m3。

絮凝沉淀池收集總泥量為452.16m3，本工程絮凝沉淀池座數較多且考慮水廠運行，排泥池有效容積按照排泥池有效容積按3個周期計算，按照容納最大1座穿孔絮凝斜管沉淀池排泥量（即18根排泥管的排泥量）設計，則有效容積為169.56m3。

2.3污泥濃縮池

凈水廠排泥的含固率一般很低，僅在0.05%～0.5%左右，因此需要進行濃縮處理[1]。污泥濃縮池是污泥處理系統中關鍵構筑物之一，濃縮效果的優劣直接影響到后續污泥脫水的效果。

污泥濃縮池處理的污泥來自排泥池，即污泥濃縮池每天處理的污泥量體積為339.12m3/d。根據《室外排水設計規范，2016年版》規定，本工程污泥成分一般為原水中的懸浮物質以及給水廠凈水過程投加的各種藥劑，所以濃縮時間取12h。

濃縮池上清液一般采用固定式溢流堰，為了不使沉降污泥隨上清液帶出，溢流堰負荷率控制在150m3/（m.d）[1]。

2.4污泥貯泥池

受原水濁度或處理水量變化影響，給水廠排泥量以及含固量也會相應的調整。為了保證后續污泥脫水工藝正常運行，在污泥濃縮池后設置一定容量的污泥貯泥池，可以滿足當原水濁度大于設計值時起到緩沖和貯存濃縮污泥的作用。

本工程污泥貯泥池的體積設計為一次板框壓濾機處理的泥量，污泥進入脫水機的含水率一般不大于98%[2]，在實際的運行過程中可以根據污泥的性質在污泥貯泥池投加聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。投加絮凝劑的量、分子量和水解度等因素存在差異，對污泥的調理效果也不一致，應對處理污泥進行絮凝劑實驗確定最佳的投藥量。

2.5污泥脫水車間

本工程設計采用板框壓濾機。污泥量根據濁度計算，不同水源在不同年份、不同的季節原水濁度可能存在很大差異，濁度值選用恰當與否，將涉及到處理構筑物的規模以及日后運行的安全。

根據日本經驗，設計濁度采用年平均濁度的4倍或者按全年95%天數的原水濁度小于該值作為設計依據[1]。東方陀興水廠水源為陀興水庫，根據常年的原水檢測報告本工程設計濁度值取15NTU。陀興水廠干污泥量根據《室外給水設計規范（GB50013-2006）》凈水廠排泥水處理系統設計處理的干污泥量可按下列公式計算[3]：S=（K1C0+K2D）×Q×10-6，經計算東方市陀興水廠遠期干污泥量為1.6t/d，設計每天運行3個周期，每個周期約3h。

3.工程設計中應注意的問題

3.1污泥系統工藝流程的選擇

給水廠污泥處理系統工藝的選擇主要取決于給水廠凈水工藝、運行方式、水源水質以及泥餅的最終處置。工藝選擇主要內容是確定污泥濃縮方式和污泥脫水方式。選擇時應綜合考慮建設費用、日常運行維護費用、管理難易程度、處理效果以及占地大小等多方面因素。

3.2設計濁度值的選用

設計濁度值的選用關系到后期的水廠運行安全以及污泥處理系統的規模，在設計時收集原水水質監測數據年限盡可能長，通過濁度的頻率分析來確定合理設計濁度值。

4.結語

目前，我國給水廠污泥處理系統尚屬于起步階段，不僅相關的理論研究尚未深入，而且生產實踐、運行管理方面也缺乏經驗。限于發展時間以及工程技術人員水平的制約，尚不能完全的滿足當前的環境保護要求。因此，必須更加深入地探究適合我國給水廠的污泥處理系統的技術、工藝和處理設施，為我國環境保護和水資源利用做出貢獻。

給水廠污泥處理系統的實施，雖然增加了給水廠的運行成本，但有利于環境保護和水資源的利用。隨著污泥處理系統在給水廠的應用逐步推廣，根據污泥性質和原水濁度合理地選擇處理工藝和設計參數，在實際運行中探索最佳的管理模式，為后續新建、擴建以及改造給水廠污泥處理系統提供依據，同時污泥處理系統發揮更大的社會效益和環境效益。

參考文獻

[1]《給水排水設計手冊》編寫組.城鎮給水：第3冊[K].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[2]GB 50014-2006，室外排水設計規范，2016年版[S].

[3]GB 50013-2006，室外給水設計規范[S].