凈水廠排泥水處理工藝現(xiàn)狀及發(fā)展方向

章亦鋒

摘要：凈水廠的排泥水處理工藝設(shè)計首先從排泥水水質(zhì)特性分析出發(fā),針對我廠今后排泥水處理工藝設(shè)計做好前期工作探討若干問題,如:掌握正確的污泥固體產(chǎn)量、排泥水水量、設(shè)備設(shè)施的選型。本文就凈水廠排泥水處理工藝的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，著重分析連續(xù)性裝置的調(diào)試運(yùn)行，最后指出處理工藝未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：凈水廠；排泥水處理工藝；發(fā)展方向

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引言

凈水廠排泥水處理的需求我國現(xiàn)階段凈水廠污泥處理并不普遍，據(jù)不完全統(tǒng)計，截至目前，國內(nèi)具有比較完善的排泥水處理設(shè)施的凈水廠不足總凈水廠規(guī)模的10%，然而從環(huán)境保護(hù)和水資源持續(xù)性發(fā)展角度出發(fā)，對凈水廠排泥水進(jìn)行處理并綜合利用是最終發(fā)展方向，它對維持生態(tài)環(huán)境的動態(tài)平衡及保證水廠安全運(yùn)行、降低綜合運(yùn)營成本必不可少。

一、凈水廠排泥水處理現(xiàn)狀

（一）、優(yōu)選混凝劑及助凝劑

目前用于水處理的混凝劑種類非常多，據(jù)目前所知，不少于200~300種。混凝劑按照化學(xué)成分可以分為有機(jī)和無機(jī)兩大類。無機(jī)混凝劑種類較少，在飲用水處理中的主要是鐵鹽和鋁鹽及其聚合物。無機(jī)混凝劑主要是通過化學(xué)水解中和膠體顆粒電荷壓縮雙電層的方式來使膠體脫穩(wěn)，并且形成的絮體小、輕，難以聚集變大，于是很多學(xué)者在傳統(tǒng)混凝劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改良，開發(fā)了不少新型混凝劑和助凝劑。

（二）、調(diào)節(jié)工藝現(xiàn)狀

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，就排泥池形式而言，合建式調(diào)節(jié)池（即綜合排泥池）所占比例幾乎為分建式調(diào)節(jié)池的２倍多。綜合排泥池的突出優(yōu)勢是構(gòu)筑物數(shù)量少，盡管綜合排泥池的容積比單一分建式調(diào)節(jié)池排水池或排泥池大，但其總面積要比分建式調(diào)節(jié)池小。同時還能充分利用濃縮池的沉降功能。但綜合排泥池也有不利的一面，進(jìn)入濃縮池的入流量大了1倍，沉淀池排泥水受到稀釋，入流濃度會降低。

（三）、載體絮凝技術(shù)

載體絮凝是在混凝過程投加高密度的不溶介質(zhì)（細(xì)砂等），脫穩(wěn)的膠體顆粒吸附在介質(zhì)表面，從而加速絮體的生長，利用膠體的重力沉降加快絮體沉降的一種快速沉淀技術(shù)。

Actiflo微砂加重絮凝高密度沉淀池是法國威立雅公司于20世紀(jì)90年代開發(fā)的一項專利技術(shù)。工藝流程圖如圖1所示，通過投加微砂，使懸浮膠體在高分子助凝劑的作用下與微砂結(jié)合形成易于沉降的大顆粒，加快了絮體的沉降速度，在清水區(qū)增設(shè)斜板，大大減少了沉淀池的占地面積和停留時間，得到良好出水效果。工程實踐證明該工藝特別適合低溫低濁度水源水的處理。

圖1Actiflo加重絮凝高密度沉淀池

原水進(jìn)入混凝池和混凝劑充分混合，混凝劑可以在進(jìn)水管上進(jìn)入或在混凝池入口投加，然后進(jìn)入投加高分子絮凝劑和微砂的注射池，攪拌器攪拌的情況下，脫穩(wěn)膠體、高分子絮凝劑和微砂之間充分接觸絮凝后進(jìn)入熟化池，熟化池的攪拌裝置轉(zhuǎn)速下降很快，使絮體繼續(xù)生長而不致破碎，隨后含砂的絮體在斜板沉淀區(qū)發(fā)生了泥水分離，上層清水被集水槽收集，含砂污泥在池底沉積，經(jīng)過循環(huán)泵至旋流分離器進(jìn)行污泥和微砂離心分離，污泥在上部流出，較重的細(xì)砂重新回流注射池

（四）、脫水工藝現(xiàn)狀

目前應(yīng)用于給水污泥脫水的機(jī)械主要有離心脫水機(jī)和板框脫水機(jī)，帶式污泥脫水機(jī)相對較少。帶式污泥脫水機(jī)在污水處理廠污泥脫水中得到了大量應(yīng)用，但對于凈水廠污泥，由于其親水性較強(qiáng)，往往擠壓不成泥餅，跑泥現(xiàn)象嚴(yán)重，使用故障率高，對污泥調(diào)質(zhì)要求較高，進(jìn)泥含固率須達(dá)到4%，因此，目前在凈水廠應(yīng)用較少。僅有少數(shù)幾家凈水廠，如石家莊潤石水廠、唐山市中心供水工程、河南馬嶺水廠等有應(yīng)用。板框脫水機(jī)在南方水廠中使用較多，如無錫中橋水廠、蘇州相城水廠、深圳筆架山水廠、深圳梅林水廠、上海臨江水廠、長沙第八水廠等均有應(yīng)用。板框壓濾機(jī)設(shè)備問題多，特別是自帶的濾布沖洗系統(tǒng)，沖洗壓力低，導(dǎo)致濾布頻繁堵塞，使用壽命短，濾餅不能自動剝落，卸泥勞動強(qiáng)度大。

二、連續(xù)性裝置調(diào)試運(yùn)行

連續(xù)性裝置運(yùn)行使用的原水采用人工配水，將自來水和高嶺土配成低濁度水，實驗過程保持原水濁度在5~20NTU范圍內(nèi)，同時為了保證配水的均勻性，原水箱增設(shè)潛水泵和攪拌機(jī)不斷進(jìn)行循環(huán)。連續(xù)性裝置運(yùn)行過程的混凝劑采用水廠常用的食品級袋裝固體聚合氯化鋁，配制成濃度為1%（10g/L）的溶液進(jìn)行投加。

（一）、投藥量確定實驗

按照實驗方法取連續(xù)性裝置配制的原水為對象，進(jìn)行混凝攪拌實驗，將上清液濁度最低的投藥量作為連續(xù)性裝置運(yùn)行的投藥量。實驗中原水濁度為13.4NTU，pH=7.4，分別取1L原水于六個1000ml燒杯中，分別投加不同劑量的混凝劑，按照方法進(jìn)行混凝攪拌實驗，實驗結(jié)果如圖2所示。

圖2不同投藥量混凝實驗結(jié)果

由圖1可知，原水混凝攪拌實驗中投藥量為8~10mg/L時，混凝后上清液濁度最低，當(dāng)超過10mg/L后，上清液濁度反而升高，原因是混凝劑投加過量后，脫穩(wěn)后的膠體表面吸引過多的異號電荷，成為電性相反的穩(wěn)定體系，出現(xiàn)再穩(wěn)現(xiàn)象。從經(jīng)濟(jì)方面考慮，以8mg/L作為連續(xù)性裝置運(yùn)行的投藥量，并根據(jù)運(yùn)行效果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（二）、連續(xù)性裝置啟動及運(yùn)行模式探索

由原水混凝攪拌實驗知，連續(xù)性裝置以8mg/L作為投藥量，調(diào)節(jié)絮凝攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速和進(jìn)水量，啟動中試裝置并保持穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)過多次修正進(jìn)水量為0.504m3/日，絮凝池攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為18r/min時沉淀池出水濁度開始穩(wěn)定并保持較低水平，基本達(dá)到調(diào)研水廠沉淀池出水的效果，原水溫度為19.3~21.8℃，pH=6.95~7時，連續(xù)性裝置穩(wěn)定運(yùn)行的結(jié)果如圖3所示。

圖3連續(xù)性裝置穩(wěn)定運(yùn)行結(jié)果

連續(xù)性裝置穩(wěn)定運(yùn)行后，可以改變的參數(shù)有排泥水的回流量和混凝劑投加量，因此排泥水回流可以有兩種運(yùn)行模式：一是固定排泥水回流比，根據(jù)沉淀池出水濁度的變化調(diào)整混凝劑投加量，保持沉淀池出水穩(wěn)定；二是固定混凝劑投加量，調(diào)整回流排泥水的比例，使混合區(qū)濃度保持穩(wěn)定，保證沉淀池出水效果。

三、排泥水處理工藝技術(shù)發(fā)展方向及展望

（一）、逐步推廣凈水污泥再生利用

目前國內(nèi)現(xiàn)有凈水廠污泥處置方式均為外運(yùn)填埋，由于水廠排放污泥的處理費用高昂，處置場地有限，因此把排放污泥作為資源再生利用，變廢為寶將成為未來污泥處置的發(fā)展方向。應(yīng)積極借鑒日本、臺灣、歐美等地區(qū)污泥再生利用的先進(jìn)經(jīng)驗，結(jié)合國內(nèi)各水廠污泥的特性，從降低成本、資源的充分利用和環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行綜合考慮，積極開發(fā)污泥的再生利用技術(shù)。

（二）、修正干泥量計算公式

設(shè)計干泥量與實際干泥量的偏差必然會導(dǎo)致排泥水處理系統(tǒng)設(shè)備閑置，能源浪費，增加不必要投資。因此，在排泥水處理項目建設(shè)時應(yīng)根據(jù)水廠水源情況、實際運(yùn)行負(fù)荷以及水廠運(yùn)行經(jīng)驗，綜合考慮地域、水質(zhì)差異，修正干泥量計算方法，以期縮小設(shè)計和運(yùn)行干泥量的差距，指導(dǎo)新建水廠。

（三）、優(yōu)化排泥水處理工藝及設(shè)備選型

選擇凈水廠污泥處理工藝流程時，需要充分考慮原有凈水構(gòu)筑物情況，泥線應(yīng)該根據(jù)水線工藝、上清液及脫水液回用情況、脫水方式、污泥處理程度及經(jīng)濟(jì)效益等多種因素來確定最優(yōu)工藝流程。

（四）、完善排泥水處理系統(tǒng)建設(shè)

凈水廠的污泥濃縮池排出含固率為3%~4%的濃縮污泥，一般直接被輸至污泥脫水機(jī)房進(jìn)行機(jī)械脫水。1998年建成投產(chǎn)的上海閔行一水廠的排泥水處理系統(tǒng)，首次在污泥濃縮池和污泥離心脫水機(jī)房之間設(shè)置了1座起調(diào)節(jié)勻化濃縮污泥作用的污泥調(diào)蓄均衡池。污泥脫水機(jī)械為維持較高的機(jī)械運(yùn)行功效和出泥含固率，要求進(jìn)脫水機(jī)的濃縮污泥含固率能保持穩(wěn)定。設(shè)置適當(dāng)池容積的污泥調(diào)蓄均衡池能滿足這種要求，特別是對供水規(guī)模較大或使用周期性間歇運(yùn)作的板框壓濾污泥脫水機(jī)的水廠更適用。

結(jié)束語

綜上所述，我國凈水廠排泥水處理技術(shù)起步較晚，發(fā)展相對較緩慢，相應(yīng)的設(shè)計和運(yùn)行經(jīng)驗還有待進(jìn)一步完善。然而伴隨著目前國家積極倡導(dǎo)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排等重要的宏觀政策相繼出臺，對凈水廠排泥水技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展帶來了良好的契機(jī)，綜合節(jié)水以及污泥再利用將成為排泥水處理技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。

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