某化工園區(qū)污水處理廠污泥深度脫水系統(tǒng)設(shè)計

郭 輝

（中國城市建設(shè)研究院有限公司山東分院，濟南 250101）

1 項目概論

某化工園區(qū)污水處理廠設(shè)計規(guī)模為30 000 m3/d，該污水處理廠處理某化工園區(qū)內(nèi)市政管網(wǎng)所接納的污水，市政管網(wǎng)接納的污水執(zhí)行《污水排入城市下水道水質(zhì)標準》（GB/T 31962-2015）。因該污水處理廠受納水體的下游國控斷面COD 指標要求較高，該污水處理廠的出水水質(zhì)需滿足COD ≤30 mg/L，NH3-N ≤ 1.5 mg/L，TP ≤0.3 mg/L，其余相關(guān)指標達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A 標準，主要進出水水質(zhì)指標詳情如表1所示。

本項目污水處理的總體工藝流程包括預(yù)處理、生物處理、深度處理、消毒處理及污泥處理等五個工段。其中預(yù)處理包括粗格柵渠及提升泵站、細格柵及曝氣沉砂池、調(diào)節(jié)池、初沉池及配水井；生物處理包括A2/O 生化池、污泥回流泵站及二沉池；深度處理包括絮凝沉淀池及濾池；消毒處理包括接觸消毒池及巴氏計量槽。

表1 污水處理廠設(shè)計進出水水質(zhì)

本項目污泥系統(tǒng)主要處理來自初沉池、二沉池和絮凝沉淀池的剩余污泥及化學污泥。本項目進水主要為工業(yè)廢水，并且進水懸浮固體（SS）較高，所以本項目產(chǎn)生的化學污泥量較大。經(jīng)過計算得出，本項目總絕干污泥量為22.28 t/d，其中初沉污泥：絕干污泥量為7.20 t/d，濕污泥量為360 m3/d，污泥含水率為98%；剩余污泥：絕干污泥量為3.68 t/d，濕污泥量為460 m3/d，污泥含水率為99.2%；化學污泥：絕干污泥量為11.40 t/d，濕污泥量為1 140 m3/d，污泥含水率為99%。

污泥處理工藝流程包括四個處理或處置階段，即污泥的減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化[1]。由于該污水處理廠規(guī)模不大，剩余污泥量少，并且進水懸浮固體（SS）較高，造成無機化學污泥量較大，有機物的分解率也較低，因此本項目不宜采用污泥消化處理工藝。同時，污泥消化處理設(shè)施建設(shè)費用及運行費用高，且工藝設(shè)備和工藝管線較多，管理難度大。綜上，本項目的污泥處理工藝采用污泥脫水的方式。

2 污泥脫水工藝比選

污泥脫水一般可采用自然干化、機械脫水和污泥烘干等路線[2]。

2.1 污泥自然干化

污泥自然干化，是污泥脫水中最經(jīng)濟、最簡單的一種方法，但是污泥自然干化對氣候要求較高，同時占地面積較大，還會散發(fā)大范圍的異味，滋生蚊蟲。因此，污泥干化場只適用于氣候干燥、用地面積較大、衛(wèi)生要求較低的小型污水處理廠。

2.2 污泥機械脫水

污泥機械脫水的設(shè)備很多，根據(jù)脫水原理不同可分為離心脫水機、帶式脫水機、板框壓濾機和疊螺脫水機四大類。污泥機械脫水與其他污泥脫水方式相比，其優(yōu)點是脫水的效果好，占用廠區(qū)面積較小，脫水效率高，對環(huán)境衛(wèi)生影響較小，但其投資較大，運行和維護費用較高。

2.3 污泥烘干

污泥烘干需要消耗大量熱能，因此只有當污水處理廠有合適的熱源或者對污泥含水率要求較高時，才會考慮污泥烘干的脫水方式。

由于本項目對廠內(nèi)環(huán)境要求較高，不宜建設(shè)污泥干化場，因此本項目選擇污泥機械脫水設(shè)備對污泥進行處理。污泥脫水機有四種類型可以選擇：一是離心式脫水機；二是帶式濃縮脫水機；三是高壓隔膜板框壓濾機；四是疊螺脫水機[3]。它們的技術(shù)比較如表2所示[4]。

表2 污泥脫水設(shè)備比較

離心脫水機一般用于處理較大的污泥量，而帶式濃縮脫水機泥餅含水率較高，疊螺脫水機藥品消耗較大，脫泥環(huán)境也較差。因此，本項目采用高壓隔膜板框壓濾機作為污泥脫水設(shè)備，高壓隔膜板框壓濾機脫水泥餅含水率低，處理效果穩(wěn)定，脫水效率高。本項目采用的污泥處理工藝流程為：剩余污泥、化學污泥→污泥濃縮池→污泥均質(zhì)池→污泥脫水機房→污泥外運處置。

3 污泥脫水系統(tǒng)設(shè)計

本項目污泥脫水系統(tǒng)設(shè)計包括新建一座污泥濃縮池、一座污泥均質(zhì)池、一間污泥脫水機房。

3.1 污泥濃縮池

剩余污泥和化學污泥經(jīng)兩根DN250 mm 的排泥管進入污泥濃縮池，一座污泥濃縮池分兩格，每格設(shè)一根進泥管，為避免各構(gòu)筑物排泥沖突，廠區(qū)各構(gòu)筑物排泥時需交替運行。污泥濃縮池設(shè)計尺寸為：一座分兩格，單格直徑D=15 m，池深H=5.0 m。池內(nèi)設(shè)有兩臺污泥濃縮機，功率N=0.55 kW。污泥濃縮池出泥通過重力排入污泥均質(zhì)池。

3.2 污泥均質(zhì)池

污泥均質(zhì)池在使用時配合板框壓濾機脫水工作，污泥均質(zhì)池的有效容積應(yīng)滿足板框壓濾機單批次進泥量。本項目污泥均質(zhì)池設(shè)計尺寸為：一座分三格，單格長寬及池深均為5 m。污泥均質(zhì)池安裝中心攪拌器、液位計和氣動閥門，攪拌機功率N=7.5 kW。污泥在污泥均質(zhì)池中和藥劑充分混合絮凝，投加藥劑時間為當污泥均質(zhì)池中液位達到一定高度便向其中投加藥劑，其中絮凝劑PAM 通過螺桿泵投加，螺桿泵流量為5 m3/h，混凝劑PAC 通過氟塑料離心泵投加，離心泵流量為10 m3/h。投加管路上裝有電磁流量計，控制加藥泵的停止。攪拌完成后，板框壓濾機開始工作進料，攪拌時間約為20 min 左右。

3.3 污泥脫水機房

污泥脫水機房設(shè)計尺寸為：長為40.0 m，寬為20.0 m，高為10.8 m。污泥脫水機房內(nèi)放置三套過濾面積為400 m2的高壓隔膜板框壓濾機及其他配套設(shè)備。濾板材質(zhì)為聚丙烯，板框壓濾機循環(huán)周期3.5 h，板框壓濾機在脫水過程中分為進料、壓榨、吹風。進泥時間2 h，之后需要1.5 h，工作流程如下。

進料：經(jīng)過調(diào)理后的污泥通過六臺高低壓進泥泵進泥，低壓進泥泵（流量Q=100 m3/h，壓力P=0.6 MPa） 先工作，低壓泵進泥完成后高壓泵（流量Q=30 m3/h，壓力P=1.2 MPa）開始工作。在污泥泵入板框壓濾機的過程中，隨著泥餅的逐漸形成，板框壓濾機內(nèi)壓力逐漸增高，進料壓力達到1.2MPa 后，需要恒壓進泥一段時間，系統(tǒng)中壓力通過壓力變送器控制。進泥之后進入壓榨狀態(tài)。在進料過程中，濾液從四個暗流孔排出，濾板間滲出的漏液被翻板接住，通過兩側(cè)的小槽排出。

壓榨：壓榨時壓榨泵（流量Q=8 m3/h，壓力P= 1.86 MPa）啟動，將清水注入隔膜板的膜腔內(nèi)，隨著膜腔逐漸充滿清水，將板框壓濾機內(nèi)所形成的泥餅壓縮、變薄，泥餅內(nèi)的水分進一步被擠出，恒壓壓榨一段時間，壓榨程序結(jié)束，排液閥門打開，膜腔內(nèi)的清水自動回流到壓榨水箱內(nèi)。

吹風：隨著壓榨的結(jié)束，反吹風自動閥門和回流閥門打開，氣罐內(nèi)壓縮空氣從推板端迅速吹入板框壓濾機的中心進料孔，將其中的料漿吹回。

卸料：吹風結(jié)束后，翻板打開，油缸帶動推板退到最后端，拉板小車開始進行取拉板動作，將濾板逐塊拉開，腔室中形成的泥餅在拉取板時通過重力落下，泥餅通過皮帶機送至污泥堆棚[5]。

4 結(jié)語

本項目剩余污泥及化學污泥經(jīng)排泥泵輸送進入污泥濃縮池進行濃縮，降低含水率后進入污泥均質(zhì)池調(diào)理，再通過污泥進料泵將污泥送入高壓隔膜板框壓濾機系統(tǒng)，脫水后的污泥含水率可以達到低于60%，經(jīng)輸送機送至污泥堆棚中短暫停留，由污泥車外運處置。本工藝路線技術(shù)成熟，經(jīng)濟合理，既能滿足污泥外運處置的要求，又能降低污水處理廠的運營成本。本項目的污泥深度脫水系統(tǒng)設(shè)計對其他類似項目具有較大參考和借鑒的意義。