鄉鎮污水處理廠剩余污泥深度脫水處理工程實例探討

余 倍，羅 麗，陳小奇

(湖南中車環境工程有限公司，湖南 長沙 410000)

1 引言

隨著國家對生活污水處理要求的不斷提高，從原來的城市污水處理廠逐步推廣到鄉鎮級別的污水處理廠。近年來鄉鎮級的污水處理廠建設速度加快，規模不大，但是總量很多。據住房和城鄉建設部統計，截至2016 年底，我國縣級以上污水處理廠的數量3976 座，日處理能力達1.7 億m3，城鎮污水處理廠興建以及污水處理能力和處理率都呈現大幅度增長態勢[1]。前期污泥脫水系統多為疊螺式或離心式污泥脫水機，脫水效率不高，脫水后仍有80%～85%含水率[2]。脫水污泥的體積仍較大，且位置較散，離已建成的填埋場較遠，運距較長。污泥調理脫水至含水率60%以下后具有巨大的減容效果，在進一步處置之前降低污泥含水率可以極大降低資本投入與運輸管理費用[3]。且目前垃圾填埋場已近飽和，干化焚燒等處置形式正在興起，焚燒工藝對進場污泥提出了更嚴格的要求，含水率需60%甚至50%以下[4,5]。根據柯賢成、錢林[6]等研究高壓隔膜板框壓濾機污泥深度脫水技術可使污泥含水率降低60%及以下，適合小型污水處理廠產生的剩余污泥脫水處理。

正是在這種情況下，提出了僅需投加PAC作為調理劑，不需要投加石灰和PAM有機高分子化合物的小型高壓隔膜板框式壓濾機，用于處理鄉鎮污水處理廠等產生的小規模剩余污泥的處理[7]。此小型高壓隔膜板框壓濾機污泥深度脫水技術能夠滿足國家對污泥減量化、穩定化、資源化[8]等要求。

2 項目介紹

本項目為云南省澄江市某鄉鎮污水處理廠污泥脫水系統改造工程，該鎮區污水處理廠污水處理量5000 m3/d及周邊鄉鎮分散式污水處理設備污水量1230 m3/d，共計6230 m3/d，產生含水率99%的剩余污泥82 m3/d，絕干量污泥0.82 t/d。原污泥處理系統采用污泥調理罐+疊螺污泥脫水機，處理后污泥含水率為80%～85%。經過應用PAC作為調理劑并引進小型高壓隔膜板框式壓濾機污泥深度脫水技術，運行6 個月的結果表明：PAC作為調理劑+小型高壓隔膜板框壓濾機污泥深度脫水技術可使污泥含水率由99%降至60%，濕污泥重量由82 t/d降至2.05 t/d，污泥減量率達97.50%，符合衛生填埋等處置的要求[9]。

3 工藝流程及原理

污泥脫水工藝流程見圖1。

圖1 污泥脫水流程

3.1 污泥儲存系統

污水處理廠二沉池剩余污泥通過污泥泵輸送至污泥儲池，在污泥儲池進行初步濃縮，上清液外排，底部污泥泵入污泥調理罐。

3.2 污泥調理系統

污泥調理系統采用連續運行方式，含水率99%的污泥進入污泥調理罐，投加PAC溶液，機械攪拌后充分反應，改變污泥絮體原有結構，絮凝形成較大顆粒，以利于泥水分離。

3.3 污泥壓榨系統

調理改性后污泥，由低壓污泥泵打入高壓隔膜板框壓濾機，經過進料—壓榨—反吹—卸泥—濾布清洗5 個工序后，污泥含水率由99%降至60%，最后通過皮帶輸送機直接輸送至污泥運輸車上，脫水系統進入下一個壓濾周期。

4 主要設備參數

4.1 污泥轉移泵

含水率99%污泥，類似清水，采用無堵塞污泥泵，共2 臺，輸送量均為25 m3/h，最大功率7.5 kW。

4.2 污泥調理系統

污泥調理改性系統設置1 個反應罐：有效容積均為5.0 m3，拌罐攪拌器采用槳葉式，轉速100 rad/min。

配套1套加藥裝置：有效容積均為2.0 m3，拌罐攪拌器采用槳葉式，轉速100 rad/min。只需投加PAC，無需投加PAM和石灰。

4.3 污泥進料泵

據壓濾機工作特點，進料、升壓、保壓過濾的特點，采用專門的污泥泵。此泵進料升壓時間短、通量大、保壓過濾功率低，壓力波動小，節約時間提高效率。額定出口壓力為0.7 MPa，流量25 m3/h。

4.4 壓榨水泵

污泥壓榨系統是利用高壓水流的壓力擠壓濾板間的隔膜，進一步降低濾餅的含水率。采用高壓離心泵，額定出口壓力為1.6 MPa，流量5 m3/h。

4.5 清洗水泵

一個壓榨周期完成后，在卸料后需要采用清水沖洗濾布表面以恢復其通水量。清洗水泵額定出口壓力為0.5 MPa，流量40 m3/h。

4.6 高壓隔膜壓濾機

本項目采用的高壓隔膜壓濾機，改變傳統的濾板序批拉開的開板方式，所有濾板一次性全部打開，開板時間節省90%以上，整個開板時間2 min；用主動泥布分離的卸泥方式，卸泥時間縮短到1 min以內；采用整組濾板同步清洗，整個清洗過程為1 min。整個過濾周期1～1.25 h，極大地提高了過濾效率。壓濾機的過濾面積：40 m2，液壓泵功率18.5 kW。

4.7 空氣壓縮機

本項目采用螺桿空壓機，提供系統反吹及儀表的氣源，額定出口壓力為0.8 MPa，流量1.1 m3/min。

5 運行效果及經濟性分析

5.1 污泥處理后實物對比

原脫水工藝采用以PAC+PAM為調理劑加污泥疊螺脫水機，投加10%PAC、0.4%PAM(絕干污泥計)[10,11]。調理后脫水后，污泥含水率為80%，部分污泥表面有明顯的水跡，出泥照片見圖2。

圖2 改建前污泥脫水污泥實物

采用高壓隔膜板框壓濾機，投加10%PAC(絕干污泥計)調理后，脫水后污泥含水率由99%降至60%，泥餅厚度約為8 mm，污泥表觀干燥、薄而脆，脫水后污泥實物見圖3。

圖3 改建后污泥脫水污泥實物

5.2 運行成本對比分析

本項目處理量為含水率為99%污泥約82 m3，絕干污泥量為0.82 t/d，直接費用為藥劑、電耗、維護費[12]三項，費用對比分析見表1。

表1 污泥處理直接費用對比

本項目處理量為含水率為99%污泥約82 m3，絕干污泥量為0.82 t/d，經過兩種處理方式后，污泥的最終產量對比分析見圖4。

通過圖4可以得出，采高壓隔膜板框壓濾機的運行費用為780 元/d，疊螺式污泥脫水機的運行費用為911 元/d。改為高壓隔膜板框壓濾機后，每天可節省運行費用約131 元。

圖4 污泥處理直接費用對比

5.3 處置成本對比分析

本項目處理量為含水率為99%污泥約82 m3，絕干污泥量為0.82 t/d，經過兩種處理方式后，污泥的最終產量及處置費用對比分析見表2。

表2 污泥的最終產量及處置費用對比

通過表2可以得出，采高壓隔膜板框壓濾機處理后污泥的最終產量減少了1/2，外運處置費用僅為疊螺式污泥脫水機的50%，每天可節省外運處置費用約512.5 元。

6 結論

污泥的深度脫水減量化對污泥的運輸處置具有重要意義，實踐經驗證明，PAC為調理劑并引進小型高壓隔膜板框壓濾機污泥深度脫水技術對污泥含水率的進一步降低具有顯著效果，脫水后污泥含水率可降至60%，減容明顯，且運行費用、處置費用均低于原疊螺式污泥脫水系統，具有明顯的經濟優勢。本工藝無需投加常規污泥深度脫水系統需要的石灰和PAM有機高分子絮凝劑[14]，可減少15%～30%左右的藥劑雜質造成的污泥增量[15]及相關的設備費用，此外該工藝具有布局緊湊、占地面積小；處理周期短，運行效率高；泥餅厚度薄含水率低，處理效果好；運行穩定、自動化程度高，可無人值守；運行處置費用低等優點，可作為鄉鎮污水處理廠剩余污泥深度脫水處理方案的首選項，同時也可為類似項目提供借鑒參考。