凈水廠排泥水處理工藝設計

馮麗梅

（甘肅甘蘭水利水電勘測設計院有限責任公司，蘭州730000）

我國凈水廠排泥水的處理和處置工作起步較晚，1990年以前幾乎一片空白。凈水廠排泥水直接排入江河、 湖泊或附近其他水域， 對環境造成一定污染，隨著我國環境保護事業的不斷發展，凈水廠排泥水的處理和處置工作受到越來越多的重視。

1 干泥量確定

凈水廠排泥水主要由絮凝、 沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水組成，占水廠總產水量的4%～7%。凈水廠排泥水處理規模是由處理系統的干泥量決定的。干泥量的計算方法很多，根據GB50013—2018《室外給水設計標準》的規定，設計干泥量可按式（1）計算：

式中 K0為水廠自用水系數；C0為原水濁度設計取值（NTU）；K1為原水濁度單位NTU與懸浮物SS單位mg/L的換算系數；D為藥劑投加量（mg/L）；K2為藥劑轉化成泥量的系數；Q為原水流量（m3/d）；S為干泥量（t/d）。

英國水研究中心《污泥處理指南》 中提出的公式，如式（2）。

式中 S為干泥量（t/d）；T為原水濁度（NTU）；E為原水色度（度）；D為鋁鹽投加量（以Al2O3計，mg/L）；Q為水廠設計規模（m3/d）。

式（1）在實際運行中需搞清楚濁度與SS的對應關系， 有條件時應對濁度與SS檢測對比后進行相關分析，得出濁度與SS的相關分析。在無實驗資料時，一般取K1=1.0～1.2。 式（2）需搞清楚原水的濁度與色度。

2 排泥水處理系統工藝流程

凈水廠排泥水處理系統一般包括調節、濃縮、脫水3道工序組成。 工藝流程如圖1。

圖1 凈水廠排泥水處理系統工藝流程

濾池反沖洗廢水和沉淀池排泥水都是間歇排放，設置調節池可使后續構筑物負荷均勻，有利于后續構筑物的正常運行。

濾池反沖洗廢水一般濃度較低， 平均含固率僅0.02%～0.05%，如考慮反沖洗廢水回用，還應考慮生物安全性及鐵、錳等金屬離子富集因素。

沉淀池排泥水一般含水率在98%～99.9%， 因此需進行濃縮處理，以提高污泥濃度，減少污泥體積，減輕后續污泥脫水機的負荷。

濃縮后的污泥含水率還是很高， 需進一步脫水形成泥餅后外運。當采用機械脫水時，需投加高分子絮凝劑或石灰。

濃縮池產生的上清液可回流至反沖洗廢水調節池。脫水機產生的濾液因含有高分子絮凝劑，不能直接排放至凈水廠廠區排水管網， 可回流至排泥水調節池循環處理。

3 某水廠排泥水系統設計

甘肅碌曲某水廠設計規模1.6萬m3/d，自用水系數取0.05，采用網格絮凝、斜管沉淀、自動曝氣復合介質精濾機（以下簡稱“精濾機”）做為凈水工藝，根據水質監測資料，確定本次設計的原水濁度為100NTU，藥劑投加量30mg/L。 采用式（1）計算干泥量，其中K1取1.2，K2取0.584（AlCl3分子式78，Al（OH）3分子式133.5，78/133.5=0.584），計算得本工程干泥量2.3t/d。

3.1 反沖洗廢水調節池

反沖洗廢水調節池接納和調節精濾機反沖洗廢水及濃縮池上清液。 本工程設計3臺精濾機，單臺處理水量250m3/d。 由于精濾機為自動虹吸反沖洗，反沖洗頻率和水量受進水濁度和濾料年限的控制，設計按最不利情況考慮， 即3臺精濾機同時進行反沖洗，單次反沖洗時間為10min，則一次反沖洗水量Q1=250/60×10×3=125m3，濃縮池上清液Q2=345m3/d，故反沖洗廢水調節池的有效容積為470m3，為地下式鋼筋混凝土結構。 池內設潛水攪拌機1臺，N=7.5kW，為使反沖洗廢水調節池的水連續均勻提升至水廠前端，設潛水排污泵2臺（1用1備），Q=20m3/h，H=16m。

3.2 排泥水調節池

排泥水調節池接納和調節沉淀池排泥水和脫水機濾液。排泥水調節池的容積受排泥頻率和時序影響較大，容積不易確定，因此本設計按儲存1d沉淀池排泥水計算排泥水調節池容積。沉淀池排泥水含水率一般在98%～99.9%，沉淀池下部設有錐形泥斗，有一定的調節和濃縮功能，因此本次設計取沉淀池排泥水含水率為99.5%， 故排泥水調節池容積V=2.3/0.5%=460m3。排泥水調節池分為2格，并聯運行，每格池內設潛水攪拌機1臺，N=4.0kW，整池設潛水排污泵3臺（2用1備），Q=40m3/h，H=12m，將排泥水提升至污泥濃縮池。

3.3 污泥濃縮池

機械脫水要求進泥含固率在2%以上， 排泥水調節池污泥含水率遠小于2%，必須進行濃縮。 濃縮分為重力濃縮和離心濃縮，離心濃縮耗能較多，且日常運行和維護較麻煩，所以本次設計采用重力濃縮。 設計輻流式濃縮池1座，液面負荷取0.4m3（m2·h），計算得出濃縮池直徑8m，有效水深5m。濃縮池上清液排至反沖洗廢水回用水池，底泥由螺桿泵提升至污泥脫水間。

3.4 污泥脫水間

由于本工程用地比較緊張， 故將污泥脫水間設計在凈水車間的附屬房屋內。 凈水廠污泥脫水機一般有離心脫水機、帶式脫水機和疊螺式脫水機。離心脫水機因占地較大、耗能較多，在中小型水廠中應用不多；凈水廠污泥親水性較強， 使用帶式脫水機往往擠壓不成泥餅，跑泥現象嚴重，故帶式脫水機在凈水廠中應用也較少，本次設計采用疊螺式脫水機。濃縮后污泥含水率小于等于98%，按干泥量2.3t/d，計算得出污泥脫水機進泥量115m3/d，污泥脫水機每天運行16h，則進泥螺桿泵流量Q=115/16=7.2m3/h， 疊螺式脫水機處理量為90～150kgDS/h， 污泥脫水間還設計脫水機絮凝劑投加系統，絮凝劑選擇PAM，投加量為污泥干重的0.3%。

4 結語

（1）凈水廠排泥水處理規模受原水濁度和絮凝效果影響較大，確定規模時除應考慮年平均濁度外，還應對汛期高濁度時的持續大泥量給予高度重視，考慮應急排泥措施。

（2）排泥水處理系統一般包括調節、濃縮、脫水三道工序組成， 選擇處理流程時應結合凈水廠用地限制、污泥含水率等因素，合理確定排泥水處理流程。

（3）凈水廠污泥相對污水廠污泥對環境的危害較小，但也不應忽視，最終的處置應實現資源化。