談凈水廠排泥水處理工程設計與應用

劉乃力 晉亞太

(臨汾市自來水有限公司，山西 臨汾 041000)

1 凈水廠運行現狀

1.1 現狀概況

臨汾市自來水有限公司龍祠水源凈水廠坐落在市區西南，其水源為呂梁山東簏西平山腳下的龍子祠泉排泄形成的地表水，設計取水量為8.64萬m3/d，現狀供水量約6.92萬m3/d，凈水廠處理工藝以去除Ca2+，Mg2+為目的，供水系統擔負臨汾市城市供水的主要任務。

目前，臨汾市凈水廠生產工藝流程見圖1。

工藝流程說明：如圖1所示，原水經輸水管道進入凈水廠的兩組澄清池，在其中一組澄清池投加石灰溶液和PAC溶液以降低暫時硬度，出水進入原有濾池；另一組澄清池不投加任何藥劑，只進行澄清后進入新建濾池，兩組濾池的出水進入清水池混合，其pH值、硬度及濁度均可達標，經加氯消毒后進入城市供水管網。

1.2 現狀分析

凈水廠在水軟化處理過程中加入了石灰和PAC進行pH值的調節和混凝，故在澄清池排泥水以及濾池反沖洗水中懸浮物含量很高。目前臨汾市政府對汾河流域6 km范圍進行景觀環境處理，原汾河水經過暗渠流到城市下游，因此凈水廠在水處理過程中產生含大量固體懸浮物(主要是石灰廢液)的排泥水，會對暗渠造成淤塞，同時根據國家標準GB 3838地面水環境質量標準要求，凈水廠排泥水對環境存在一定污染隱患，故對凈水廠排泥水采取回用水處理。

2 工程設計規模、水質和廠址選擇

2.1 設計規模

工程設計處理能力為1 900 t/d。其中，澄清池排泥水為400 t/d；濾池反沖洗水為1 500 t/d。

2.2 設計進水水質

工程設計進水水質資料如下：

澄清池排泥水懸浮物含量最高達到38萬mg/L，最低在1萬mg/L，平均在10萬mg/L。具體測試數據如表1所示。

表1 進水水質測試數據

雙閥濾池反沖洗排泥水的濁度在520 NTU左右，D型濾池反沖洗排泥水的濁度在138 NTU左右，懸浮物含量在500 mg/L左右。

2.3 設計出水水質

上清液和產水能夠滿足澄清池進水條件并對澄清池出水水質不造成影響。

2.4 廠址選擇

凈水廠沒有給排泥水處理工程預留空地。經過實地調查，排泥水處理廠選擇在凈水廠西圍墻內，占地10畝，平面總圖布置如圖2所示。

3 工藝確定

3.1 工藝選擇原則

工程設計上在考慮排水系統現狀、廠區地形及地質、溫度、排泥水量、水質、排放標準、設備等的基礎上綜合考慮工藝的可靠性、成熟性、適用性、去除污染物的效率、投資省、操作管理簡單、運行費用低等多因素，選擇最優的工藝方案。

3.2 工藝分析

凈水廠采用石灰軟化工藝用于去除部分原水中的總硬度，構筑物選型為處理能力1 000 t/時的機械攪拌澄清池標準圖。原水總硬度為540 mg/L左右，經過石灰軟化后處理水總硬度降低到340 mg/L左右。原水渾濁度常年在5 NTU左右，排泥水主要成分為碳酸鈣。

凈水廠澄清池的排泥水為軟化水污泥，同國內其他凈水廠的絮凝污泥(只投加混凝劑、在絮凝池沉淀池去除渾濁度而產生的污泥)相比，具有較穩定、純度高、密度大，污泥脫水相對簡單、容易的特點。

凈水廠排泥水處理系統工藝流程由調節、濃縮、脫水和處置四道工序組成。

3.2.1調節工序

1)凈水廠澄清池排泥設計。

a.排泥池最高液位的確定，應滿足澄清池排泥水能重力流至排泥池。不考慮設置排泥泵(即無法滿足重力流時依靠加壓泵運行)。

b.排泥池入流是間歇的，每日固定2次～3次，量和質較均勻。

c.排泥池容積不小于澄清池一日的排泥量。若確實受場地限制，可以減小容積，多余污泥可以在排泥池中溢流口或從澄清池放空管(大排泥管)排走。

d.排泥池個數或分格數不宜少于2個，按同時工作設計，并能單獨工作，分別泄空。凈水廠澄清池一次排泥量以200 t計，2次/d，排泥池容積可以設計為400 m3，或者兩個200 m3排泥池，分別接納每次的排泥水，便于沉淀濃縮，兩池之間也可設置連通，即可單獨或整體運行，設計時須根據實際面積靈活確定。

e.設計放空管，用于檢修時放空。

f.采用浮動槽排泥池時，滿足其設計的要求，如宜采用中心進水幅流式濃縮池、池底坡度、浮動槽上下浮動范圍等。

2)凈水廠濾池反沖洗水設計。

凈水廠濾池反沖洗水包括D型濾池和雙閥濾池的反沖洗水，濾池每天反沖洗一次，每次反沖洗水量約150 m3，濾池反沖洗水調節池可以設計為150 m3兩座，有利于反沖洗水的調節。

濾池反沖洗水經過調節后，經提升均勻和進入澄清池的原水混合，繼續后續的絮凝沉淀過濾，這樣組成內循環，可以節省水資源，而且反沖洗水含有一定懸浮物，有利于澄清池中絮凝沉淀過程吸附架橋，可以節省藥劑投加量。

3.2.2濃縮工序

凈水廠軟化水污泥，具有其他同行業排泥水處理無法比擬的優越條件，污泥濃度較高，排泥時間及周期固定等，相應的濃縮工序變得簡單，有時可以省略濃縮池、藥劑混合槽等工序。

重力濃縮池停留時間較長，容積較大，但對水量和泥量的變化有一定調節作用，且運行費用低，因此目前在污泥處理中主要采用重力濃縮池。

3.2.3脫水工序

濃縮后的污泥要進行脫水，使污泥減少水分，便于最終處理。1)利用板框壓濾機脫水。板框壓濾機能提供較大的過濾壓力，脫水效果好，濾餅含固率高，濾液較清，固體回收率高，日常運行耗能低，對需要進一步干燥和焚燒的污泥可以降低燃料消耗，是無加藥脫水工藝的首選，有紀錄板框壓濾機對加石灰(是調節污泥pH、用于產生較干的濾餅，而非軟化水污泥)的污泥進行處理，然后熱風干燥的事例。缺點是周期性間斷工作，產率低，占地面積大，基建及設備費用高等，國內采用較多。2)脫水機房中的設備選擇。為間歇式加壓過濾的壓力過濾設備。濃縮后的污泥用投料泵輸入壓濾機的每個濾室，在壓力作用下，以過濾的方式透過濾布達到固液兩相分離的目的。適用于濃縮和脫水均不加藥處理的工序，日常運行費用低，在我國使用較多。但為了進一步保證進機污泥濃度，一般要投加絮凝劑和石灰，以保證較好的脫水效果，凈水廠凈化工藝有投加石灰的系統，則具有一定的優勢，缺點：容易堵塞濾布及管道。

3.2.4污泥處置

污泥處置是凈水廠排泥水處理基本工序調節、濃縮、脫水、處置的最后一道工序，分為陸地填埋和有效利用。凈水廠的污泥主要是石灰軟化產生的，主要成分為輕質碳酸鈣。輕質碳酸鈣可用作橡膠、塑料、造紙、涂料和油墨等行業的填料；廣泛用于有機合成、冶金、玻璃和石棉等生產中；還可用作工業排泥水的中種劑、胃與十二指腸潰瘍病的制酸劑、酸中毒的解毒劑、含SO2廢氣中的SO2消除劑、乳牛飼料填加劑和油毛氈的防粘劑；也可用作牙粉、牙膏及其他化妝品的原料。所以經處理后的脫水污泥可根據實地情況，經過適當處理后進行有效利用。

3.2.5凈水廠排泥水流程說明

完全依據排泥水設計要求進行設計。凈水廠排泥水—排泥調節池—濃縮池—脫水工序。

3.3 實施改造工藝

根據現場的考察分析及現有的排泥水處理的方式方法，推薦以下處理工藝：方案：澄清池排泥水與濾池反沖洗水進入各自的調節池，澄清池排泥水進入濃縮池進行濃縮，將上清液有效回流入濾池反沖洗調節池，一同回流入凈水廠澄清池，污泥經過濃縮后脫水排放或回用。工藝流程圖見圖3。

4 結語

從各方面看，工程主要針對凈水廠的排泥水進行處理，在處理的過程中有兩部分水的回用，一部分澄清池的排泥水經調節濃縮后將上清液及脫泥水回用到供水處理系統中；另一部分濾池的反沖洗水直接回用于供水處理系統中，這兩部分水水量約1 800 m3/d，按照臨汾市的水價估計，原直接排放的這部分水可以直接產生的經濟利益近20萬元。

凈水廠排泥水處理工程是一項保護環境、建設文明衛生城市，為子孫后代造福的公用事業工程，其效益主要表現為社會效益。本工程實施后，可有效地減輕當地的水污染問題，起到改善周邊環境、提高衛生水平、保護飲用水水源，保護身體健康的作用。同時，該項目的建設，可改善當地投資環境，使工業企業不會再因水污染而影響發展，促進當地經濟發展。