污泥板框車間藥劑優化及相關研究

1 污泥脫水車間概況

某污水處理廠一廠設計水量10×104m3/d，二廠設計水量15×104m3/d，兩廠共用一座污泥脫水車間。兩廠收水范圍主要為主城區生活污水。污泥采用“預機械濃縮+深度板框壓濾脫水”，壓濾后污泥含水率為約60%。日處理污泥規模240t（含水率60%）。工藝流程如1。

1.1 污泥脫水系統組成

該污泥脫水車間主要設備：3 臺污泥提升泵 (Q=120m3/h，H=13.5m，N=10kW) 將污泥提升至8臺帶式預濃縮機(Q=60m3/h，N=2.2kW)，同時配置3 套陽離子聚丙烯酰胺自動投藥裝置，配置濃度為千分之一。每天大約用180kg。預濃縮后污泥進入污泥濃縮池，通過3 臺污泥泵注入調理池。污泥泵參數（Q=125m3/h）。6 座調理池配置6 臺攪拌機（D=1500mm，P=15kW）。3 座30m3生石灰儲罐，2 個15m3氯化鐵加藥罐。兩套加藥磁力泵加藥（Q=1～5m3/h）。調理后污泥通過6 臺污泥投料泵（Q=70m3/h，H=30～80m，N=37kW）輸送至6 臺板框壓榨機壓榨。壓榨機參數：Q=50t/d，T=16h，N=14.1kW。壓榨機配置三臺清洗泵（Q=12m3/h，H=400m，N=30kW），6 臺壓榨泵（Q=25m3/h，H=160m，N=18.5kW），兩臺空壓機（Q=1～5m3/min）。壓榨后泥餅通過皮帶傳送進入污泥堆棚，然后再運送至垃圾填埋場。

1.2 污泥深度脫水原理

首先將99%的含水率剩余污泥經過投加高分子有機絮凝劑陽離子PAM，在預濃縮皮帶機上進行預濃縮，含水率降為95.5%，儲存于污泥濃縮池內。預濃縮污泥送至綜合調理池。該廠共6 座污泥調理池，每座70m3。結合我廠污泥特性，每座70m3的調理池投加三氯化鐵0.2t 進行無機絮凝，在調理池內混合攪拌反應20min，然后再向每座調理池投加0.7t 生石灰，反應時間1.5h 左右，pH 值約為13。利用生石灰強堿、發熱溫升使微生物細胞壁破裂，細胞內部的結合水游離出來，并調整pH，降低污染物的活性，固化穩定重金屬，便于板框壓榨脫水。

2 使用生石灰作調理劑給生產帶來的負面影響

2.1 藥劑成本偏高

2.1.1 生石灰藥耗

每座調理池體積70m3，含水率為95%預濃縮污泥。冬天調理池每座每次需投加生石灰800kg，夏季需投加生石灰600kg。根據污泥濃度及生產需要調整污泥產量。平均每月生產60%含水率泥餅3600t，平均每月需投加生石灰約330t。每噸生石灰單價為750 元。每月生石灰費用24.75 萬元。

2.1.2 三氯化鐵藥耗

每座調理池體積70 m3，含水率為95%預濃縮污泥，冬天調理池每座每次需投加三氯化鐵440kg，夏季需投加三氯化鐵290kg。平均每月需投加三氯化鐵175t。每噸三氯化鐵單價為250 元。每月三氯化鐵費用4.38 萬元。

2.1.3 預濃縮陽離子聚丙烯酰胺藥耗

預濃縮每月使用陽離子聚丙烯酰胺約4t，單價21000 元/t，合計8.4 萬元/月。

以上三項藥劑合計每月費用為37.53 萬元。

2.2 維修費用偏高

調理后污泥易堵塞污泥投料泵、腐蝕設備。平均每月維修、保養、更換濾布費用約4 萬元。

2.3 疏通費用偏高

壓榨濾液和預濃縮污水流入污水排水管道后，容易在管道內壁結垢，1 年以后管徑變細，流速不暢甚至堵塞管道，且結垢硬度較高，必須進行高壓疏通。每個臺班2.5 萬元，疏通一次費用約3 萬元。

2.4 污泥運費偏高

由于泥餅含有生石灰，無法做有機肥，只能運至垃圾填埋場填埋。每噸60%含水率污泥運至垃圾填埋場運費及填埋費用為50 元/t，每月產泥量為3600t，合計污泥運費為18 萬元/t。

2.5 污泥車間直接生產成本

每月藥劑費37.53 萬元，電費8 萬元，污泥外運費18 萬元，維修費4 萬元，人工費6 萬元（共16人）。每月處理污水750 萬t，折合噸水成本0.098 元。

3 尋找替代生石灰藥劑

鑒于以上幾種負面影響，著手尋找替代生石灰、三氯化鐵的藥劑，經過多次試驗，對比分析生石灰+三氯化鐵、粉煤灰+硫酸亞、粉煤灰+雙氧水、復合藥劑四種方案，運行一個月總結污泥含水率和每臺板框機進泥量，結果表明：①藥劑選用每座調理池投加600kg 粉煤灰+150kg 硫酸亞鐵。壓榨第一周，泥餅剝離效果滿足要求，含水率在58%左右。但隨著時間的延長，含水率逐漸升高，泥餅剝離效果逐漸變差，一個月后泥餅無法剝離。拆卸一塊濾布發現硫酸亞鐵在濾板空隙處結晶堵塞濾板，致使濾板和濾布之間空隙變小，透水性變差，泥餅粘連濾布，導致無法剝離，因此該組藥劑方案不適合。②每座調理池投加600kg 粉煤灰+150kg 雙氧水，每臺板框機進泥量是其它方案的1/2，泥餅厚度減少1/2，即產量較少1/2，同樣不能滿足生產需要。③每座體積70m3調理池投加復合藥劑（成分主要為聚鋁、聚丙烯酰胺絮凝劑等高分子聚合物）240kg，污泥含水率59%，板框進泥量58m3，運行效果最為理想。

4 藥劑改進的效果

4.1 污泥進一步減量

調理池投加生石灰，平均每月使用330t，折合60%含水率污泥，每月除正常產生的污泥外多產生固體廢物825t，用復合藥劑替代生石灰后，污泥可以進一步減容約20%。

4.2 節省污泥外運費

復合藥劑替代生石灰后，壓榨泥餅經過粉碎可以直接用皮帶輸送機輸送至污泥腐熟車間，堆肥發酵，做成成品后售出，節省了污泥外運費。即每月可以節省18 萬元運費。

5 制作生態有機肥

藥劑改良后，在污泥堆棚一側建立一座污泥翻拋車間，用于污泥堆肥發酵。發酵車間工藝流程如下：智能翻拋車間設計日處理總規模為240t（含水率≤60%）污泥，用于處理第一、第二污水處理廠板框車間運行過程中產生的泥餅。

污泥好氧發酵是一種無害化、減容化、穩定化的污泥綜合處理技術，亦稱好氧堆肥技術。該發酵系統由多個工序組成：自動布料系統、曝氣系統、自動出料等，工藝流程如圖2。

自動布料系統：從專用粉碎機處理過的泥塊與輔料（秸稈粉、蘑菇渣、花生殼粉、稻殼等）、菌劑（放線菌、酵母菌、絲狀真菌、和芽孢桿菌等）直接倒入料斗里，輸送設備能自動將物料輸送到發酵車間，將污泥平鋪到發酵車間布料區，物料堆放2m 高，無需裝載機人工堆砌，人不用進入發酵車間。

曝氣系統：曝氣裝置，是為了好氧發酵污泥，給污泥提供氧氣，加之翻拋機對物料的破碎攪拌功能，使物料更充分的與氧氣接觸，污泥發酵腐熟更均勻、有機肥的質量更穩定。

出料系統：發酵處理后含水率低于40%的污泥，由智能布料排料系統出料裝車。

在發酵車間里，按照每噸60%污泥添加0.5t 糠醛渣（單價185 元/t），再添加7～10kg 菌劑（單價4.5 萬元/t），在腐熟車間用翻拋機翻拋發酵。最后做成生態有機肥，成品出廠價以1200 元/t 售出，市場零售價約1900 元/t。很好地利用了生活污泥中的N、P、K 資源，實現了污泥的商業價值。

6 技術經濟分析及結論

根據實際運行情況合理調整生產運行工藝，并進行調理劑優化改良，用復合藥劑替代生石灰，充分利用生活污泥中N、P、K 含量，添加菌劑腐熟發酵做有機肥，利用其商業價值的同時實現了污泥的無害化、資源化。通過合理調整工藝及改良藥劑，污泥車間直接生產成本從噸水0.098 元降至噸水0.056 元。因此，污泥車間是污水處理廠一個重要的技術經濟車間。