污水處理廠污泥處理方式分析

中鐵上海工程局集團市政環保工程有限公司 劉傳

“十四五”時期，我國生態文明建設進入了以降碳為重點戰略方向、推動減污降碳協同增效、促進經濟社會發展全面綠色轉型、實現生態環境質量改善由量變到質變的關鍵時期。城鎮污水廠的污泥是指處理污水所產生的固態、半固態及液態的廢棄物,是一種由有機殘片、細菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復雜的非均質體。污水經過處理之后產生的污泥有毒成分和有害物質較多，不僅會對周圍水質造成影響，還會對地質產生影響，因此污水處理廠污泥處理亟待加強。污泥中污染物的主要成分主要為漂浮物、沉淀物、顆粒物、化學藥劑和其他活性物質。在此過程中，污染物不斷堆積，形成難以處理的頑固性污泥。為了進一步處理污泥，本文著重研究污水處理廠污泥處理工藝及技術，為污水處理廠的技術提升提供幫助。

一、污水處理廠污泥處理工藝及技術分析

（一）污水處理廠污泥處理現狀

城鎮污水處理廠污泥產生量較大，根據污水處理廠規模的大小，污水處理廠產生的污泥分別為 30t/d、50t/d、70t/d、100t/d不等。分析目前常用的污泥處理工藝，污泥日處理量較少，通常包括污泥填充、覆蓋、壓實，等多個工序，并將滲濾液進行集中回收，使污泥得到初步處置。此種方式在一定程度上減少了污泥中的有害物質對周圍環境的污染。但是，污泥填埋方式也僅僅是將污染從地上帶到了地下，周圍環境雖然不會受到污染，地下環境卻會受到污染。除此之外，滲濾液集中處理的過程中污泥分解出的氣體并不能及時排放，一旦滲濾液導出，殘留氣體就會成為一個“定時炸彈”，在炎熱的午后發生爆炸，對周圍環境造成更大的影響。由于污泥中含有豐富的有機質與腐殖質，污水處理廠往往利用污泥制作成生態肥，為蔬菜與糧食提供肥料。但是，污泥中的重金屬并不能完全去除，制作成生態肥之后形成的肥料更加不利于蔬菜與糧食的食用。因此，污泥處理中的問題亟待解決。

（二）當前污泥處置工藝問題分析

一般情況下，大型污水處理廠每天產生的污泥量在80t/d至120t/d之間，污泥產量較大。當前污泥處理工藝的問題主要為污泥中鹽分較高，存在病原微生物危害、有機污染物危害、N、P等營養物質危害、重金屬危害。采用當前的污泥處置工藝后，污泥中鹽分較高直接影響了土壤的后續填埋，使周圍植物的養分失衡，甚至抑制周圍植物的生長，嚴重時會直接傷害到植物的根莖，使污泥填埋區域的植物生產率為0。污泥處置之后，病原微生物去除不完全，雖然經過高溫消毒，病菌、病毒、寄生蟲等物質得到消殺，但是仍存在較多的大腸菌、痢疾菌、寄生蟲卵等不易消除的微生物，其對動植物健康成長有害。污泥處置之后，有機蛋白質、苯、氯酚等化合物仍然留存，這些化合物會以農田灌溉、施肥的方式進入到農田養殖環境中，長期累積，對人體造成傷害。N、P等營養物質進入湖泊、水庫等封閉式水體后，水體容易富營養化，藻類快速繁殖，影響水中生物的生長，破壞水生態平衡，使得水質環境變差、水質污染情況嚴重。Mn、Hg、Cd、Ni等原子量較大的重金屬是污泥中最難處理的物質，未完全排除會造成二次污染，影響周圍生態環境。

二、污水處理廠污泥處理技術優化及應用實例分析

（一）項目概述

本文以南部三期污水處理廠擴建工程為例，對污泥處理工藝進行優化設計。南部三期污水處理廠擴建工程主要設置污泥貯池及污泥脫水車間。設計處理規模及處理目標為：污水處理廠擴建規模為50萬t/d，總污泥量為11265.68m3/d，含水率為99.18%，經過濃縮之后污泥含水率為96%，濃縮之后的污泥量為2296.30m3/d，經過脫水之后污泥含水率為80%，脫水后污泥量為459.26m3/d。

（二）污水處理廠污泥處理流程及設計參數

污泥在處理過程中，分別經過污泥貯池、螺桿泵、濃縮機、污泥暫存池、螺桿泵、離心脫水機、污泥柱塞泵、污泥深度處理系統，經過了攪拌、濃縮、脫水、消壓等處理。

如圖1所示，污泥處理過程中使用的成套設備包括污泥濃縮系統、污泥脫水系統、PAM投加系統以及污泥輸送系統等，以及與其對應的污泥濃縮機、離心脫水機、PAM自動溶藥裝置、污泥柱塞泵。其中，污泥濃縮機與離心脫水機成套設備通過主機、液壓站、進泥管壓力變送器對污泥電磁流量進行分析，并通過配電控制箱控制污泥進出量。污泥濃縮機通過濃縮裝置精密地過濾掉污泥中的有害成分，并利用儲氣罐與配電控制箱將污泥中的水分與氣體去除，在儀表控制系統的加持下，使污泥螺桿泵中的螺桿空壓機的風量與板框壓濾機相匹配，在配有隔音罩的條件下，滿足污泥處理噪聲規范。

圖1 污泥處理流程

PAM投加成套設備通過PAM自動溶解裝置將PAM投加到污泥中，使污泥進行自處理，再利用加藥螺桿泵在線稀釋污泥中的有毒有害物質，最后，利用電磁流量計、配電控制箱、儀表控制系統對污泥排出量進行控制。無軸螺旋輸送機的支架和固定使用化學膨脹螺栓，在污泥緩沖池中使用三葉推進式攪拌器，每片葉均可拆卸與安裝。與污泥接觸部分的所有配件的材質均為304不銹鋼，不會受到污泥的腐蝕。在此污泥處理流程的基礎上，本文對污泥處理參數進行了設計，如表1所示。

表1 設計參數

如表1所示，在此設計參數下，本文采用鋼管作為污泥管，鋼管的閥門之間以焊接的方式進行連接，固定在法蘭盤上，使鋼管與閥門之間可以活動。排水管材料為復合材料，金屬管配件、閥門等的連接以橡膠材料的固定圈固定，與板框壓濾機的連接采用其他連接。壓縮空氣管采用不銹鋼管進行安裝，鋼管的連接主要采用電弧焊接，與設備、閥門之間的連接根據實際情況而定。回用管及壓濾機清洗水管材料的強度更高，為了防止管道被污泥腐蝕，本文采用PE管。管道之間的連接處采用先加熱后連接的方式，與設備或金屬管件的連接以螺旋的方式進行連接，使其與板框壓濾機之間的聯系更加穩固。PAM加藥管采用PVC管，并以橡膠圈相連接。

塑料管與金屬管配件、閥門連接。管溝內每隔1.5m處安裝一個管道支架，用來支撐管道重量，在混凝土平臺與鋼平臺下的管道每隔1.5m處安裝一個吊架，并利用螺栓進行固定，管道吊架采用過渡接頭螺紋連接。除此之外，污泥相關管道材料均進行了防腐處理。濃縮機及壓濾機排水管以i=0.01的坡度排向排水點，螺桿泵池以i=0.01的坡度排向排水溝。通過上述管材的處理制作，污泥處理量得以增加，污泥處理效果隨之提升。

（三）污泥處理工藝改進技術

傳統污泥處理工藝以脫N處理為主、反硝化為輔，在污泥處理過程中，需要保證反硝化所需的碳氮比，在處理過程中需要實時監測，運行管理難度較大。

本文對污泥處理工藝進行改進，在脫N處理之前優先進行反硝化處理。在保持原有反應池反應容積不變的條件下，在反應池前端進行微曝氣處理，在前端區域形成一個缺氧區，開始進行反硝化作用，在污泥深度處理系統中，增加了一個混合液的回流循環裝置，為反硝化提供硝態氮。硝化與反硝化是污泥處理過程中的重要部分，無法充分硝化，污染物濃度就會上升，影響污泥處理效果。優先進行反硝化處理的污泥深度處理系統中的內循環是重中之重，它將污染物中的N、SS、P、重金屬等進行消除，并過濾掉污泥中的有害氣體，使污泥的敏感度下降，提高污泥處理效果。對于不同種類的污染物，污泥處理時間也不同，在一天24h的運行時間中，每增加5h，污泥處理效果更進一步。本文選取COD、TN、重金屬等主要污染物作為分析條件，得出污泥排除口污染物濃度變化情況。具體變化態勢如圖2所示，經過污泥處理之后，COD、TN、重金屬等污染物濃度均有所下降。COD在0h至5h時，濃度下降最快，5h至25h時，均處于平穩下降的態勢，因此，在0h至5h時的處理效果最佳；TN在10h至15h時，濃度下降最快，此階段的處理效果最佳；重金屬在20h至25h時，濃度下降最快，此階段的處理效果最佳。無論是COD、TN、重金屬等污染物中的哪一種，在20h左右時，污染物濃度均達到適當排放的標準，污泥處理效果更佳。

圖2 污泥排出口污染物濃度變化圖

（四）應用效果

在上述條件下，本文隨機選取出10個不同處理工程的污泥總量，污泥總量呈增長態勢。在污泥每日最低處理量一致的條件下，利用本文設計的污泥處理工藝對工程中的污泥進行處理，得出污泥每日處理量結果如表2所示。

表2 應用效果

如表2所示，上述10個污泥總量分別代表不同的工程，本文分別在生化池、化學物質沉淀池等區域進行污染物沉淀之后，將污水中的污泥水分進行脫除處理，保證污泥的干燥處理效果。其中，面對較多的污泥總量，污水處理廠的污泥處理存在一個最低量，低于最低量，則無法滿足污泥處理需求。在此條件下，使用本文設計的污泥處理工藝之后，污泥每日處理量增加，均高于污泥的最低處理量污泥處理效果較佳。在污泥總量為11265.68m3/d時，該處理工藝可在一天內處理10962.43m3/d。因此，使用本文設計的污泥處理工藝，污泥處理效率更高、處理效果更佳，符合本文的研究目的。

三、結束語

近些年來，隨著城鎮化高速發展、人口增長，工業、農業、畜牧業排放的污水中，COD、BOD、SS、TN、TP、NH3-N、 重 金屬等污染物濃度持續增加。因此，污水處理廠的污泥處理工藝亟待優化。本文分析污泥處理現狀，提出處理工藝的相關問題，并針對問題對處理工藝進行技術優化。在污泥處理流程與設計參數的優化條件下，改變了污泥的性質，對于污泥的處理具有重要作用。通過本文的研究，污泥處理效果得到提升，更符合我國實際，為人們的良好生活環境提供了保障。

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在城市也稱污水處理廠或污水廠。設在工廠的常稱處理站，出水放入城市排水管道時，處理站實際上是一種預處理設施。廢水處理廠是由多個單元過程組成的復雜系統，各單元過程的費用和效率互相聯系、互相影響，并最終決定整個系統的費用和效率。

在城市也稱污水處理廠或污水廠。設在工廠的常稱處理站，出水放入城市排水管道時，處理站實際上是一種預處理設施。廢水處理的一般目標是去除懸浮物和改善耗氧性（即穩定有機物），有時還進行消毒和進一步的處理。工業廢水的處理側重于油類、懸浮物、重金屬和妨礙城市污水廠運行的或高殘留的有機物的去除或轉化，以及pH值的調整。

城市污水廠的流程依照需要的處理程度和經濟分析確定。通常區分為三級：①一級處理。采用沉淀法，懸浮固體和五日生化需氧量的去除率一般可分別達到60%和30%左右。②二級處理。采用水的生物處理法，懸浮固體和五日生化需氧量的去除率一般都可達到90%左右，采用高負荷率活性污泥法時五日生化需氧量去除率在60%左右。③三級處理。進一步去除二級處理未處理的物質。