城市给水厂排泥水处理工艺设计

李响

摘要：通过设计干泥量的计算方法，确定排泥水处理规模。根据排泥水处理系统工艺流程对排泥水收集、调节、浓缩和脱水工艺进行分析，并对其中排水池、排泥池、浓缩池、平衡池和脱水工艺的设计要点进行总结。

关键词：给水厂；排泥；设计

中图分类号：TU2文献标识码： A

给水厂在生产过程中会产生废水（含泥），若直接排放入江河湖泊之中，将会成为水体污染的重要污染源，且其中含有的泥沙等还会将河床抬高，严重影响江河的航运能力及泄洪能力。但是只要将给水厂的废水进行合理处理，不但可以改善水环境，与此同时还可以回收占水厂供水量 2％～4％的水量，既可以起到保护水源的作用，还可以节约水资源。本文将对给水厂排泥水处理设计进行研究讨论与总结。

一、设计干泥量计算

排泥水处理系统设计首先必须对给水厂日产干泥量进行合理取值，日产干泥量取值的大小决定污泥脱水机械选型的配备和设计、工程总投资和工程的正常运行。

一般条件下，设计干泥量应按照《室外给水设计规范》（GB 50013-2006）中的公式计算：S=（K1C0+K2D）×Q×10-6（1）式中 C0—原水浊度设计取值，NTU；K1—原水浊度单位NTU与悬浮物SS单位mg/L的换算系数，应经过实测确定，据国外有关资料介绍，K1＝0.7~2.2；D—药剂投加量（mg/L）；K2——药剂转化成泥量的系数；Q——原水流量（m3/d）S—干泥量（t/d）设计中需要注意的是，实际工程中投加的铝盐或铁盐投加量D应换算成 AL2O3 或 Fe 量，两种药剂对应的转化成泥量系数 K2 为 1.53 和 1.9[1]。而 K1 应进行试验分析，在条件不足的情况下，可通过对采用相同水源或水系的给水厂泥系统分析确定 K1 取值。

二、排泥水处理规模

根据我国实际情况，《室外给水设计规范》（GB50013-2006）提出排泥水处理系统规模应按能完全处理全年日数的 75%~95%确定，在高浊度较频繁和超量排泥水可排入大江大河的地区可采用下限。因此在确定排泥水处理系统规模时应对原水浊度进行频率分析，选取一定保证率作为设计依据，从而确定公式（1）中的原水浊度设计取值 C0，进而计算出设计干泥量。

三、排泥水处理工艺

沉淀池排泥水和滤池冲洗废水合并处理，给水厂排泥水的两种处理系统：沉淀池排泥水和滤池冲洗废水。沉淀池排泥水的含固率高于滤池冲洗废水的 20-30 倍以上,其悬浮杂质含固率通常均高于 0.3%，滤池反冲洗废水水量往往比沉淀池中排放泥水多,统一处理工艺虽然节省排水池，缩减基建投放和占地,然而沉淀池排泥水受到滤池冲洗废水的过度稀释,这对于污泥浓缩是嫉妒不利的，浓缩池也会因为需要解决的水量大、浓缩成效不好从而需要加大基建投资和占地，所以,排泥池和排水池成为调节设备分建,并极力接近沉淀池和滤池。

四、排泥系统构筑物设计

1、排水池设计

（1）排水池容积宜按大于滤池最大一次反冲洗水量确定。当滤池格数较少时，一般为 1 格滤池反冲洗时的排水量；当滤池格数较多时，应根据滤池的反冲洗时序安排，确定滤池最大一次反冲洗水量，同时应考虑浓缩池上清液排入的水

量。

（2）排水池一般设计为独立的两格，这样方便排水池的清扫以及维修等工作。

（3）排水池有效水深一般为 2-4m，当排水池不考虑作为预浓缩时，池内宜设水下搅拌机，以防止污泥沉积。

（4）当考虑滤池冲洗废水回用时，排水泵流量应尽可能连续、均匀，排水泵台数不宜少于 2 台，并设置备用泵。

（5）考虑到水厂运行时的事故，排水池宜设置溢流管。

2、排泥池设计

（1）在保证排泥池大于等于沉淀池最大一次排泥量的同时，以排泥方式、排泥水量和排泥的出流工况来决定排泥池的容积的大小。对于机械排泥的沉淀池，应根据吸泥泵流量和运行时间确定其最大一次排泥量，而对于重力式排泥的沉淀池，可通过计算出的排泥管流量和排泥时间确定其最大一次排泥量。

（2）为考虑排泥池的清扫和维修，排泥池应设计成独立的 2 格。

（3）排泥池内应设液下搅拌装置，以防止污泥沉积。

（4）排泥泵流量可按浓缩池连续运行条件配置，因此排泥泵流量应合适，排泥泵流量太大，将增加浓缩池负荷，太小，将使排泥池容积增大。

（5）考虑到原水高浊度突发状况（如原水水源地泥石流等），沉淀池排泥大增，甚至不间断排泥，因此排泥池宜设置溢流管。

3、浓缩池设计

浓缩池一般采用重力浓缩池和斜板管浓缩池。重力浓缩池建设费用比较低，但是由于一般采用圆形或者是方形辐流式，所以占地面积比较大。而斜板管浓缩池正好与此相反建设费用比较高，但其其占地面积比较小。重力浓缩池设计时，应注意一下几点：

（1）重力浓缩池面积可按固体通量计算，并按液面负荷校核。

（2）浓缩池数量宜采用 2 座或 2 座以上，以便检修。

（3）浓缩池上清液一般采用固定式溢流堰，为了不使沉降污泥随上清液带出，溢流堰负荷率应控制在 150 m3/（m·h）以下。当重力浓缩池为间歇进水和间歇出泥时，可采用浮动槽收集上清液提高浓缩效果。

（4）外缘线的速度一般不能大于 2m/min。只有在此速度下才能保证污泥的浓缩率。另外为了提高浓缩效果可以在刮泥机上设浓缩栅条随刮泥机一起转动。

（5）浓缩后泥水含固率应满足脱水机械进泥浓度要求，且不低于 2%。因此，对于有些类型的沉淀池（如威立雅MULTIFLO 沉淀池）排泥浓度大于 2%，其排泥水可以不进入浓缩池而直接进行脱水浓缩。

（6）为保持出水畅通，浓缩泥水排出管的管道直径一般大于等于 DN150。

（7）采用辐流式浓缩池时池边水深宜为 3.5-4.5m。当考虑泥水在浓缩池作临时储存时，池边水深可适当加大；宜采用机械排泥；当池体较小时，也可采用多斗排泥。

（8）池底坡度为 8%~10%，超高大于 0.3m。

4、污泥平衡池

由于污泥脱水设备属于一种需要用高效率、高出泥率的机械来支撑运作的，所以，这就对需要浓缩污泥的所含固体率有一定的要求，为了满足这种要求必然需要污泥平衡池，特别适用于需要较大供水量的水厂。因此建议在给水厂排泥水系统中建设污泥平衡池，以保证污泥脱水机的运行功效和出泥含固率。

（1）池容积根据脱水机房工作情况和高浊度时增加的污泥储存量而定。

（2）污泥平衡池有效深度一般保持在 2-4m。

（3）为避免堵塞管道，污泥平衡池的进出逆管道的管道直径应该大于 DN150。

（4）浓缩池至污泥平衡池的排泥管可采用电动阀门或电动套筒式排泥阀，应根据污泥平衡池泥位控制电动阀门，当采用电动套筒式排泥阀时，应考虑到污泥平衡池最高泥位与浓缩池最高水位平衡的情况。

5、污泥脱水

目前采用的污泥脱水机械主要有带式压滤机、板框压滤机和离心脱水机三种类型。而由于带式压滤机对进机浓度和对前处理的要求较高，同时脱水后泥饼含水率较高，因此在给水厂中一般较少采用。

（1）板框压滤机

板框压滤机对进泥含固率要求较低（一般 2%～3%即可），而出泥含固率一般较高能达到 20%~30%，若脱水前进行化学调质，出泥含固率甚至可达 40%，出泥含固率的高低是和脱水泥饼的外运处置的用费成正比的。在其运行过程中，周期性地泵入污泥压滤和间歇脱除泥饼，需定期清洗滤布,过程有些复杂。其设备投资和所占空间大、噪声较小。

（2）离心脱水机

此设备可持续自动化运行,其效率较高、所占空间较少、管理起来极为方便、机房环境整洁，出泥含固率一般能达到20%~25%。但是要保证这种离心机的高速度运作对于部件的质量要求就会很高，尤其是对于耐磨性的要求更是较高，比如其旋转叶片等，对离心机的制作材料和制作的精细度也做了严格的要求,从而确保长期自动连续稳定运行。

五、结束语

给水厂的排泥水系统设计时应首先对原水浊度进行频率分析，合理选取保证率确定排泥水处理系统规模，对于超过保证率的突发状况，应有措施将不能处理的排泥水排放掉。在设计排泥系统构筑物时，要根据排泥水处理系统规模和水厂运行情况合理确定排泥系统构筑物尺寸，以保证给水厂的排泥水系统的正常运行，同时避免工程投资过大。

参考文献：

[1] 上海市政工程设计研究院. 给水排水设计手册(第 3册)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2004.

[2] GB50013-2006 室外给水设计规范[S].

[3] GB50014-2006 室外排水设计规范[S].