东方市陀兴水厂扩建工程污泥处理系统探讨

邓玉宏 邹靓 余明

摘要：城市给水厂在生产饮用水的同时也产生大量的废水，给水厂污泥处理技术主要是针对给水厂废水中的污泥处理。目前国内针对给水厂废水中的污泥处理尚未有成熟的技术手段，许多给水厂的废水直接排入城市市政管网与城市生活污水合并处理，不仅浪费资源，而且又污染环境。本文针对东方市陀兴水厂污泥处理系统设计，探讨我国给水厂污泥处理技术及发展前景。

关键词：给水厂;污泥处理系统;压滤机;脱水

国外的给水厂已经普遍推广了污泥处理配套设施，最早在19世纪30年代末期，美国就开始了针对给水厂污泥处理技术的研究，而在国内的给水厂污泥处理技术研究开始于20世纪80年代。近年来随着我国供水领域开展了一系列的节水、节能技术课题研究。给水厂污泥系统设计时准确的计算规模和合理的选用处理设备尤为重要，本文重点论述方市陀兴水厂扩建工程污泥处理系统设计注意事项。

1.工程概况

东方市陀兴水厂现状供水规模0.8万m3/d，本工程设计近期（2023年）供水规模为2.8万m3/d，远期（2030年）供水规模为4.8万m3/d，其新建污泥处理系统按远期供水规模为4.8万m3/d设计与方市陀兴水厂扩建工程同步建设。

本工程污泥处理系统包括回收水池、排泥池、污泥浓缩池、贮泥池以及污泥脱水车间。

2.工艺设计

2.1回收水池

本工程回收水池收集已建2座单阀滤池和扩建2座虹吸滤池的反冲洗水。

已建单阀滤池单格过滤面积F1=12.96m2，设计冲洗强度q1=15L/（s·m2），冲洗历时t=5min，即单格滤池冲洗水量58.32m3，2座单阀滤池共4格滤池，已建单阀滤池总的冲洗水量Q1=233.28m3。

扩建虹吸滤池单格过滤面积F2=15.12m2，设计冲洗强度q2=13L/（s·m2），冲洗历时t=5min，即单格滤池冲洗水量58.97m3，2座虹吸滤池共16格滤池，扩建虹吸滤池总的冲洗水量Q2=943.52m3。

回收水池收集总水量为1176.8m3/d，本工程滤池格数较多且结合水厂运营，回收水池有效容积按照容纳4格滤池反冲洗水量设计，则有效容积为235.88m3。

2.2排泥池

排泥池接收絮凝沉淀池排泥水，以便对后续污泥浓缩池进行量和质的调整。

已建2座穿孔絮凝斜管沉淀池每座6根排泥管，排泥管直径D=200mm，排泥历时t=5min（排泥历时在运行时根据原水浊度进行调整，同下），设计排泥流速v=1m/s，已建穿孔絮凝斜管沉淀池排泥量为113.04m3。扩建穿孔絮凝斜管沉淀池每座18根排泥管，排泥管直径D=200mm，排泥历时t=5min，设计排泥流速v=1m/s，扩建穿孔絮凝斜管沉淀池池排泥量为339.12m3。

絮凝沉淀池收集总泥量为452.16m3，本工程絮凝沉淀池座数较多且考虑水厂运行，排泥池有效容积按照排泥池有效容积按3个周期计算，按照容纳最大1座穿孔絮凝斜管沉淀池排泥量（即18根排泥管的排泥量）设计，则有效容积为169.56m3。

2.3污泥浓缩池

净水厂排泥的含固率一般很低，仅在0.05%～0.5%左右，因此需要进行浓缩处理[1]。污泥浓缩池是污泥处理系统中关键构筑物之一，浓缩效果的优劣直接影响到后续污泥脱水的效果。

污泥浓缩池处理的污泥来自排泥池，即污泥浓缩池每天处理的污泥量体积为339.12m3/d。根据《室外排水设计规范，2016年版》规定，本工程污泥成分一般为原水中的悬浮物质以及给水厂净水过程投加的各种药剂，所以浓缩时间取12h。

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，溢流堰负荷率控制在150m3/（m.d）[1]。

2.4污泥贮泥池

受原水浊度或处理水量变化影响，给水厂排泥量以及含固量也会相应的调整。为了保证后续污泥脱水工艺正常运行，在污泥浓缩池后设置一定容量的污泥贮泥池，可以满足当原水浊度大于设计值时起到缓冲和贮存浓缩污泥的作用。

本工程污泥贮泥池的体积设计为一次板框压滤机处理的泥量，污泥进入脱水机的含水率一般不大于98%[2]，在实际的运行过程中可以根据污泥的性质在污泥贮泥池投加聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。投加絮凝剂的量、分子量和水解度等因素存在差异，对污泥的调理效果也不一致，应对处理污泥进行絮凝剂实验确定最佳的投药量。

2.5污泥脱水车间

本工程设计采用板框压滤机。污泥量根据浊度计算，不同水源在不同年份、不同的季节原水浊度可能存在很大差異，浊度值选用恰当与否，将涉及到处理构筑物的规模以及日后运行的安全。

根据日本经验，设计浊度采用年平均浊度的4倍或者按全年95%天数的原水浊度小于该值作为设计依据[1]。东方陀兴水厂水源为陀兴水库，根据常年的原水检测报告本工程设计浊度值取15NTU。陀兴水厂干污泥量根据《室外给水设计规范（GB50013-2006）》净水厂排泥水处理系统设计处理的干污泥量可按下列公式计算[3]：S=（K1C0+K2D）×Q×10-6，经计算东方市陀兴水厂远期干污泥量为1.6t/d，设计每天运行3个周期，每个周期约3h。

3.工程设计中应注意的问题

3.1污泥系统工艺流程的选择

给水厂污泥处理系统工艺的选择主要取决于给水厂净水工艺、运行方式、水源水质以及泥饼的最终处置。工艺选择主要内容是确定污泥浓缩方式和污泥脱水方式。选择时应综合考虑建设费用、日常运行维护费用、管理难易程度、处理效果以及占地大小等多方面因素。

3.2设计浊度值的选用

设计浊度值的选用关系到后期的水厂运行安全以及污泥处理系统的规模，在设计时收集原水水质监测数据年限尽可能长，通过浊度的频率分析来确定合理设计浊度值。

4.结语

目前，我国给水厂污泥处理系统尚属于起步阶段，不仅相关的理论研究尚未深入，而且生产实践、运行管理方面也缺乏经验。限于发展时间以及工程技术人员水平的制约，尚不能完全的满足当前的环境保护要求。因此，必须更加深入地探究适合我国给水厂的污泥处理系统的技术、工艺和处理设施，为我国环境保护和水资源利用做出贡献。

给水厂污泥处理系统的实施，虽然增加了给水厂的运行成本，但有利于环境保护和水资源的利用。随着污泥处理系统在给水厂的应用逐步推广，根据污泥性质和原水浊度合理地选择处理工艺和设计参数，在实际运行中探索最佳的管理模式，为后续新建、扩建以及改造给水厂污泥处理系统提供依据，同时污泥处理系统发挥更大的社会效益和环境效益。

参考文献

[1]《给水排水设计手册》编写组.城镇给水：第3册[K].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2]GB 50014-2006，室外排水设计规范，2016年版[S].

[3]GB 50013-2006，室外给水设计规范[S].