谈净水厂排泥水处理工程设计与应用

刘乃力 晋亚太

(临汾市自来水有限公司，山西 临汾 041000)

1 净水厂运行现状

1.1 现状概况

临汾市自来水有限公司龙祠水源净水厂坐落在市区西南，其水源为吕梁山东簏西平山脚下的龙子祠泉排泄形成的地表水，设计取水量为8.64万m3/d，现状供水量约6.92万m3/d，净水厂处理工艺以去除Ca2+，Mg2+为目的，供水系统担负临汾市城市供水的主要任务。

目前，临汾市净水厂生产工艺流程见图1。

工艺流程说明：如图1所示，原水经输水管道进入净水厂的两组澄清池，在其中一组澄清池投加石灰溶液和PAC溶液以降低暂时硬度，出水进入原有滤池；另一组澄清池不投加任何药剂，只进行澄清后进入新建滤池，两组滤池的出水进入清水池混合，其pH值、硬度及浊度均可达标，经加氯消毒后进入城市供水管网。

1.2 现状分析

净水厂在水软化处理过程中加入了石灰和PAC进行pH值的调节和混凝，故在澄清池排泥水以及滤池反冲洗水中悬浮物含量很高。目前临汾市政府对汾河流域6 km范围进行景观环境处理，原汾河水经过暗渠流到城市下游，因此净水厂在水处理过程中产生含大量固体悬浮物(主要是石灰废液)的排泥水，会对暗渠造成淤塞，同时根据国家标准GB 3838地面水环境质量标准要求，净水厂排泥水对环境存在一定污染隐患，故对净水厂排泥水采取回用水处理。

2 工程设计规模、水质和厂址选择

2.1 设计规模

工程设计处理能力为1 900 t/d。其中，澄清池排泥水为400 t/d；滤池反冲洗水为1 500 t/d。

2.2 设计进水水质

工程设计进水水质资料如下：

澄清池排泥水悬浮物含量最高达到38万mg/L，最低在1万mg/L，平均在10万mg/L。具体测试数据如表1所示。

表1 进水水质测试数据

双阀滤池反冲洗排泥水的浊度在520 NTU左右，D型滤池反冲洗排泥水的浊度在138 NTU左右，悬浮物含量在500 mg/L左右。

2.3 设计出水水质

上清液和产水能够满足澄清池进水条件并对澄清池出水水质不造成影响。

2.4 厂址选择

净水厂没有给排泥水处理工程预留空地。经过实地调查，排泥水处理厂选择在净水厂西围墙内，占地10亩，平面总图布置如图2所示。

3 工艺确定

3.1 工艺选择原则

工程设计上在考虑排水系统现状、厂区地形及地质、温度、排泥水量、水质、排放标准、设备等的基础上综合考虑工艺的可靠性、成熟性、适用性、去除污染物的效率、投资省、操作管理简单、运行费用低等多因素，选择最优的工艺方案。

3.2 工艺分析

净水厂采用石灰软化工艺用于去除部分原水中的总硬度，构筑物选型为处理能力1 000 t/时的机械搅拌澄清池标准图。原水总硬度为540 mg/L左右，经过石灰软化后处理水总硬度降低到340 mg/L左右。原水浑浊度常年在5 NTU左右，排泥水主要成分为碳酸钙。

净水厂澄清池的排泥水为软化水污泥，同国内其他净水厂的絮凝污泥(只投加混凝剂、在絮凝池沉淀池去除浑浊度而产生的污泥)相比，具有较稳定、纯度高、密度大，污泥脱水相对简单、容易的特点。

净水厂排泥水处理系统工艺流程由调节、浓缩、脱水和处置四道工序组成。

3.2.1调节工序

1)净水厂澄清池排泥设计。

a.排泥池最高液位的确定，应满足澄清池排泥水能重力流至排泥池。不考虑设置排泥泵(即无法满足重力流时依靠加压泵运行)。

b.排泥池入流是间歇的，每日固定2次～3次，量和质较均匀。

c.排泥池容积不小于澄清池一日的排泥量。若确实受场地限制，可以减小容积，多余污泥可以在排泥池中溢流口或从澄清池放空管(大排泥管)排走。

d.排泥池个数或分格数不宜少于2个，按同时工作设计，并能单独工作，分别泄空。净水厂澄清池一次排泥量以200 t计，2次/d，排泥池容积可以设计为400 m3，或者两个200 m3排泥池，分别接纳每次的排泥水，便于沉淀浓缩，两池之间也可设置连通，即可单独或整体运行，设计时须根据实际面积灵活确定。

e.设计放空管，用于检修时放空。

f.采用浮动槽排泥池时，满足其设计的要求，如宜采用中心进水幅流式浓缩池、池底坡度、浮动槽上下浮动范围等。

2)净水厂滤池反冲洗水设计。

净水厂滤池反冲洗水包括D型滤池和双阀滤池的反冲洗水，滤池每天反冲洗一次，每次反冲洗水量约150 m3，滤池反冲洗水调节池可以设计为150 m3两座，有利于反冲洗水的调节。

滤池反冲洗水经过调节后，经提升均匀和进入澄清池的原水混合，继续后续的絮凝沉淀过滤，这样组成内循环，可以节省水资源，而且反冲洗水含有一定悬浮物，有利于澄清池中絮凝沉淀过程吸附架桥，可以节省药剂投加量。

3.2.2浓缩工序

净水厂软化水污泥，具有其他同行业排泥水处理无法比拟的优越条件，污泥浓度较高，排泥时间及周期固定等，相应的浓缩工序变得简单，有时可以省略浓缩池、药剂混合槽等工序。

重力浓缩池停留时间较长，容积较大，但对水量和泥量的变化有一定调节作用，且运行费用低，因此目前在污泥处理中主要采用重力浓缩池。

3.2.3脱水工序

浓缩后的污泥要进行脱水，使污泥减少水分，便于最终处理。1)利用板框压滤机脱水。板框压滤机能提供较大的过滤压力，脱水效果好，滤饼含固率高，滤液较清，固体回收率高，日常运行耗能低，对需要进一步干燥和焚烧的污泥可以降低燃料消耗，是无加药脱水工艺的首选，有纪录板框压滤机对加石灰(是调节污泥pH、用于产生较干的滤饼，而非软化水污泥)的污泥进行处理，然后热风干燥的事例。缺点是周期性间断工作，产率低，占地面积大，基建及设备费用高等，国内采用较多。2)脱水机房中的设备选择。为间歇式加压过滤的压力过滤设备。浓缩后的污泥用投料泵输入压滤机的每个滤室，在压力作用下，以过滤的方式透过滤布达到固液两相分离的目的。适用于浓缩和脱水均不加药处理的工序，日常运行费用低，在我国使用较多。但为了进一步保证进机污泥浓度，一般要投加絮凝剂和石灰，以保证较好的脱水效果，净水厂净化工艺有投加石灰的系统，则具有一定的优势，缺点：容易堵塞滤布及管道。

3.2.4污泥处置

污泥处置是净水厂排泥水处理基本工序调节、浓缩、脱水、处置的最后一道工序，分为陆地填埋和有效利用。净水厂的污泥主要是石灰软化产生的，主要成分为轻质碳酸钙。轻质碳酸钙可用作橡胶、塑料、造纸、涂料和油墨等行业的填料；广泛用于有机合成、冶金、玻璃和石棉等生产中；还可用作工业排泥水的中种剂、胃与十二指肠溃疡病的制酸剂、酸中毒的解毒剂、含SO2废气中的SO2消除剂、乳牛饲料填加剂和油毛毡的防粘剂；也可用作牙粉、牙膏及其他化妆品的原料。所以经处理后的脱水污泥可根据实地情况，经过适当处理后进行有效利用。

3.2.5净水厂排泥水流程说明

完全依据排泥水设计要求进行设计。净水厂排泥水—排泥调节池—浓缩池—脱水工序。

3.3 实施改造工艺

根据现场的考察分析及现有的排泥水处理的方式方法，推荐以下处理工艺：方案：澄清池排泥水与滤池反冲洗水进入各自的调节池，澄清池排泥水进入浓缩池进行浓缩，将上清液有效回流入滤池反冲洗调节池，一同回流入净水厂澄清池，污泥经过浓缩后脱水排放或回用。工艺流程图见图3。

4 结语

从各方面看，工程主要针对净水厂的排泥水进行处理，在处理的过程中有两部分水的回用，一部分澄清池的排泥水经调节浓缩后将上清液及脱泥水回用到供水处理系统中；另一部分滤池的反冲洗水直接回用于供水处理系统中，这两部分水水量约1 800 m3/d，按照临汾市的水价估计，原直接排放的这部分水可以直接产生的经济利益近20万元。

净水厂排泥水处理工程是一项保护环境、建设文明卫生城市，为子孙后代造福的公用事业工程，其效益主要表现为社会效益。本工程实施后，可有效地减轻当地的水污染问题，起到改善周边环境、提高卫生水平、保护饮用水水源，保护身体健康的作用。同时，该项目的建设，可改善当地投资环境，使工业企业不会再因水污染而影响发展，促进当地经济发展。