污泥板框车间药剂优化及相关研究

1 污泥脱水车间概况

某污水处理厂一厂设计水量10×104m3/d，二厂设计水量15×104m3/d，两厂共用一座污泥脱水车间。两厂收水范围主要为主城区生活污水。污泥采用“预机械浓缩+深度板框压滤脱水”，压滤后污泥含水率为约60%。日处理污泥规模240t（含水率60%）。工艺流程如1。

1.1 污泥脱水系统组成

该污泥脱水车间主要设备：3 台污泥提升泵 (Q=120m3/h，H=13.5m，N=10kW) 将污泥提升至8台带式预浓缩机(Q=60m3/h，N=2.2kW)，同时配置3 套阳离子聚丙烯酰胺自动投药装置，配置浓度为千分之一。每天大约用180kg。预浓缩后污泥进入污泥浓缩池，通过3 台污泥泵注入调理池。污泥泵参数（Q=125m3/h）。6 座调理池配置6 台搅拌机（D=1500mm，P=15kW）。3 座30m3生石灰储罐，2 个15m3氯化铁加药罐。两套加药磁力泵加药（Q=1～5m3/h）。调理后污泥通过6 台污泥投料泵（Q=70m3/h，H=30～80m，N=37kW）输送至6 台板框压榨机压榨。压榨机参数：Q=50t/d，T=16h，N=14.1kW。压榨机配置三台清洗泵（Q=12m3/h，H=400m，N=30kW），6 台压榨泵（Q=25m3/h，H=160m，N=18.5kW），两台空压机（Q=1～5m3/min）。压榨后泥饼通过皮带传送进入污泥堆棚，然后再运送至垃圾填埋场。

1.2 污泥深度脱水原理

首先将99%的含水率剩余污泥经过投加高分子有机絮凝剂阳离子PAM，在预浓缩皮带机上进行预浓缩，含水率降为95.5%，储存于污泥浓缩池内。预浓缩污泥送至综合调理池。该厂共6 座污泥调理池，每座70m3。结合我厂污泥特性，每座70m3的调理池投加三氯化铁0.2t 进行无机絮凝，在调理池内混合搅拌反应20min，然后再向每座调理池投加0.7t 生石灰，反应时间1.5h 左右，pH 值约为13。利用生石灰强碱、发热温升使微生物细胞壁破裂，细胞内部的结合水游离出来，并调整pH，降低污染物的活性，固化稳定重金属，便于板框压榨脱水。

2 使用生石灰作调理剂给生产带来的负面影响

2.1 药剂成本偏高

2.1.1 生石灰药耗

每座调理池体积70m3，含水率为95%预浓缩污泥。冬天调理池每座每次需投加生石灰800kg，夏季需投加生石灰600kg。根据污泥浓度及生产需要调整污泥产量。平均每月生产60%含水率泥饼3600t，平均每月需投加生石灰约330t。每吨生石灰单价为750 元。每月生石灰费用24.75 万元。

2.1.2 三氯化铁药耗

每座调理池体积70 m3，含水率为95%预浓缩污泥，冬天调理池每座每次需投加三氯化铁440kg，夏季需投加三氯化铁290kg。平均每月需投加三氯化铁175t。每吨三氯化铁单价为250 元。每月三氯化铁费用4.38 万元。

2.1.3 预浓缩阳离子聚丙烯酰胺药耗

预浓缩每月使用阳离子聚丙烯酰胺约4t，单价21000 元/t，合计8.4 万元/月。

以上三项药剂合计每月费用为37.53 万元。

2.2 维修费用偏高

调理后污泥易堵塞污泥投料泵、腐蚀设备。平均每月维修、保养、更换滤布费用约4 万元。

2.3 疏通费用偏高

压榨滤液和预浓缩污水流入污水排水管道后，容易在管道内壁结垢，1 年以后管径变细，流速不畅甚至堵塞管道，且结垢硬度较高，必须进行高压疏通。每个台班2.5 万元，疏通一次费用约3 万元。

2.4 污泥运费偏高

由于泥饼含有生石灰，无法做有机肥，只能运至垃圾填埋场填埋。每吨60%含水率污泥运至垃圾填埋场运费及填埋费用为50 元/t，每月产泥量为3600t，合计污泥运费为18 万元/t。

2.5 污泥车间直接生产成本

每月药剂费37.53 万元，电费8 万元，污泥外运费18 万元，维修费4 万元，人工费6 万元（共16人）。每月处理污水750 万t，折合吨水成本0.098 元。

3 寻找替代生石灰药剂

鉴于以上几种负面影响，着手寻找替代生石灰、三氯化铁的药剂，经过多次试验，对比分析生石灰+三氯化铁、粉煤灰+硫酸亚、粉煤灰+双氧水、复合药剂四种方案，运行一个月总结污泥含水率和每台板框机进泥量，结果表明：①药剂选用每座调理池投加600kg 粉煤灰+150kg 硫酸亚铁。压榨第一周，泥饼剥离效果满足要求，含水率在58%左右。但随着时间的延长，含水率逐渐升高，泥饼剥离效果逐渐变差，一个月后泥饼无法剥离。拆卸一块滤布发现硫酸亚铁在滤板空隙处结晶堵塞滤板，致使滤板和滤布之间空隙变小，透水性变差，泥饼粘连滤布，导致无法剥离，因此该组药剂方案不适合。②每座调理池投加600kg 粉煤灰+150kg 双氧水，每台板框机进泥量是其它方案的1/2，泥饼厚度减少1/2，即产量较少1/2，同样不能满足生产需要。③每座体积70m3调理池投加复合药剂（成分主要为聚铝、聚丙烯酰胺絮凝剂等高分子聚合物）240kg，污泥含水率59%，板框进泥量58m3，运行效果最为理想。

4 药剂改进的效果

4.1 污泥进一步减量

调理池投加生石灰，平均每月使用330t，折合60%含水率污泥，每月除正常产生的污泥外多产生固体废物825t，用复合药剂替代生石灰后，污泥可以进一步减容约20%。

4.2 节省污泥外运费

复合药剂替代生石灰后，压榨泥饼经过粉碎可以直接用皮带输送机输送至污泥腐熟车间，堆肥发酵，做成成品后售出，节省了污泥外运费。即每月可以节省18 万元运费。

5 制作生态有机肥

药剂改良后，在污泥堆棚一侧建立一座污泥翻抛车间，用于污泥堆肥发酵。发酵车间工艺流程如下：智能翻抛车间设计日处理总规模为240t（含水率≤60%）污泥，用于处理第一、第二污水处理厂板框车间运行过程中产生的泥饼。

污泥好氧发酵是一种无害化、减容化、稳定化的污泥综合处理技术，亦称好氧堆肥技术。该发酵系统由多个工序组成：自动布料系统、曝气系统、自动出料等，工艺流程如图2。

自动布料系统：从专用粉碎机处理过的泥块与辅料（秸秆粉、蘑菇渣、花生壳粉、稻壳等）、菌剂（放线菌、酵母菌、丝状真菌、和芽孢杆菌等）直接倒入料斗里，输送设备能自动将物料输送到发酵车间，将污泥平铺到发酵车间布料区，物料堆放2m 高，无需装载机人工堆砌，人不用进入发酵车间。

曝气系统：曝气装置，是为了好氧发酵污泥，给污泥提供氧气，加之翻抛机对物料的破碎搅拌功能，使物料更充分的与氧气接触，污泥发酵腐熟更均匀、有机肥的质量更稳定。

出料系统：发酵处理后含水率低于40%的污泥，由智能布料排料系统出料装车。

在发酵车间里，按照每吨60%污泥添加0.5t 糠醛渣（单价185 元/t），再添加7～10kg 菌剂（单价4.5 万元/t），在腐熟车间用翻抛机翻抛发酵。最后做成生态有机肥，成品出厂价以1200 元/t 售出，市场零售价约1900 元/t。很好地利用了生活污泥中的N、P、K 资源，实现了污泥的商业价值。

6 技术经济分析及结论

根据实际运行情况合理调整生产运行工艺，并进行调理剂优化改良，用复合药剂替代生石灰，充分利用生活污泥中N、P、K 含量，添加菌剂腐熟发酵做有机肥，利用其商业价值的同时实现了污泥的无害化、资源化。通过合理调整工艺及改良药剂，污泥车间直接生产成本从吨水0.098 元降至吨水0.056 元。因此，污泥车间是污水处理厂一个重要的技术经济车间。