污水处理厂污泥处理方式分析

2022-10-31中铁上海工程局集团市政环保工程有限公司刘传

区域治理 2022年37期

中铁上海工程局集团市政环保工程有限公司刘传

“十四五”时期，我国生态文明建设进入了以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、促进经济社会发展全面绿色转型、实现生态环境质量改善由量变到质变的关键时期。城镇污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物,是一种由有机残片、细菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污水经过处理之后产生的污泥有毒成分和有害物质较多，不仅会对周围水质造成影响，还会对地质产生影响，因此污水处理厂污泥处理亟待加强。污泥中污染物的主要成分主要为漂浮物、沉淀物、颗粒物、化学药剂和其他活性物质。在此过程中，污染物不断堆积，形成难以处理的顽固性污泥。为了进一步处理污泥，本文着重研究污水处理厂污泥处理工艺及技术，为污水处理厂的技术提升提供帮助。

一、污水处理厂污泥处理工艺及技术分析

（一）污水处理厂污泥处理现状

城镇污水处理厂污泥产生量较大，根据污水处理厂规模的大小，污水处理厂产生的污泥分别为 30t/d、50t/d、70t/d、100t/d不等。分析目前常用的污泥处理工艺，污泥日处理量较少，通常包括污泥填充、覆盖、压实，等多个工序，并将渗滤液进行集中回收，使污泥得到初步处置。此种方式在一定程度上减少了污泥中的有害物质对周围环境的污染。但是，污泥填埋方式也仅仅是将污染从地上带到了地下，周围环境虽然不会受到污染，地下环境却会受到污染。除此之外，渗滤液集中处理的过程中污泥分解出的气体并不能及时排放，一旦渗滤液导出，残留气体就会成为一个“定时炸弹”，在炎热的午后发生爆炸，对周围环境造成更大的影响。由于污泥中含有丰富的有机质与腐殖质，污水处理厂往往利用污泥制作成生态肥，为蔬菜与粮食提供肥料。但是，污泥中的重金属并不能完全去除，制作成生态肥之后形成的肥料更加不利于蔬菜与粮食的食用。因此，污泥处理中的问题亟待解决。

（二）当前污泥处置工艺问题分析

一般情况下，大型污水处理厂每天产生的污泥量在80t/d至120t/d之间，污泥产量较大。当前污泥处理工艺的问题主要为污泥中盐分较高，存在病原微生物危害、有机污染物危害、N、P等营养物质危害、重金属危害。采用当前的污泥处置工艺后，污泥中盐分较高直接影响了土壤的后续填埋，使周围植物的养分失衡，甚至抑制周围植物的生长，严重时会直接伤害到植物的根茎，使污泥填埋区域的植物生产率为0。污泥处置之后，病原微生物去除不完全，虽然经过高温消毒，病菌、病毒、寄生虫等物质得到消杀，但是仍存在较多的大肠菌、痢疾菌、寄生虫卵等不易消除的微生物，其对动植物健康成长有害。污泥处置之后，有机蛋白质、苯、氯酚等化合物仍然留存，这些化合物会以农田灌溉、施肥的方式进入到农田养殖环境中，长期累积，对人体造成伤害。N、P等营养物质进入湖泊、水库等封闭式水体后，水体容易富营养化，藻类快速繁殖，影响水中生物的生长，破坏水生态平衡，使得水质环境变差、水质污染情况严重。Mn、Hg、Cd、Ni等原子量较大的重金属是污泥中最难处理的物质，未完全排除会造成二次污染，影响周围生态环境。

二、污水处理厂污泥处理技术优化及应用实例分析

（一）项目概述

本文以南部三期污水处理厂扩建工程为例，对污泥处理工艺进行优化设计。南部三期污水处理厂扩建工程主要设置污泥贮池及污泥脱水车间。设计处理规模及处理目标为：污水处理厂扩建规模为50万t/d，总污泥量为11265.68m3/d，含水率为99.18%，经过浓缩之后污泥含水率为96%，浓缩之后的污泥量为2296.30m3/d，经过脱水之后污泥含水率为80%，脱水后污泥量为459.26m3/d。

（二）污水处理厂污泥处理流程及设计参数

污泥在处理过程中，分别经过污泥贮池、螺杆泵、浓缩机、污泥暂存池、螺杆泵、离心脱水机、污泥柱塞泵、污泥深度处理系统，经过了搅拌、浓缩、脱水、消压等处理。

如图1所示，污泥处理过程中使用的成套设备包括污泥浓缩系统、污泥脱水系统、PAM投加系统以及污泥输送系统等，以及与其对应的污泥浓缩机、离心脱水机、PAM自动溶药装置、污泥柱塞泵。其中，污泥浓缩机与离心脱水机成套设备通过主机、液压站、进泥管压力变送器对污泥电磁流量进行分析，并通过配电控制箱控制污泥进出量。污泥浓缩机通过浓缩装置精密地过滤掉污泥中的有害成分，并利用储气罐与配电控制箱将污泥中的水分与气体去除，在仪表控制系统的加持下，使污泥螺杆泵中的螺杆空压机的风量与板框压滤机相匹配，在配有隔音罩的条件下，满足污泥处理噪声规范。

图1 污泥处理流程

PAM投加成套设备通过PAM自动溶解装置将PAM投加到污泥中，使污泥进行自处理，再利用加药螺杆泵在线稀释污泥中的有毒有害物质，最后，利用电磁流量计、配电控制箱、仪表控制系统对污泥排出量进行控制。无轴螺旋输送机的支架和固定使用化学膨胀螺栓，在污泥缓冲池中使用三叶推进式搅拌器，每片叶均可拆卸与安装。与污泥接触部分的所有配件的材质均为304不锈钢，不会受到污泥的腐蚀。在此污泥处理流程的基础上，本文对污泥处理参数进行了设计，如表1所示。

表1 设计参数

如表1所示，在此设计参数下，本文采用钢管作为污泥管，钢管的阀门之间以焊接的方式进行连接，固定在法兰盘上，使钢管与阀门之间可以活动。排水管材料为复合材料，金属管配件、阀门等的连接以橡胶材料的固定圈固定，与板框压滤机的连接采用其他连接。压缩空气管采用不锈钢管进行安装，钢管的连接主要采用电弧焊接，与设备、阀门之间的连接根据实际情况而定。回用管及压滤机清洗水管材料的强度更高，为了防止管道被污泥腐蚀，本文采用PE管。管道之间的连接处采用先加热后连接的方式，与设备或金属管件的连接以螺旋的方式进行连接，使其与板框压滤机之间的联系更加稳固。PAM加药管采用PVC管，并以橡胶圈相连接。

塑料管与金属管配件、阀门连接。管沟内每隔1.5m处安装一个管道支架，用来支撑管道重量，在混凝土平台与钢平台下的管道每隔1.5m处安装一个吊架，并利用螺栓进行固定，管道吊架采用过渡接头螺纹连接。除此之外，污泥相关管道材料均进行了防腐处理。浓缩机及压滤机排水管以i=0.01的坡度排向排水点，螺杆泵池以i=0.01的坡度排向排水沟。通过上述管材的处理制作，污泥处理量得以增加，污泥处理效果随之提升。

（三）污泥处理工艺改进技术

传统污泥处理工艺以脱N处理为主、反硝化为辅，在污泥处理过程中，需要保证反硝化所需的碳氮比，在处理过程中需要实时监测，运行管理难度较大。

本文对污泥处理工艺进行改进，在脱N处理之前优先进行反硝化处理。在保持原有反应池反应容积不变的条件下，在反应池前端进行微曝气处理，在前端区域形成一个缺氧区，开始进行反硝化作用，在污泥深度处理系统中，增加了一个混合液的回流循环装置，为反硝化提供硝态氮。硝化与反硝化是污泥处理过程中的重要部分，无法充分硝化，污染物浓度就会上升，影响污泥处理效果。优先进行反硝化处理的污泥深度处理系统中的内循环是重中之重，它将污染物中的N、SS、P、重金属等进行消除，并过滤掉污泥中的有害气体，使污泥的敏感度下降，提高污泥处理效果。对于不同种类的污染物，污泥处理时间也不同，在一天24h的运行时间中，每增加5h，污泥处理效果更进一步。本文选取COD、TN、重金属等主要污染物作为分析条件，得出污泥排除口污染物浓度变化情况。具体变化态势如图2所示，经过污泥处理之后，COD、TN、重金属等污染物浓度均有所下降。COD在0h至5h时，浓度下降最快，5h至25h时，均处于平稳下降的态势，因此，在0h至5h时的处理效果最佳；TN在10h至15h时，浓度下降最快，此阶段的处理效果最佳；重金属在20h至25h时，浓度下降最快，此阶段的处理效果最佳。无论是COD、TN、重金属等污染物中的哪一种，在20h左右时，污染物浓度均达到适当排放的标准，污泥处理效果更佳。

图2 污泥排出口污染物浓度变化图

（四）应用效果

在上述条件下，本文随机选取出10个不同处理工程的污泥总量，污泥总量呈增长态势。在污泥每日最低处理量一致的条件下，利用本文设计的污泥处理工艺对工程中的污泥进行处理，得出污泥每日处理量结果如表2所示。

表2 应用效果

如表2所示，上述10个污泥总量分别代表不同的工程，本文分别在生化池、化学物质沉淀池等区域进行污染物沉淀之后，将污水中的污泥水分进行脱除处理，保证污泥的干燥处理效果。其中，面对较多的污泥总量，污水处理厂的污泥处理存在一个最低量，低于最低量，则无法满足污泥处理需求。在此条件下，使用本文设计的污泥处理工艺之后，污泥每日处理量增加，均高于污泥的最低处理量污泥处理效果较佳。在污泥总量为11265.68m3/d时，该处理工艺可在一天内处理10962.43m3/d。因此，使用本文设计的污泥处理工艺，污泥处理效率更高、处理效果更佳，符合本文的研究目的。

三、结束语

近些年来，随着城镇化高速发展、人口增长，工业、农业、畜牧业排放的污水中，COD、BOD、SS、TN、TP、NH3-N、重金属等污染物浓度持续增加。因此，污水处理厂的污泥处理工艺亟待优化。本文分析污泥处理现状，提出处理工艺的相关问题，并针对问题对处理工艺进行技术优化。在污泥处理流程与设计参数的优化条件下，改变了污泥的性质，对于污泥的处理具有重要作用。通过本文的研究，污泥处理效果得到提升，更符合我国实际，为人们的良好生活环境提供了保障。