自来水厂污泥处理改造工程方案设计

孙小燕

（惠州市供水有限公司，广东 惠州 516001）

0 引言

针对污泥处理的具体工程进行改进，提高处理效率的同时也要保证处理过后的污泥对自然环境的影响降到最低。通过改进污泥的脱水工艺可有效解决该问题，可在实际进行脱水处理之前对污泥进行预处理，降低污泥的含水量，有利于在后续处理提高处理效率，提供自来水厂污泥处理效率与质量。

1 自来水厂污泥处理改造工程方案设计

1.1 总体改造方案

采用分层处理的方式，将滤池与沉淀池的处理水进行分层操作。整体改造方案具体处理流程如图1所示。

分析图1 可知，将滤水池反复冲洗水送入排水池进行处理，处理后流入配水井进行二次利用。沉淀池排泥水在流经沉淀池的同时有一部分直接溢流，排出市政管网。而经排泥池处理后的排泥水流入浓缩池进行浓缩操作，再通过脱水间机械脱水的方式进行脱水处理，得到无污染的污泥废料，最终以溢流的方式排出市政管网。

图1 改造方案流程图

1.2 石灰脱水预处理

在对污泥直接进行脱水之前可先通过预处理操作提高污泥过滤能力，使后续脱水操作更为容易。预处理方式一般可分为化学类和物理类，其区别在于进行处理时是否往里加入化学药剂。考虑到实际操作的可行性以及污泥的具体性质，此次对污泥预处理工艺改进采用石灰预处理的方式，具体步骤如下：

进行脱水试验，确定污泥内部的实际水含量以及酸碱值是否满足石灰预处理需求。由于石灰碱性较大，需要使用抗碱性高的设备进行预处理操作。

将生石灰与消石灰按照比例进行混合，保证混合后的石灰药剂酸碱值在8 以下，之后将石灰与污泥进行混合，将混合物送入溶解池进行溶解，石灰混合物可以有效溶解掉污泥中的酸性对环境有影响的化学物质。在溶解后可加入适当的有机高分子絮凝剂，例如：聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺等，增强污泥的絮凝力，提高脱水性。随后送入混合池进行混合，得到最终预处理后的污泥。在此基础上，需要对预处理后的污泥进行计算，通过计算污泥去掉水分后的质量占原物质的含量的比值来确定预处理是否达标，污泥在预处理后内部的干湿程度判断公式具体式如下：

式中：SW表示预处理前污泥中除水分以外的固体含量；P表示石灰投入量和污泥中原固体含量之间的比值。

根据以上公式可算出污泥在预处理后内部的干湿程度，如数值在15%以内则证明污泥达标，可进行正式脱水处理操作。通过对污泥进行预处理操作，可提取出污泥内部的酸性化学物质，提高脱水性，为后续的脱水处理提供基础。

1.3 离心脱水处理

在对污泥进行预处理后得到酸碱度适中的污泥，即可进行脱水处理。常规的污泥脱水处理工艺采用自然干化的方式，效率较低且脱水不彻底，处理后的污泥内部还是存在大量掺杂着化学物质的水分，投放后会对水体产生污染。由于离心脱水机具有成本较低、附属设备较少的优点，操作起来难度较低，同时通过离心的方式可以最大限度地将污泥内部的水分甩干，因此改进后的工艺采用机械脱水的方式，利用离心脱水机对污泥进行脱水处理，可有效提高工作效率，同时降低污泥含固量，改进后的具体步骤。

引进2台进泥量在15～20 m3/hr的离心脱水机，将预处理后的污泥分批次加入离心脱水机的送泥端口，将颗粒较大的固体进行沉降，将沉降后得到的污泥送入离心脱水机过滤完的污泥，再将污泥传送至螺旋状导流输送器中进行压缩，将污泥压缩成扁平型的片状，其压缩出的上清液以溢流的形式排出管道，片状污泥在进行二次脱水后也以固体的形式排出，如此循环往复，直到将所有的污泥都处理完成。在进行离心脱水的过程中，需要在每次送泥后停留10-15 s的时间，待离心机内部污泥全部脱水成功后再继续送泥，避免因送入的污泥含水量不同而导致最终排出的固体废物成分有差异。同时机器停止运作时用清水对机器转筒内壁进行冲刷，将内壁上残余的固状物清除干净，方便后续的脱水操作。

通过以上步骤即可完成对污泥的脱水处理操作，最终处理后的污泥含水率≤80%，产生的污泥将进一步外运处理。

至此，对自来水厂污泥处理改造方案设计完成。

2 试验验证

为了更好地说明提出的污泥处理改造工程方案的优越性，在理论的部分设计完成后，构建实际应用测试环节，对此处理方法的实际效果进行分析。

2.1 实验环境描述

此次实验地点为某一自来水厂，选用的自来水厂设计规模为3万m3/d，每日处理水量为1.35万m3/d，每日所处理的污泥主要包括沉淀池污泥、滤池污泥以及其他废水三种类型。通过用传统的污泥处理技术和改进后的污泥处理方案分别对该自来水厂同等量的污泥进行处理，比较最终处理后污泥的含水率≤80%，含水率越低代表该方法越有效，更能实现对污泥进行有效处理的目的。

待设备调试稳定后即可进行实验操作，此次实验将自来水厂每天需要处理的污泥体积进行平分，保证两种处理方法的在初期得到的原始污泥成分含量是一致的，再进行后续的脱水处理操作，同时，为保证实验结果的可靠性，将实验时间设置为十天，比较每天污泥处理后的含水量变化。

为了减少温度等其他因素对实验的最终结果产生影响，选择在昼夜温差较小的时间段进行实验操作，实验之前需要对设备进行关停3-5 h，再重新启动，避免运行过载导致设备性能下降。同时对于运行时间过长导致温度上升过高的设备进行制冷降温操作，采用人工制冷水浇灌的方式对设备进行降温，待设备温度降低下来之后方可继续进行实验。同时在实验之前对自来水厂的设备进行全面检测与消毒处理，尤其是搅拌设备和进水泵等排出污泥的设备，需要使用化学清洁剂对残留物质进行清除，防止部分相关设备因携带残留的化学物质而在实验过程当中引起其他化学反应，导致实验结果产生差异。对每天自来水厂生产的污泥的成分进行监测，并做好记录，包括污泥内部含水量、酸碱值、含固量、粉尘含量等。

2.2 实验结果分析

通过以上的实验结果可以看出，该自来水厂需处理的污泥初始含水率在100%，经传统脱水方法处理后，含水率降到≤80%；而改造后的污泥处理方案可将污泥的含水率下降到20%以下，这是由于改造后的污泥处理方案在工艺上增添了对污泥的预处理，提高了脱水性，同时离心脱水的方式也有利于减少污泥内部水分含量，从而使处理后的污泥含水率保持在一个较低的范围内。脱水后污泥量对比如图2所示。

图2 脱水后污泥量对比图

分析图2中的结果可知，改进后的污泥处理方案与传统污泥处理方案均可以使脱水后污泥量有所下降，而与传统污泥处理方案相比，传统污泥处理方案脱水后污泥量下降幅度较大，说明该方案的处理效果更好。

在此基础上，比较改进后的污泥处理方案与传统污泥处理方案的总成本，具体结果如表1所示。

表1 污泥处理方案的成本比较结果表

分析表1中的数据可知，改进后的污泥处理方案的总成本比传统污泥处理方案的成本降低了0.099元/t污水，说明改进后的污泥处理方案成本更低，可以有效提升自来水厂污泥处理的经济效益，可以在自来水厂污泥处理改造工程中得到广泛应用。

基于以上实验，可说明改造后的处理方案在处理效果上优于传统的处理方案，有利于提高污泥处理质量。

4 结论

文章所提出的自来水厂污泥处理改造工程方案设计及应用对污泥处理过程中的排泥水处理工艺、污泥预处理工艺和污泥脱水处理工艺都进行了改进，极大地提高了对污泥的处理效率，可有效节省工作时间，通过比较各种工艺优缺点，取长补短，最终改进出一套科学的污泥处理工程方案。