深圳某水廠排泥水處理工況優(yōu)化與安全回用

水處理網(wǎng)訊:1 排泥水處理概況

深圳市某水廠供水規(guī)模為20×104m3/d，基本滿負(fù)荷生產(chǎn)，采用常規(guī)凈水工藝，凈水過程中產(chǎn)生的排泥水的處理工藝如圖1所示。廠區(qū)排泥水首先需減量處理，絮凝沉淀池通過優(yōu)化排泥閥開啟時(shí)間及刮吸泥機(jī)行進(jìn)線路達(dá)到減量排放效果，濾池通過開展生產(chǎn)試驗(yàn)，在反洗達(dá)標(biāo)及出水水質(zhì)合格的前提下，選出排水量最少的反洗工況。濾池反洗水進(jìn)入回收水池后，通過控制靜沉?xí)r間、回流比等關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行安全回用，并輔以消毒劑投加與紫外裝置保障水質(zhì)安全，上清液通過潛水泵輸送至配水井。絮凝沉淀池排泥水與回收水池底泥通過調(diào)節(jié)、濃縮處理后，上清液輸至回收水池回用或排放，濃縮池底泥進(jìn)行離心脫水并外運(yùn)處理。

2 排泥水減量

2.1 絮凝沉淀池

絮凝池采用穿孔排泥管排泥，共32個(gè)排泥閥，平流沉淀池采用桁架式虹吸刮吸泥機(jī)，共2臺(tái)。在水廠相關(guān)的生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，采用絮凝池積泥量沿水流前進(jìn)方向逐漸遞增，即采用絮凝前端排泥時(shí)間短，絮凝末端排泥時(shí)間長(zhǎng)的排泥方式，與統(tǒng)一定時(shí)排泥方式相比降低了絮凝前端的無效排泥水量。平流沉淀池積泥主要集中在池前端，前端采用刮吸泥機(jī)折返多次排泥的方式，其余積泥較少的區(qū)域單程排泥即可，并可適當(dāng)延長(zhǎng)排泥周期。此運(yùn)行方式與常規(guī)往返連續(xù)排泥相比降低了無效排泥水量，并緩解前端積泥過多的問題。

絮凝池按水流方向分為3段，設(shè)計(jì)排泥時(shí)間分別設(shè)置為20、40、60 s，設(shè)計(jì)排泥周期24 h，絮凝池排泥水量每天約200 m3。沉淀池前端1/3處為積泥量較大的區(qū)域， 該區(qū)域考慮刮吸泥機(jī)折返2次排泥，排泥周期24 h，其余區(qū)域單程排泥1次，排泥周期48 h，沉淀池排泥水量每天約700 m3。較絮凝沉淀池常規(guī)定時(shí)、往返運(yùn)行工況排泥水總量1 150 m3降低了21.7%，絮凝沉淀池排泥水率由0.58%降至0.45%。

砂濾池采用V型濾池，共8格，單池面積為135.8 m2，采用氣、水三階段恒氣量變水量反沖洗方式。原運(yùn)行工況：反沖洗周期為48 h，氣沖時(shí)間2 min，氣水沖時(shí)間5 min，單水沖時(shí)間6 min，單格反沖洗排水量627 m3，每日濾池反沖洗排水總量約2 508 m3。

依據(jù)生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)末期反洗排放水濁度小于10 NTU為結(jié)束工況點(diǎn)，對(duì)不同的運(yùn)行周期與階段反洗時(shí)間組合進(jìn)行比選，在反洗達(dá)標(biāo)及出水水質(zhì)合格的前提下，排水量最少的工況條件為：濾池運(yùn)行周期48 h，氣沖時(shí)間2 min，氣水沖時(shí)間4 min，單水沖時(shí)間4 min。

反沖洗周期為48 h，8格池分兩組隔日交替反洗，以避免反洗水量峰值出現(xiàn)。其中單氣沖時(shí)的氣沖強(qiáng)度15.5 L/(m2·s)，時(shí)間2 min；氣水沖時(shí)，氣沖強(qiáng)度15.5 L/(m2·s)、時(shí)間4 min，水沖強(qiáng)度3.0 L/(m2·s)，時(shí)間4 min；若單水沖時(shí)，水沖強(qiáng)度6.0 L/(m2·s)，時(shí)間4 min；表掃強(qiáng)度2.0 L/(m2·s)，時(shí)間10 min。

單格濾池反洗排水量為表面掃洗水量、氣水沖時(shí)排水量、單水沖時(shí)排水量之和，單階段反洗量=濾池面積×單位面積的反洗量×?xí)r間，其中表面掃洗水量為135.8 m2×2.0 L/(m2·s)×3.6×(10 min/60 min)=163.0 m3，氣水沖時(shí)排水量為135.8 m2×3.0 L/(m2·s)×3.6×(4 min/60 min)=97.8 m3，單水沖時(shí)排水量為135.8 m2×6.0 L/(m2·s)×3.6×(4 min/60 min)=195.6 m3。因此，單格濾池反洗排水量為163.0 m3+97.8 m3+195.6 m3=456.4 m3。

每日濾池反沖洗排水總量約1 825 m3，較原工況反洗水總量2 508 m3降低了27.2%，濾池反洗排水率由1.25%降至0.91%。

綜上所述，通過優(yōu)化排泥水設(shè)施運(yùn)行工況，排泥水率由1.83%降至1.36%，預(yù)計(jì)全年節(jié)水約34.3萬m3。

3 排泥水處理

水廠原水主要來境外西江引水工程，原水進(jìn)入市區(qū)后經(jīng)調(diào)蓄水庫(kù)轉(zhuǎn)輸至水廠，原水水質(zhì)基本滿足《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）Ⅱ類水體標(biāo)準(zhǔn)，濁度穩(wěn)定在10 NTU左右。污泥處理系統(tǒng)規(guī)模按全年95%天數(shù)確定，處理工藝采用“調(diào)節(jié)池+斜板濃縮池+平衡池+離心脫水”。

3.1 污泥調(diào)節(jié)池

絮凝沉淀池與回收水池是間歇排泥，瞬時(shí)流量大，濃度也不均勻，為了保證后續(xù)構(gòu)筑物能連續(xù)運(yùn)行，減小構(gòu)筑物的處理容量，需設(shè)置調(diào)節(jié)池。

調(diào)節(jié)池設(shè)1座，設(shè)計(jì)有效容積按照不小于沉淀池單次最大排泥量及回收水池底泥之和考慮，池內(nèi)設(shè)2臺(tái)攪拌機(jī)，1用1備，防止污泥沉積。污泥提升泵按24 h均勻運(yùn)行進(jìn)行設(shè)計(jì)，2用1備，變頻調(diào)節(jié)，并設(shè)置應(yīng)急排放管至污水系統(tǒng)。調(diào)節(jié)池內(nèi)安裝1臺(tái)超聲波液位計(jì)，用于水位監(jiān)測(cè)及控制水泵的開停。

3.2 污泥濃縮池

濃縮池設(shè)1座分2格，采用不銹鋼斜板濃縮池形式，每座設(shè)計(jì)流量與調(diào)節(jié)池提升泵相匹配，設(shè)計(jì)表面水力負(fù)荷0.8 m3/(m2·h)，斜板長(zhǎng)為2.2 m，傾角為60°，板距80 mm。斜板下部設(shè)濃縮機(jī)對(duì)濃縮區(qū)污泥進(jìn)行慢速攪拌，以提高濃縮效果。為進(jìn)一步強(qiáng)化泥水分離效果，在每格濃縮池進(jìn)水管上設(shè)1個(gè)PAM投加點(diǎn)，投加量采用3~5 kg/(t Ds)，投加濃度采用0.1%。濃縮池上清液通過固定式溢流堰收集，可進(jìn)入回收水池或廠區(qū)污水系統(tǒng)。

濃縮池底部出泥管道處安裝污泥濃度計(jì)，當(dāng)?shù)啄酀舛却笥?%（可調(diào)）時(shí)，出泥管開始排泥；或根據(jù)時(shí)間周期進(jìn)行定期排泥。當(dāng)?shù)啄酀舛鹊陀?%時(shí)（可調(diào)），關(guān)閉排泥閥，停止排泥；或污泥平衡池達(dá)到高水位時(shí)，排泥管也停止排泥。

3.3 污泥平衡池

污泥平衡池在濃縮池與脫水設(shè)備間起平衡和緩沖作用，它能使?jié)饪s污泥含固率相對(duì)均勻，保證脫水機(jī)進(jìn)泥量與濃度均衡。

平衡池設(shè)1座，設(shè)計(jì)有效容積按脫水機(jī)8 h的最大處理泥量考慮，池內(nèi)設(shè)2臺(tái)攪拌機(jī)，1用1備，防止污泥沉積。平衡池內(nèi)安裝1臺(tái)超聲波液位計(jì)，用于水位監(jiān)測(cè)。

3.4 污泥脫水機(jī)

污泥脫水采用離心脫水方式，設(shè)離心脫水機(jī)2臺(tái)，1用1備，最大干泥處理量0.34 tds/h，按24 h連續(xù)運(yùn)行進(jìn)行設(shè)計(jì)，投加PAM進(jìn)行調(diào)理。脫水機(jī)房分兩層布置，一層主要為進(jìn)泥系統(tǒng)和加藥系統(tǒng)，二層主要為離心脫水機(jī)設(shè)備。

污泥性狀、調(diào)理藥劑及離心機(jī)工況等是影響污泥脫水的主要因素，且各因素之間互相影響，為優(yōu)化離心脫水機(jī)的運(yùn)行，可通過試驗(yàn)室選擇及生產(chǎn)性試驗(yàn)對(duì)上述因素進(jìn)行研究以提高污泥脫水效率。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，分別對(duì)陽離子、陰離子及非離子型PAM三種藥劑進(jìn)行比選，得出此類污泥采用陽離子型PAM絮凝效果好，藥耗低，且脫水濾液濁度、色度低，配制濃度在0.15%~0.20%效果最佳。開展生產(chǎn)試驗(yàn)找出離心機(jī)最佳運(yùn)行工況，并對(duì)不同進(jìn)泥濃度進(jìn)行比選，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

在其他因素穩(wěn)定的條件下，基本呈現(xiàn)進(jìn)泥濃度越高，處理后泥餅含水率越低，且藥耗越低的趨勢(shì)，注意進(jìn)泥濃度不宜低于2%，否則處理效率偏低。在實(shí)際運(yùn)行過程中，濃縮池底泥最高濃度一般在2.5%左右，此時(shí)藥耗約3.96 kg/(t Ds)，能耗76.24 kW·h/(t Ds)。泥餅含水率一般約65%~72%，主要成分為無機(jī)物，有機(jī)物含量約19%左右，pH值為7.0~9.0，重金屬總鉻含量約20.6 mg/kg，總鉛含量約30.5 mg/kg，揮發(fā)酚含量約0.4 mg/kg。目前污泥由專業(yè)公司外運(yùn)處置，作為制磚材料。

4 排泥水安全回用

濾池反沖洗水及濃縮池上清液排至回收水池進(jìn)行靜沉后回收，回收水池設(shè)1座分2格，單格調(diào)節(jié)水量按2格砂濾池反沖洗水量與濃縮池上清液之和考慮，出水設(shè)置高、低位閘板閥以分層出水。

4.1 靜沉?xí)r間

砂濾池反洗水由于其含固率太低，沉降試驗(yàn)未見明顯的固液分層，但靜沉1.0 h后，上清液水質(zhì)有所改善，濁度一般在10 NTU左右，與原水濁度相當(dāng)，較反洗水平均濁度50 NTU有明顯下降。因此設(shè)計(jì)靜沉?xí)r間采用1.0 h，具體時(shí)間可根據(jù)水廠具體運(yùn)行管理工況調(diào)整。

4.2 回流比

在回收利用時(shí)，應(yīng)盡量做到均勻回流，合理控制回流比，減少回收水對(duì)制水工藝的水質(zhì)、水量沖擊，這對(duì)保障水廠正常穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。依據(jù)試驗(yàn)成果，經(jīng)過靜沉后，在回用砂濾池反沖洗水比例小于6%時(shí)，可以降低混凝后絮體顆粒表面的Zeta電位，改善混凝條件，有利于降低沉后水濁度，并且不會(huì)造成沉后水細(xì)菌總數(shù)的大幅度上升。當(dāng)反沖洗水回用比例超過10%，對(duì)制水生產(chǎn)負(fù)荷的沖擊較大，易導(dǎo)致沉后水的CODMn和細(xì)菌總數(shù)都有大幅度的上升，使得水質(zhì)安全保障性降低。

回收水上清液可采用潛水泵24 h連續(xù)運(yùn)行方式或結(jié)合生產(chǎn)情況采用間歇運(yùn)行方式，提升至原水匯合井，每格回收池設(shè)2臺(tái)泵，1用1備，結(jié)合生產(chǎn)工況確定水泵開啟臺(tái)數(shù)，合理控制回流比。

4.3 水質(zhì)安全

靜沉后的回收水上清液中總錳、鹵代物、藻類及微生物劍水蚤等較原水均所上升，其中藻類及微生物劍水蚤增幅較大。

為了降低上述水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，首先在運(yùn)行中保證一定的回收水靜沉?xí)r間，以盡量降低回收水的濁度，濁度是一個(gè)重要的運(yùn)行水質(zhì)指標(biāo)，降低濁度的同時(shí)也降低水中的菌落總數(shù)、大腸桿菌、病毒、兩蟲及鐵、錳等重金屬指標(biāo)。其次設(shè)置回收水消毒劑投加設(shè)施，設(shè)計(jì)考慮在回收水管道處增設(shè)水射器投加液氯，投加量為1.5~2.5 mg/L。當(dāng)投加濃度2.0 mg/L，消毒時(shí)間30 min時(shí)，反洗水中的菌落總數(shù)、藻類去除率較高，在70%左右，處理后基本與原水水質(zhì)數(shù)量相當(dāng)，但對(duì)劍水蚤的滅活效果一般，僅為20%~40%。考慮在出水管道處設(shè)置管式紫外消毒裝置以進(jìn)一步降低劍水蚤生物風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)投加劑量為50 mJ/cm2，達(dá)到滅殺劍水蚤的效果。其余重金屬指標(biāo)溶解性鐵、錳、鋁，藻毒素以及三氯甲烷等未見明顯增加。另外，生產(chǎn)中需要定期對(duì)回收水取樣進(jìn)行檢測(cè)。

5 結(jié)論

1、通過優(yōu)化設(shè)計(jì)絮凝池排泥閥、沉淀池刮泥機(jī)以及砂濾池反沖洗運(yùn)行工況，絮凝沉淀池排泥水由平均每天1 150 m3降至900 m3，濾池反洗水量由平均每天2 508 m3降至1 825 m3，從源頭處降低排水總量，不僅減少用水量，且降低了后續(xù)相關(guān)處理成本，具有多重效益。

2、排泥水處理一般采用調(diào)節(jié)、濃縮、平衡及脫水等工藝流程，設(shè)計(jì)時(shí)需注意構(gòu)筑物最大排泥水量工況，并設(shè)置應(yīng)急排放系統(tǒng)。

3、在污泥脫水環(huán)節(jié)，建議先開展相關(guān)試驗(yàn)，明確脫水設(shè)備運(yùn)行工況、污泥濃度及調(diào)理藥劑等因素的最優(yōu)選擇，以達(dá)到更好的脫水效果。

4、濾池反洗水及濃縮池上清液靜沉后回收，設(shè)計(jì)回流比宜控制在6%以內(nèi)，以免對(duì)水廠生產(chǎn)負(fù)荷沖擊過大?；厥账乃|(zhì)生物風(fēng)險(xiǎn)尤須注意，可通過濁度控制、投加氯消毒劑及紫外消毒等方式來保障水質(zhì)安全。

原標(biāo)題:深圳某水廠排泥水處理工況優(yōu)化與安全回用