净水厂排泥水处理方案

罗波

长江勘测规划设计研究有限责任公司 湖北武汉 430000

摘要：近年来，随着环保要求的提高，净水厂的排泥水需要经过处理方可排放，其处理方式关系到水厂的运行成本及运行维护的便利性，本文就净水厂的排泥水处理方式及相关设备选型作论述。

关键词：沉淀池 排泥水 滤池 反冲洗 脱水

净水厂排泥水（沉淀池排泥水以及滤池的反冲洗水）水量约占其制水量的2%～4%。虽然水厂排泥水中无机成分占绝大多数，但其悬浮物浓度很高，如果将这部分水直接排入水体，不仅是对水资源的一种浪费，还会对受纳水体造成污染。研究发现，以铝盐作为混凝剂的污泥中氢氧化铝浓度的增加会导致底栖生物死亡率随之升高；而污泥的沉积作用则会造成水体中某些鱼类食物短缺，影响鱼卵的成活率。此外，给水污泥中还存在许多其他的污染物，如有机物、重金属离子、砷、氟、硝酸根和放射性物质等，也会对水环境产生影响。

排泥水若直排入污水管网，很可能会引起管道淤积，加大污水处理厂的负担。而排泥水若能处理后回收利用，还可在一定程度上缓解水资源短缺的矛盾，节省能耗。由于原水浊度较低，排泥水的回收利用，可在一定程度上改善絮凝条件，节省矾耗。

综上所述，为了保护节约水资源、降低能耗药耗，净水厂实施排泥水减量化、无害化和资源化处理势在必行。

1.处理方式

水厂排泥水处理工艺及系统组成可能各有不同，但根本区别在于将沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水两类排泥水合并处理还是分别处理两种选择。

水厂沉淀池排泥水的悬浮杂质含固率一般为0.2%～1.0%^[1]，高出滤池冲洗废水的含固率二、三十倍，滤池反冲洗废水量很大，因此，若将沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水合并处理一起进入调节池，虽可比分别处理工艺省却了废水调节池，减少了该部分的基建投资和占地，但沉淀池排泥水却被滤池冲洗废水稀释，不利于其后的浓缩设施的污泥浓缩效果，浓缩设施也因处理水量增大、浓缩效果差而需增加基建投资和占地，致使污泥处理工程的总投资反而增大。因此目前各水厂推荐采用沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水分别处理工艺。

2.排泥水处理构筑物、设备和药剂选型

2.1 污泥浓缩、脱水方式选择

自来水厂沉淀池的排泥水需经浓缩后减少污泥体积，再将浓缩后的污泥送往后续工艺进行污泥脱水。通常要求浓缩污泥的含固率达到1～3%左右，以满足污泥脱水机械高效率地进行污泥脱水的需要。

常用的污泥浓缩、脱水方式有重力浓缩、机械脱水和机械浓缩、机械脱水两种。

重力浓缩其本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。浓缩前由于污泥浓度较高，颗粒之间彼此接触支撑。浓缩开始后，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出界面，颗粒之间相互拥挤得更加紧密。通过这种拥挤和压缩过程，污泥浓度进一步提高，从而实现污泥浓缩。重力浓缩、机械脱水方式的优点是浓缩池大大减少了需脱水污泥的体积，有效减少脱水机数量，设备投资大大节省，降低电耗，脱水污泥浓度较均匀，使脱水机运行稳定；其缺点是需建浓缩池，土建费用较高，占地面积较大。

机械浓缩、机械脱水方式恰好相反，可取消浓缩池，节省占地面积，减少土建费用。但由于需脱水污泥量大，浓度低且不均匀，致使浓缩脱水设备数量增多，因而设备费用大大提高，电耗增大，且泥饼含固率不稳定。

综上所述，重力浓缩、机械脱水方式技术上优于机械浓缩、机械脱水方式，重力浓缩、机械脱水方式的土建费用较高，但设备费用较低，总费用低于机械浓缩、机械脱水方式。现代化水厂一般推荐采用重力浓缩、机械脱水方式。

2.2污泥脱水设备的基本构造及特点

自来水厂污泥脱水机械,目前主要采用的有带式压滤机，板框压滤机和离心脱水机三种类型，三类污泥脱水机械的基本特点分别简述如下：

① 带式压滤机

带式压滤机是由上下两条张紧的滤带夹着污泥层，从一连串按规律排列的辊压筒中呈“S”型弯曲经过，靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨力或剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固率较高的泥饼，从而实现污泥脱水。

带式压滤脱水机的处理能力取决于脱水机的带速和滤带张力以及污泥的脱水性能，而带速张力又取决于所要求的脱水效果。如果进泥量太大或固体负荷太高，将降低脱水效果。国产带式脱水机处理能力一般较小，污泥固体负荷仅为150～250mg/m·h，进口优质带式脱水机处理能力可达250～400kg/m·h。

② 板框压滤机

板框压滤机是间隙操作的加压过滤设备，广泛用于制糖、制药、化工、染料、冶金、洗煤、食品和水处理等部门，以过滤形式进行固体与液体的分离。它是对物料适应性较广的一种大、中型分离机械设备。

自动板框压滤机过滤机构由滤板压缩板、橡胶隔膜等组成。滤板采用增强聚丙烯模压而成，强度高、重量轻。机架全部为高强度的钢焊接件，采用液压装置作为压紧、松动滤板的动力机构，并用电接点压力表自动保压。用电气系统控制自动拉板，通过控制板上的按钮，实现所需动作，其中配备有多种安全装置，确保操作人员安全。

板框压滤机具有以下特点：滤饼双向交叉洗涤功能，有用滤饼或滤液回收率高；振打与滤布曲张机构相结合，卸料干净利落；拉板机械液压传动，动作灵活、稳定可靠；下藏式滤布自动清洗机构配备专利喷嘴组件，清洗更彻底；PLC全自动控制，可实现固液分离操作的全自动程序控制，双向中间进料，污泥迅速充满滤室，缩短进料时间；回转式集液盘，结构新颖。

板框压滤机对进泥含固率要求较低，一般为2%~3%即可；而出泥含固率高于带式压滤机和离心脱水机；运行过程是周期性地泵入污泥压滤和脱除泥饼的间歇过程；根据滤板堵塞情况，一定的运行周期后冲洗滤布一次，个别滤板或橡胶隔膜损坏后易及时更换，较快恢复正常运行，设备体形庞大，但噪声较小，电耗较低。

③ 离心脱水机

卧螺离心式污泥脱水机组是包括主机和辅助设备在内的一整套机组^[2]。机组为全封闭结构，无泄漏，可24小时连续运行；主要结构特点有：采用较大的长径比，延长了物料的停留时间，提高了固形物的去除率；采用独特的螺旋结构，增强了螺旋对泥饼的挤压力度，提高了泥饼的含固率；采用先进的动平衡技术，减小振动；采用独特的差转速调节技术，增大螺旋卸料扭矩和负载能力。

离心机设备效率高，占地小，机房环境清洁，整套机组采用先进的自动化集成控制技术，转速和差转速无级可调，具有安全保护和自动报警装置，运行稳定可靠，主要缺点是噪声大，电耗稍高，旋转叶片等部件要求耐磨性强，制造材质和加工精度要求严格，价格稍贵。

2.3污泥脱水设备选型

鉴于带式压滤机处理能力小，污泥截留率较低，维护工作量较大，冲洗水耗水量较大，脱水机房水、气环境较差，而且由于排泥水的污泥颗粒粒径较细、污泥含固率相对较低，而带式压滤机进泥要求在3%~5%甚至更大，且出泥含固率一般只能达到20%，难以达到25%以上。因此不宜选用带式压滤机。

板框压滤机尽管对材质及加工精度要求不高，运行较可靠，使用寿命长，某些易损件如滤布等更换方便，价格较低，而且脱水性能优于离心机，出泥含固率较高，总投资较低，节省电耗，运行成本较省，生产、使用历史较长，具有成熟的经验，但其体形庞大，操作繁杂，安装维护较复杂。

离心脱水机体积小，占地省，机房环境较好，运行管理简单，但转速高，噪声大，电耗、药耗高，脱水泥饼含固率低于板框压滤机，而且对设备材质及制造精度均有极高的要求，以保证其长时间连续运行。

由于离心脱水机脱水泥饼含固率一般只能达到25%~30%，脱水污泥的出路存在很多限制，因此当前越来越多的自来水公司开始考虑在厂内进行深度脱水，将污泥含固率脱水至40%以上，以减少污泥外运总量，降低外运处置成本。如当地环保对污泥含水率无要求，且有方便稳定的处置出路，可选择离心机。如当地环保要求较高，为增加污泥最终处置出路和减少外运处置成本，推荐采用板框压滤机。

3.小结

综上，现代化大规模的水厂推荐采用分别处理的方式，采用重力浓缩、机械脱水方式，根据环保及出路等要求，优先选用离心机或板框压滤机。

参考文献：

[1]李笑梅. 给水厂排泥水安全回用试验研究[D].哈尔滨工业大学,2010.

[2]王超.北京市第九水厂污泥脱水系统改造中的设备选型[J].给水排水,2019,55(10):22-25.DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2019.10.004.