永嘉桥下水厂排泥水处理系统工艺设计

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摘要：本文对桥下水厂排泥水处理系统工艺设计进行简要介绍，具体内容包括干污泥量和排泥水量的确定、方案的选择、工艺流程和主要构筑物的设计等。

关键词：排泥水量 干污泥量 方案 工艺设计 处理 参数

Yongjia qiaoxia water treatment plant sludge system process design

Wang Dalong

Abstract: in this paper, bridge water treatment plant sludge system design process were briefly introduced, including the dried sludge and mud content determination, scheme selection, process flow and main structure design.

Key words: mud water Dry sludgeSchemeProcess designHandleParameter

中图分类号：X703.1

桥下水厂位于永嘉桥下村，水源为楠溪江。水厂设计总规模4万m3/d,属中型水厂，分二期建设，一期设计规模2万m3/d。水厂采用混合―絮凝―沉淀―过滤―消毒的常规处理工艺,主要净水构筑物有机械混合池、折板絮凝池、平流沉淀池、V型滤池、清水池和送水泵房。桥下水厂的排泥水主要由滤池反冲洗排泥水及沉淀池排泥水组成,约占日产水量的4%～7%。这些废水中含有大量泥沙、悬浮物、胶体物质、有机物、微生物及残余的混凝剂等。根据国家相关法规和当地环保部门的批复，桥下水厂排泥水处理系统应与净水系统同时建设。

1污泥量的确定

排泥水处理系统的设计，首先要合理确定污泥量，因为污泥量直接影响整个排泥水处理系统的设计规模、设备配置和投资规模。水厂的污泥量受多种因素影响，包括原水水质、水处理药剂投加量、采用的净水工艺和排泥方式等。污泥量的确定包括两方面内容：一是排泥水量，它决定回用水池和浓缩池等的规模；二是干污泥量，它决定污泥脱水设备的规模。

1.1干污泥量的确定

干污泥量的确定主要有计算法、混凝剂物料平衡法和现场测定法三种[1]，考虑到桥下水厂为新建水厂，没有实际运行数据，所以设计采用计算法对干污泥量进行计算。

干污泥量计算公式在我国、美国、日本和英国的相关文献中略有差别，但本质意义均体现净水厂干污泥量由去除的悬浮固体、原水杂质以及投加药剂形成的化合物组成。一般条件下设计应按《室外给水设计规范》（GB50013―2006）中的公式进行计算：

S=（K1C0+K2D+K3E）×Q×10-6(1)

式中S―干污泥量（t/d）；

K1―原水浊度单位(NTU)与悬浮物SS单位(mg/L)的换算系数，应经过实测确定；

C0―原水浊度设计取值（NTU）；

K2―Al2O3与Al (OH)3换算系数为1.53；

D―铝盐混凝剂加注率（以Al2O3计）(mg/L）；

K3―Ca(OH)2与CaCO3换算系数为1.35；

E―熟石灰加注率（以Ca(OH)2计）（mg/L）；

Q―原水流量（m3/d）。

参考与桥下水厂同水源的瓯北水厂原水水质资料，确定桥下水厂90%保证率的原水浊度为20NTU；据国内外有关资料介绍，K1=0.7～2.2，本水厂由于没有K1实测资料，参考相似条件的水厂，取K1=1.35；PAC投加量采用4.5mg/L（以Al2O3计），熟石灰加注率10mg/L（以Ca(OH)2计）；水厂自用水量按10%计，则原水流量Q =4.0×(1.0+10%)=4.4 m3/d。

由公式（1）计算可得桥下水厂总干污泥量为2.22t/d。

1.2排泥水量的确定

排泥水可分为沉淀池排泥水和滤池反冲洗排泥水两部分。

已投产的自来水厂，根据水厂的有关运行参数可以较准确地确定沉淀池排泥水量和滤池反冲洗排泥水量，而对于桥下水厂这种处于设计阶段的水厂，只能根据沉淀池排泥和滤池反冲洗的设计参数进行估算。

（1）滤池反冲洗排泥水量

V型滤池共分为8格，每次冲洗一格，单次反冲洗水量为160.0m3，每格每天反冲洗一次，则滤池每天反冲洗水量为160×8=1280 m3。

（2）沉淀池反冲洗排泥水量

参考瓯北水厂运行参数，设计取沉淀池排泥水含固率为0.35%,滤池反冲洗排泥水含固率为0.03%。沉淀池排泥水干污泥量S2为总干污泥量S与滤池反冲洗排泥水干污泥量S1之差。

经计算可得S1为0.384t/d，S2为1.836t/d，沉淀池每天排泥水量为525 m3。

桥下水厂设计沉淀池2座，每座每天排泥1次，间隔排泥，则单次排泥水量为525/2=262.5 m3。

2方案选择

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排泥水合并处理还是分别处理，其工艺流程一般如图1和图2。

沉淀池排泥水的悬浮杂质含固率一般为0.2%～1.0%，通常比滤池反冲洗排泥水的含固率高20～30倍以上，如能实现智能化排泥其含固率将会更高。滤池反冲洗排泥水水量明显多于沉淀池排泥水水量，合并处理工艺虽省去了废水调节池，减少了部分基建投资和占地，但沉淀池排泥水却被滤池反冲洗排泥水极度稀释，从而非常不利于后续的污泥浓缩处理，浓缩池也因处理水量大、浓缩效果差而需增加基建投资和占地。另外滤池反冲洗排泥水所含隐孢子虫卵囊、三卤甲烷等有害物质的浓度也远低于沉淀池排泥水，水质较易达到回用要求。因此,桥下水厂采用分别处理工艺[2]。

3工艺设计

3.1工艺流程

桥下水厂排泥水处理系统主要由回用水池―污泥提升井（合建）、污泥浓缩池（间歇式）和污泥脱水机房组成，见图3。

回用水池主要接纳滤池反冲洗排泥水。桥下水厂原水全年平均浊度约为5NTU，属低温低浊水，处理较困难，而滤池反冲洗排泥水回流不仅可以提高进水矾花的含量和增加絮凝效果，减少药耗，同时还可以节约水资源，因此桥下水厂设计滤池反冲洗排泥水回用，将反冲洗排泥水均质后回流至配水井。从安全角度出发，控制回流量不超过设计流量的10%，并定期直排反冲洗排泥水，以避免有害物质累积[3]。

污泥提升井主要接纳沉淀池排泥水，并及时地将其提升至污泥浓缩池进行浓缩。

污泥浓缩池是整个排泥水处理系统的核心构筑物，它的作用是将含水率为99.6~99.9%的排泥水通过浓缩，使底泥含水率达到95.5~97.5%，满足脱水机械对进泥固体含量的要求。鉴于桥下水厂规模不大，原水浊度低，排泥水量较少，故设计采用间歇式污泥浓缩池进行浓缩处理。该浓缩池属静止浓缩，效果较好，并且集调节、浓缩、平衡污泥功能于一体，可以节省占地和工程投资。间歇式浓缩池上清液的排放是间歇性的，具有历时短，流量大的特点，如果回流至回用水池，势必会增加回用水池的容积；上清液中有害物质的含量较高，回用可能导致有害物质累积，近而引发安全方面的问题；相比滤池反冲洗水，上清液水量小，回用价值不大。综合以上各点，并给合桥下水厂占地紧张的实际情况，上清液不回用，达标后直接排放。为提高浓缩池固体负荷，减少占地，设计在浓缩池前投加阳离子聚丙烯酰胺（PAM)。

排泥水经浓缩后含水率仍很高，仍呈流态。污泥脱水的目的就是进一步降低浓缩污泥的含水率，缩小体积，以便于污泥运输和最终处置。桥下水厂采用占地小、卫生条件好、自动化程度高、脱水效果较好的离心脱水机作为污泥脱水设备。脱水后的分离液回流至污泥提升井，泥饼外运处理。脱水机进口投加PAM，以改善污泥脱水性能。

3.2 主要构筑物设计

（1）回用水池―污泥提升井

回用水池与污泥提升井合建。

回用水池调节容积按滤池最大一次反冲洗水量确定，平面尺寸6.5m×10.0m，有效水深2.5m，有效容积160m3。进口处设带手电两用启闭机的600×600方闸门2套，事故时可通过闸门的开、关切换，使废水不进入回用水池而直接排放，设备参数：N=1.1kW；池内设2台潜水搅拌机，使池内水均匀混合，防止污泥沉淀，设备参数：叶轮直径340mm，转数480rpm，N=1.0kW。池底近期安装潜水泵2台，1用1备，远期3台，2用1备，设备参数：Q=40m3/h，H=11m，N=3.0kW。

污泥提升井平面尺寸4.7m×3.0m，有效水深3.1m，有效容积44m3。进口处设带手电两用启闭机的500×500方闸门2套，功能同上，设备参数：N=1.1kW；井内安装潜水泵3台，设备参数：Q=85m3/h，H=12m，N=5.5kW。

（2）污泥浓缩池

设计污泥浓缩池1座，分2格。土建一次建成，设备分期安装，先安装其中1格。单格平面尺寸L×B=13.0m×6.5m，有效水深3.5m,排泥斗深2.0m，池容369m3,其中污泥区容积74m3，可接纳沉淀池最大一次排泥量。浓缩前设计污泥含水率为99.65%,浓缩后设计污泥含水率为97%,浓缩时间为10h。浓缩池内设浮动式重力滗水器一台，用于排出浓缩后的上清液，设备参数：Q=200m3/h，Δh=3.5m。

（3）污泥脱水机房

污泥脱水机房总建筑面积222.1m2。脱水机房远期进泥量为1836kgDS/d(以污泥干固体量计)，设计取2000kgDS/d。进泥来自污泥浓缩池，远期进泥量为67m3/d，近期为33.5m3/d。污泥投加设备采用2台螺杆污泥泵，流量调节范围为2～8m3/h，出口压力0.3MPa，N=3.0kW，近期每天运行6h，远期每天运行12h。污泥脱水设备选用2台卧式螺旋离心脱水机[4]，单台进泥量Q=2～8m3/h，N=20.5kW，近期每天运行6h，远期每天运行12h。

脱水机进口设计PAM投加量为污泥干重的0.2%～0.4%（即2～4kg/tDS)，浓缩池进口设计PAM投加量为1.0mg/L。选用最大制备能力为1000L/h的PAM一体化配制设备1套，配制浓度0.3%，在线稀释至0.1%后投加。浓缩池前设加注泵3套，2用1备，单泵能力30L/h。脱水机前设加注泵3套，2用1备，单泵能力125L/h。

4结语

大量的含泥废水排入江、河、湖泊等水体，不仅会成为水体的污染源，还可能造成淤积而抬高河床，影响江河的航运和行洪排涝能力。桥下水厂排泥水处理系统的建设，在改善水环境的同时，还可回收一部分水量，具有一定的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]GB50013-2006，室外给水设计规范[S]

[2]上海市政工程设计研究院.给水排水设计手册(第3册)[M].北京：中国建筑工业出版社，2004

[3]李洪清，王卫华.芥园水厂排泥水处理工程的工艺设计[J].供水技术，2008，2(2)：53-54

[4]邓风，张雯，陈敏.水厂澄清池排泥水和滤池反冲洗水处理工艺设计[J].工业安全与环保，2009，35(6)：21-22

作者简介：王大龙，1979，男，2002年毕业于哈尔滨工业大学给水排水专业，工程师

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