污水廠污泥深度脫水工程的優(yōu)化探討
程文1，耿震1，張新彥2
（1.無錫市政設(shè)計研究院有限公司,江蘇無錫214072;2.無錫市排水總公司，江蘇無錫214072)
摘要：介紹了無錫市某污水處理廠污泥深度脫水工程的工藝流程及主要建(構(gòu))筑物情況，重點分析了在系統(tǒng)運行中易出現(xiàn)的問題及優(yōu)化措施，經(jīng)過優(yōu)化后的污泥脫水系統(tǒng)生產(chǎn)能力約可以提高10%~20%。本工程對于類似項目的新建工程和現(xiàn)有工程的優(yōu)化具有較大的參考意義。
無錫市主城區(qū)某污水處理廠污泥深度處理工程設(shè)計處理規(guī)模為210 m3/d（含水率為80%），脫水后污泥含水率穩(wěn)定保持在60%以下，泥質(zhì)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)》（CJ/T 249—2007）的要求，達到填埋場混合填埋的要求。該項目2012年初開工建設(shè)，2012年下半年建成投產(chǎn)運行，項目的實施有效分擔了無錫市主城區(qū)污泥出路難的問題，解決了污水廠的后顧之憂。
1 污泥深度脫水工程介紹
1.1 污泥深度脫水工藝流程
廠區(qū)四期工程產(chǎn)生的濃縮污泥（含水率約98%）和太湖新城污水處理廠的脫水污泥（含水率約80%）按照10 ∶1（100 m3的濃縮污泥和10 m3的脫水污泥）的比例在調(diào)理池中進行充分混合；混合完成后，按照比例加入聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、生石灰（CaO），通過耙式攪拌機充分攪拌；最終，通過低壓和高壓兩種污泥螺桿泵將調(diào)理好的含水率約為96%的混合污泥壓力輸送至隔膜式板框壓濾機中進行深度脫水。
工藝流程見圖１。
圖1 污泥深度脫水工藝流程
1.2 主要建（構(gòu)）筑物設(shè)計
本工程主要建（構(gòu)）筑物包括：污泥濃縮池、卸料間、調(diào)理池、綜合處理車間。同時，配套建設(shè)有石灰投加系統(tǒng)、生物除臭系統(tǒng)、干泥料倉等。污泥濃縮池2座，尺寸為Ø16.0 m×5.0 m;卸料間1座，尺寸為14.0 m×13.0 m;污泥調(diào)理池4座，尺寸為Ø6.0 m×5.0 m;綜合處理車間1座，尺寸為31.7 m×31.5 m;干污泥料倉2座，有效容積為60 m3。
本工程核心設(shè)備為4臺隔膜式板框壓濾機（3用1備），每天運行4個周期，每個周期4 h（進料1.5 h，壓榨1.5 h，卸料1.0 h），總運行時間為16 h，單臺最大處理能力為80 t/d（含水率80%計），考慮到遠期規(guī)劃，預(yù)留1臺機位。其余主要設(shè)備：板框壓濾機4臺(3用1備),F=800 m2，N=23 kW;低壓進料泵4臺，變頻控制,Q=180 m3/h，H=600 kPa，N=45 kW;高壓進料泵4臺，變頻控制,Q=40 m3/h，H=1.2 MPa,N=30 kW;隔膜壓榨泵4臺，變頻控制，Q=20 m3/h，H=2 MPa,N=18.5 kW;清洗水泵2臺(1用1備),Q=215 L/min，H=8 MPa,N=45 kW;空壓機2臺(1用1備),Q=11.5 m3/h，P=1.0 MPa，N=75 kW。
2 系統(tǒng)易出現(xiàn)問題分析
本工程從投產(chǎn)運行至今已2年多，各項指標及數(shù)據(jù)均達到了設(shè)計的要求，運行效果良好。通過2年來對該項目現(xiàn)場運行的跟蹤與調(diào)查，系統(tǒng)在運行過程中存在以下問題:
① 石灰投加系統(tǒng)。本工程按照絕干污泥處理量5%的量進行生石灰的投加，石灰儲罐的容積按照滿足不低于5天的石灰投加量進行設(shè)計，石灰儲罐的有效容積為10 m3。在實際生產(chǎn)過程中，石灰的投加量為絕干污泥量的7%以上，且儲罐中有效生石灰的量僅占石灰量的75%~90%，儲罐中石灰僅夠污泥深度脫水約3天的使用量，需要頻繁進行生石灰的補充，增加了成本和勞動強度。
② 污泥進料系統(tǒng)。本工程高、低壓污泥進料泵選用螺桿泵，采用填料密封方式。在實際生產(chǎn)過程中，填料密封的螺桿泵出現(xiàn)了比較嚴重的漏泥現(xiàn)象，造成現(xiàn)場環(huán)境臟亂，影響系統(tǒng)運行。
③ 污泥脫水系統(tǒng)。污泥進料完成后需進行污泥的反吹掃，對壓濾機中心進泥管中的殘留污泥及膜腔內(nèi)的濾液進行反吹洗，反吹污泥通過壓濾機一端設(shè)置的DN100反吹污泥管回流至調(diào)理池中。在實際生產(chǎn)過程中，反吹污泥并未由反吹污泥管進入調(diào)理池，而是經(jīng)由濾液水排放管排放至廠區(qū)污水管網(wǎng)，導(dǎo)致不承壓的濾液水排放管管內(nèi)壓力過高，管道出現(xiàn)破損現(xiàn)象。
④ 污泥卸料系統(tǒng)。工程設(shè)計采用自動拉板污泥卸料系統(tǒng)，同時配套機械震打裝置，實現(xiàn)全自動污泥料卸料操作。在實際生產(chǎn)過程中，污泥自動卸料的功能基本能夠?qū)崿F(xiàn)，但出現(xiàn)了污泥易粘濾布的情況，濾布每2~3天就需要進行清洗，增加了勞動強度，影響污泥處理效率。
⑤ 其他。因PAC溶液屬于中強酸溶液，加藥泵進口和出口管路上的閥門雖然采用的是不銹鋼304甚至是316L材質(zhì)，但是仍然容易遭液體腐蝕，需要經(jīng)常更換，費用高。
3 解決對策與優(yōu)化措施
針對工程在生產(chǎn)運行中出現(xiàn)的相關(guān)情況，從設(shè)計、設(shè)備以及現(xiàn)場運行管理方面提出了解決對策和優(yōu)化措施，具體如下：
① 針對石灰投加系統(tǒng)出現(xiàn)的情況——生石灰的有效存儲量僅為3天左右，設(shè)計將現(xiàn)狀的石灰儲罐進行加高處理，將有效容積增至約20 m3，石灰系統(tǒng)其他配置不變，可以保證生產(chǎn)運行1個星期所需的石灰量。國內(nèi)主流的污泥深度脫水工藝，大多需投加生石灰，設(shè)計時需仔細核算生石灰用量，同時考慮石灰粉中生石灰的有效成分。
② 污泥進料系統(tǒng)所使用的是填料密封污泥螺桿泵，運行中出現(xiàn)了漏泥現(xiàn)象。在改為機械密封成本較高的情況下，考慮為每臺螺桿泵增加了水循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)廢水通過污泥泵坑的集水坑由小型潛污泵排出，就近接入廠區(qū)污水管網(wǎng)。
③ 在壓縮空氣系統(tǒng)對板框壓濾機進行污泥吹掃的時候，出現(xiàn)了反吹污泥由濾液水管排出，并破壞濾液水管的情況。通過檢查分析原因，在濾液水管上加裝了控制閥門，同時對反吹污泥管進行改造，直接架空進入調(diào)理池。經(jīng)過優(yōu)化后，問題得到解決，運行良好。
④ PAM（高分子絮凝劑）的過量投加容易引起污泥黏濾布的情況，本工程PAM（0.1%~0.3%質(zhì)量濃度）的投加量為干污泥量的0.1%~0.5%（質(zhì)量分數(shù)），實際操作中忽略了80%脫水污泥中的PAM含量。通過控制PAM的藥劑投加量，污泥黏濾布的情況得到了明顯的改善。
⑤ 針對PAC加藥泵進口和出口管路上的閥門容易銹蝕的問題，采取了合成塑料內(nèi)襯氟的閥門組件，使用后效果較好。
4 優(yōu)化效果分析
針對工程運行過程中出現(xiàn)的情況，經(jīng)過分析原因，采取有效措施進行了優(yōu)化,對優(yōu)化前后污泥脫水系統(tǒng)生產(chǎn)能力的分析結(jié)果表明，污泥脫水效率可以提高10%~20%，產(chǎn)能得到明顯提升。
5 結(jié)語
① 該項目所采用的污泥深度脫水工藝在國內(nèi)應(yīng)用廣泛，在設(shè)計和實際的生產(chǎn)運營中，可能會出現(xiàn)同樣的一些問題，該項目的實施具有較大的參考價值。
② 經(jīng)過優(yōu)化后的污泥脫水系統(tǒng)生產(chǎn)能力約可以提高10%~20%，產(chǎn)能得到明顯提升。
（本文發(fā)表于《中國給水排水》雜志2015年第16期“設(shè)計經(jīng)驗”欄目）
