給水廠污泥處理、運(yùn)行控制及綜合利用

1、水廠污泥處理技術(shù)一、自來水廠污泥概況1. 污泥來源上海各家自來水廠在制水過程中取原水(黃浦江水、長江水源(陳行水庫水)，經(jīng)投加混凝劑(鋁鹽或鐵鹽)后的混凝、沉淀、過濾和氯消毒等常規(guī)工藝處理凈化成自來水，通過輸配水管道供應(yīng)用戶。原水利用率約95左右，其余5的水量隨沉淀池排泥水和快濾池反沖洗水排出凈水工藝系統(tǒng)之外。由于原水中含有渾濁的顆粒懸浮物、溶解性膠體、部分大分子有機(jī)物和微生物、藻類以及膠體狀金屬氧化物等雜質(zhì)，當(dāng)原水中投加化學(xué)電介質(zhì)絮凝劑鋁鹽或鐵鹽，再經(jīng)混凝攪拌促使原水中雜質(zhì)與混凝劑絮凝，形成“礬花”，使水澄清。當(dāng)“礬花"逐漸變大、沉降，進(jìn)入沉淀池底部形成濃縮污泥，在沉淀池底部，利用

2、虹吸原理，將濃縮污泥隨排泥水排出。濾池在過濾水過程中，截留懸浮顆粒物質(zhì)，當(dāng)運(yùn)行一定時(shí)間需對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗。因此，水廠沉淀池排泥水和濾池反沖洗排泥水經(jīng)沉降后所形成的污泥是水廠污泥主要來源。其次還有反應(yīng)池、清水庫清洗時(shí)所形成的污泥是水廠污泥次要源。2. 污泥量的確定實(shí)施排泥水處理，首先必須確定合理的污泥量，因?yàn)槲勰嗔康拇_定直接影響整個(gè)排泥水處理工程的設(shè)計(jì)規(guī)模，從而影響到設(shè)備配置和投資規(guī)模。自來水廠的污泥量受多種因素影響，包括原水水質(zhì)、水處理藥劑投加量、采用的凈水工藝和排泥的方式等。污泥量確定包括兩方面內(nèi)容：一是排泥水總量，它決定濃縮池規(guī)模；二是總干泥量，確定污泥脫水設(shè)備的規(guī)模。污泥量確定一般需要較

3、長時(shí)間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，因此即使目前沒有建設(shè)排泥水處理工程計(jì)劃的自來水廠，著手進(jìn)行有關(guān)水廠污泥產(chǎn)量資料的收集工作仍然是明智之舉。2.1 排泥水總量確定排泥水總量可分為沉淀池(或澄清池，下同)排泥水量和濾池反沖洗廢水量兩部分。通?？梢哉J(rèn)為自來水廠一泵房取水量和二泵房出水量之間的差值即為自來水廠排泥水的總量。但它不能分別確定出沉淀池排泥水量和濾池反沖洗廢水量，且這一估算方法不夠準(zhǔn)確。已投產(chǎn)的自來水廠，根據(jù)水廠的有關(guān)運(yùn)行參數(shù)可以較準(zhǔn)確地計(jì)算出沉淀池排泥水量和濾池反沖洗廢水量。水廠沉淀池采用人工定時(shí)排泥，只需根據(jù)每天排泥次數(shù)、每次排泥歷時(shí)和排泥流量以及沉淀池格數(shù)，就可以計(jì)算出沉淀池的排泥水量。同樣道理，

4、也可以根據(jù)濾池每天沖洗次數(shù)、每次沖洗歷時(shí)、沖洗強(qiáng)度及單格濾池面積和格數(shù)，計(jì)算出濾池反沖洗廢水量。如果沉淀池排泥和濾池反沖洗實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)行，則需要對(duì)水廠沉淀池排泥和濾池反沖洗進(jìn)行現(xiàn)場觀測，了解沉淀池排泥和濾池反沖洗流量、每次歷時(shí)和統(tǒng)計(jì)每天排泥或沖洗的次數(shù)，然后進(jìn)行計(jì)算。尚未建成或仍處在設(shè)計(jì)階段的自來水廠，沉淀池排泥水量和濾池反沖洗廢水量可根據(jù)沉淀池排泥和濾池反沖洗的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行估算，也可以參照已建成投產(chǎn)的、條件相近的自來水廠實(shí)際運(yùn)行資料進(jìn)行估算。排泥水總量的確定，最好能繪制出排泥水量在一天內(nèi)的變化曲線。由于水廠沉淀池排泥和濾池反沖洗都是在較短的時(shí)間內(nèi)完成，瞬間流量很大，繪出變化曲線，對(duì)確定排泥

5、水截留池和濃縮池設(shè)計(jì)規(guī)模有很大幫助。2.2 干污泥產(chǎn)量的確定水廠污泥產(chǎn)量一般以沉淀池排泥水中污泥量為主。影響水廠污泥產(chǎn)量除了制水量外，原水水質(zhì)也決定了給水處理需去除的物質(zhì)數(shù)量和去除的易難程度，并牽涉到處理藥劑的用量多少。若原水中要去除的雜質(zhì)越多，雜質(zhì)的可混凝沉降性越差，則處理藥劑用量越多，相應(yīng)給水廠污泥產(chǎn)率就越大，所以原水水質(zhì)好壞亦決定了給水廠污泥產(chǎn)率的最主要影響因素。英國水研究中心推薦用(2.2)式計(jì)算干污泥量：S=Q(2T+0.2C+1.53A+1.9F)×10-6S：干污泥量，(t/d)；Q：自來水廠處理水量，(m3/d)；T：去除的原水濁度，（NTU）；C：去除的原水色度，(

6、H)；A：鋁鹽混凝劑投加率，(以Al203計(jì)，mg/L)；F：鐵鹽混凝劑投加率，(以Fe計(jì)，mg/L)。例如某水廠每天產(chǎn)自來水10萬m3，原水懸浮物為100 mg/L，投加硫酸鋁(折結(jié)晶硫酸鋁)50 mg/L，自來水色度比原水色度降低10度，則計(jì)算產(chǎn)污泥量(干基)：100000m3/d×(100+0.2x 10+1.53×7.66)X 10-6t/m3=11.37t/d。3. 污泥的沉降性能、含固率測定污泥沉降性能主要有不同含固率排泥水的自然沉降特性、排泥水的壓密固體通量及滿足后續(xù)脫水處理所需的濃縮時(shí)間。3.1 沉降曲線用1000 mL量筒所做的沉淀池排泥水靜態(tài)沉降特性曲線

7、?？梢钥闯觯拍嗨勰嘣陟o態(tài)沉降過程中，渾液面沉降速率隨時(shí)間的增長不斷減小，而且不同含固率污泥的沉降特性明顯不同。含固率較低時(shí)，初始階段污泥能夠很快形成沉降面，沉降迅速，很快到達(dá)壓密點(diǎn)，而且在壓密點(diǎn)附近沉降曲線明顯轉(zhuǎn)折。隨著排泥水含固率的增高，污泥形成沉降面的時(shí)間相應(yīng)延長，初始階段的等速沉降過程也不明顯，而且污泥界面的下沉速率越來越慢，歷時(shí)曲線逐步趨于平緩，壓密點(diǎn)不明顯。這主要是因?yàn)椋旱秃搪蕰r(shí)，泥水中顆粒發(fā)生干擾群體沉降。其沉降規(guī)律為，一開始由于顆粒的自絮凝作用，絮體顆粒增大，使沉速加快。但同時(shí)由于相對(duì)上升水流流速的增加，下沉顆粒所受的阻力也相應(yīng)增大，很快達(dá)到一個(gè)受力平衡狀況。這時(shí)，渾液面即

8、進(jìn)入等速沉降階段。隨著沉降的進(jìn)行，沿顆粒沉降方向上，泥水中顆粒濃度越來越大，顆粒將進(jìn)行整體壓縮沉降。此時(shí)，泥水絮體顆粒進(jìn)一步靠近與互相接觸，顆粒間分子力作用更為明顯與強(qiáng)化。絮團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)很快出現(xiàn)并將在較短的時(shí)間內(nèi)形成網(wǎng)狀整體。同時(shí)，由于水體內(nèi)極限切應(yīng)力的急劇加大，絮體顆粒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)逐漸變?nèi)跎踔料?，以至使各種大小不同的顆粒以整體形式下沉，這時(shí)不存在顆粒的分選和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。外觀表現(xiàn)就是渾液面沉速更進(jìn)一步減小。圖1 沉降曲線通過沉降曲線即可計(jì)算得出壓縮點(diǎn)和極限固體通量，具體做法如下：根據(jù)污泥靜態(tài)沉降試驗(yàn)作沉降曲線；作等速沉降區(qū)與壓縮區(qū)的兩條切線，由兩條切線的交角作角平分線，與沉降曲線的交點(diǎn)，即為壓縮

9、點(diǎn)；通過壓縮點(diǎn)，作沉降曲線的切線；在縱坐標(biāo)軸上截取達(dá)到排泥濃度Cu時(shí)的污泥界面高度Hu，(Hu可根據(jù)Kynch公式C0H0 =CuHu計(jì)算得出)，作橫坐標(biāo)的平行線，與通過壓縮點(diǎn)的切線相交，該交點(diǎn)的橫坐標(biāo)值即為tu；如果沉降曲線沒有等速沉降區(qū)，一開始就進(jìn)入壓縮區(qū)，則通過Hu作橫坐標(biāo)的平行線，與沉降曲線相交，此交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)即tu；利用圖解法求得tu，然后代入公式即可求出極限固體通量G。3.2 污泥含水率與含固率污泥中所含水分的多少稱含水量，污泥含水量用含水率表示，即單位重量的污泥所含水分重量百分?jǐn)?shù)。污泥的含水率可用下列公式計(jì)算： Pw：污泥含水率（）W： 污泥中水分重量（g）S： 污泥中總固體

10、重量（g）污泥的含固率可用下列公式計(jì)算： Ps：污泥含固率S： 污泥中總固體重量（g）W：污泥中水分重量（g）4. 污泥的性質(zhì)4.1含固率4.1.1污泥中的水分自來水廠污泥中含有各種水分，它們的存在狀態(tài)不同，表面活動(dòng)也極其復(fù)雜。對(duì)污泥中的水有許多分類，費(fèi)什林(Vesilind)把污泥中的水分為4類：(1)自由水，存在于顆粒與顆粒之間，受表面張力或毛細(xì)作用小，可以通過簡單的重力濃縮去除；(2)礬花水，被網(wǎng)捕在污泥礬花內(nèi)部，能夠通過機(jī)械脫水去除；(3)毛細(xì)水，污泥顆粒間的毛細(xì)管水，受表面張力或毛細(xì)作用較大，在重力作用下不容易失去，只能通過擠壓和污泥顆粒變形才能去除；(4)結(jié)合水，被礬花顆粒化學(xué)結(jié)合

11、的水。以上污泥的水分中，自由水最容易去除，只需要簡單的重力濃縮或機(jī)械脫水就能去除，而結(jié)合水最難去除，對(duì)泥餅進(jìn)行加熱干化或焚燒處理才可部分去除。通過投加化學(xué)藥劑(有機(jī)高分子聚合物、酸、堿等)進(jìn)行預(yù)處理或冰凍一解凍預(yù)處理，可改變部分礬花水或毛細(xì)水的形態(tài)，成為較易失去的自由水。污泥中各種水分的含量將直接影響污泥濃縮和脫水后污泥的含固率，因此對(duì)它們的了解非常重要。4.1.2影響含固率變化的因素自來水廠污泥含固率的變化幅度通常很大，這主要決定于原水性質(zhì)、混凝劑的類型和投加量以及是否使用石灰等。通常懸浮固體和碳酸鈣含量越高，污泥的含固率就越高。因此原水的濁度較低時(shí)，污泥的含固率較低，而原水的濁度高時(shí)，污泥

12、的含固率就較高。Knocke等人的研究表明：原水的濁度、混凝劑的投加量和混凝機(jī)理對(duì)污泥的濃縮和脫水性質(zhì)有很大的影響。當(dāng)混凝的pH為8.1時(shí)，比pH為6.2時(shí)的泥水濃縮和脫水后的泥餅含固率要低得多；硫酸鋁投加量高時(shí)的污泥含固率明顯低于投加量低時(shí)的污泥含固率；從混凝機(jī)理上看，網(wǎng)捕比吸附-電性中和產(chǎn)生污泥的含固率要低。因此，最為理想的是把水中雜質(zhì)與污泥結(jié)合在一起的吸附一電性中和處理，不但鋁鹽用量較少，而且污泥中懸浮顆粒所占比例較高，氫氧化鋁所占比例較低，污泥容易脫水。因而，在考慮選擇混凝條件時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：(1)降低混凝時(shí)的pH；(2)降低混凝劑用量與進(jìn)水濁度之間的比值；(3)混凝機(jī)理應(yīng)控制為吸

13、附-電性中和。4.2比阻污泥的脫水性能通常用比阻來表示，比阻越小，污泥的脫水性能越好。比阻的定義為單位過濾面積上，單位濾餅干固體重量所受到的阻力。比阻的公式見式：r=2PA2bCr：污泥比阻，（m/kg）；b：t/V與V關(guān)系曲線的斜率，（s/m6）；A：過濾面積，(m2)；P：壓強(qiáng)(Pa)：C：單位體積濾液所產(chǎn)生的泥餅干重量，(kg/m3)；C=WbVfWb：干污泥重量，(kg)；Vf：濾液體積，(m3)；：粘滯系數(shù)(Pa·s)。比阻的變化范圍很大，通常認(rèn)為比阻小于等于10X1010m/kg的污泥容易脫水，而當(dāng)比阻大于100X1011m/kg時(shí)，污泥脫水性能很差?；炷齽┪勰嗟谋茸桦S著

14、pH的增加而增加，隨著原水濁度的增加而降低?；炷^程如果污泥礬花中含水量較高，則脫水速度慢，低濁度原水產(chǎn)生的氫氧化鋁污泥脫水速度慢，而且脫水后泥餅的含固率低。4.3污泥礬花的性質(zhì)礬花的性質(zhì)，如顆粒大小分布和礬花密度，對(duì)污泥濃縮、脫水速率及脫水程度都有很大的影響。4.3.1顆粒大小分布水處理過程中產(chǎn)生的污泥礬花的幾何形狀，具有極度的不規(guī)則性和無序性，因而很難描述。有些研究通常把污泥顆粒當(dāng)作球體進(jìn)行分析，但誤差較大。Knocke等人在通過顯微鏡觀察污泥礬花時(shí)，認(rèn)為大多數(shù)污泥顆粒更接近橢圓形，并測出污泥顆粒的主軸與次軸的長度之比約為0.5-0.75。近年來，有的研究把數(shù)學(xué)上用來描述無確定形態(tài)或無序性

15、的不規(guī)則碎片理論來描述污泥絮體的結(jié)構(gòu)、污泥礬花特性和過濾泥餅的特性，把有效的不規(guī)則碎片的密度(f-1)表示成由n個(gè)半徑為R0的基本顆粒構(gòu)成的半徑為R的一個(gè)不規(guī)則碎片與比率(c)及一個(gè)基本顆粒的密度(p)的函數(shù)，見式：f-1=cRR0D-3(p-1)不規(guī)則碎片尺寸D可以由直徑和有效礬花密度的雙對(duì)數(shù)曲線的斜率求得，不規(guī)則碎片尺寸理論值為1-3，且研究得出污泥礬花中結(jié)合水的含量隨著不規(guī)則碎片尺寸的增加而顯著降低，兩者之間是很明顯的直線關(guān)系。關(guān)于顆粒大小分布對(duì)污泥脫水性質(zhì)的影響，人們進(jìn)行了大量的研究，有研究認(rèn)為圖顆粒大小分布對(duì)污泥脫水有重大的影響，隨著污泥大顆粒的增加，污泥的比阻會(huì)降低，污泥脫水性質(zhì)相

16、應(yīng)改進(jìn)，但也有研究對(duì)此結(jié)果表示懷疑。由于污泥顆粒的高度不規(guī)則性和測量方法等因素影響，顆粒大小分布對(duì)污泥脫水性質(zhì)的影響程度目前尚無確定的理論，需進(jìn)行更詳盡的研究。4.3.2礬花的密度礬花的密度，是另一個(gè)影響污泥脫水性質(zhì)的重要因素。有研究認(rèn)為礬花密度對(duì)脫水效果的影響要比礬花顆粒大小分布的影響更重要，并且在濃縮和各種機(jī)械脫水研究中，得出礬花的密度與脫水后泥餅的含固率之間有很密切的關(guān)系。隨著礬花密度的增加，濃縮和脫水后污泥含固率也會(huì)增加。隨著礬花中懸浮固體(高嶺土)的增加，礬花密度增加，沉降和脫水后泥餅含固率也增加，關(guān)于有機(jī)物對(duì)礬花密度的影響，研究認(rèn)為隨著礬花中有機(jī)物含量的增加，礬花密度會(huì)降低，脫水速

17、率及其脫水后的泥餅含固率都會(huì)降低。關(guān)于鋁污泥的礬花密度大小有不同的報(bào)道，這與測試方法及污泥中有機(jī)物(TOC)的含量有關(guān)，有研究得出鋁污泥礬花密度范圍為1.14-1.22。礬花密度測量有許多方法，但通常認(rèn)為采用低滲透壓梯度介質(zhì)測量礬花密度比其它普通采用的方法(諸如蔗糖法)更合理一些。由于高滲透壓會(huì)在測量過程中使水流出污泥絮體，故而采用高滲透壓介質(zhì)可能產(chǎn)生比實(shí)際值更高的密度值。4.4壓縮性壓縮性被認(rèn)為是在脫水過程中礬花變形的結(jié)果，大多數(shù)的加混凝劑的水廠污泥是具有高壓縮性的。壓縮性的主要后果是當(dāng)脫水工藝中壓力提高時(shí)脫水速率會(huì)降低。污泥的壓縮性通常用公式表達(dá)：r2=r1Psr1：在壓力P1時(shí)的比阻r2

18、：在壓力P2時(shí)的比阻P=P2-P1S：壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)S通常有比阻r和壓力P的log-log圖求得。對(duì)于常規(guī)污泥，S值約為0.8-1.5；而軟化污泥的S值則可降到0.4，因?yàn)樵撐勰嘀饕商妓徕}組成。許多試驗(yàn)都表明污泥在壓力下會(huì)導(dǎo)致變形，從而使得過濾阻力增加。鋁污泥的壓縮系數(shù)近似等于1.0，石灰污泥的系數(shù)稍低，這表明石灰污泥比鋁污泥壓縮性稍低。礬花密度的變化對(duì)壓縮性并沒有很大的影響，而且顆粒尺寸的變化也不影響污泥的壓縮性。對(duì)于低濁度原水，通常產(chǎn)生的污泥中氫氧化物的含量較高，當(dāng)施加壓力時(shí)，污泥的脫水性能較差；相反，對(duì)于含有大量惰性顆粒的污泥，當(dāng)施加壓力時(shí)，脫水性能不會(huì)明顯變差。這主要是由于污泥壓縮

19、性的影響，因而在設(shè)計(jì)污泥脫水系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考濾污泥的壓縮性。4.5抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度是影響污泥可處置性的一個(gè)重要性質(zhì)，尤其在設(shè)計(jì)和分析污泥土地填埋穩(wěn)定性時(shí)是非常關(guān)鍵的。傳統(tǒng)上，人們把污泥脫水后含固率作為衡量污泥處理和最終處置性質(zhì)的方法，但是有研究表明，含固率在很大范圍的污泥具有相似的處置性質(zhì)，僅憑泥餅的含固率是不能直接判斷污泥的可處置性的。有人提出川當(dāng)泥餅的抗剪強(qiáng)度達(dá)到292-390kg/m2(0.02-0.05tons/ft2)時(shí)，方能滿足污泥處置要求。根據(jù)抗剪強(qiáng)度要求的范圍，對(duì)于鋁污泥來說，當(dāng)含固率為15-20%的就達(dá)到處置要求，而一些石灰軟化污泥可能需要50%以上的含固率方可滿足處置要求。在分析

20、、設(shè)計(jì)和建造污泥填埋廠的時(shí)候，污泥的流變性和觸變性也是應(yīng)該考慮的問題，因?yàn)樘盥癫豢杀苊鈺?huì)引起污泥重塑，因而應(yīng)該采用重塑后的不排水抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)和分析建造過程中的穩(wěn)定性。填埋廠建成后，污泥的抗剪強(qiáng)度會(huì)由于觸變硬化隨時(shí)間增加，因而填埋場會(huì)更穩(wěn)定。二、自來水廠污泥處理技術(shù)1. 國內(nèi)外污泥處理情況二十世紀(jì)六十年代以前，在歐美、日本等國就已經(jīng)建造了凈水廠排泥水處理的設(shè)施。但最初建造的一些凈水廠排泥水處理設(shè)施，很大程度上是沿用污水廠的污水和污泥處理方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用，沒能結(jié)合凈水廠排泥水的特點(diǎn)來合理考慮。直到六十年代開始，人們開始研究凈水廠排泥水處理和污泥處置工作。研究人員調(diào)查了凈水廠排泥水處理與凈水工藝之

21、間的關(guān)系，探討了凈水廠排泥水處理與污水廠污泥處理之間的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)，總結(jié)了已建成的凈水廠排泥水處理設(shè)施的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)凈水廠排泥水的特點(diǎn)，總結(jié)提出了許多凈水廠排泥水處理和污泥處置的較有效的工藝、方法和設(shè)備。本世紀(jì)七十年代以來，特別是在一些發(fā)達(dá)國家，城市凈水廠都設(shè)置了較為完善的污水污泥處理、處置系統(tǒng)。在歐洲的大部分國家，經(jīng)過脫水處理的污泥占全部污泥量的70%。歐洲一些國家由于自來水原水濁度很低，水廠排泥水含泥量很少，大部分水廠將排泥水排入城市污水管，由污水處理廠統(tǒng)一處置。在土地資源比較豐富的國家，則將凈水廠排泥水排放在天然干化場中，待污泥自然干化后再對(duì)其進(jìn)行處置。日本1976

22、年就頒布法律，供水能力在1萬m3/d以上的凈水廠必須對(duì)水廠排泥水進(jìn)行處理，禁止直接排放河流，且必須對(duì)污泥餅進(jìn)行無公害化處置。日本近年來經(jīng)脫水處理的污泥占了總污泥量的80%以上。日本橫濱市西谷水廠的排泥水處理是將排泥水收集在污水池，然后用泵送入排泥水濃縮池。經(jīng)自然沉降和濃縮后，底部污泥含水率達(dá)9896%，再用泵送入加壓脫水機(jī)(或不加壓長時(shí)間脫水)。從脫水機(jī)分離的泥餅含水率達(dá)65%。泥餅經(jīng)干燥后，由破碎機(jī)加工成適當(dāng)粒度，保存在儲(chǔ)存槽里作為園藝栽培泥土出售。橫濱小雀水廠的排泥水從污水池送到濃縮槽，經(jīng)硫酸處理后再送回濃縮槽(回收含上清液里的硫酸鋁重新作混凝劑使用)，濃縮污泥加入熟石灰混合，送至脫水機(jī)脫

23、水。經(jīng)脫水機(jī)分離后的泥餅含水率約50%。泥餅經(jīng)破碎后再加入砂子，可用作管道鋪設(shè)施工的覆蓋土。目前，國外排泥水處理工藝已形成一個(gè)較完善的系統(tǒng)。歐美、日本等許多國家較大規(guī)模的水廠均配置較完善的自動(dòng)化程度較高的排泥水處理和污泥處置設(shè)施。有關(guān)部門出版了不少有關(guān)凈水廠排泥水處理的專著和參考手冊(cè)，詳細(xì)介紹了有關(guān)法規(guī)、污泥的性質(zhì)、處理處置方法和工程實(shí)例等內(nèi)容。在技術(shù)完善的同時(shí)，排泥水的處理率也迅速提高。據(jù)資料介紹，歐美國家的排泥水處理量占總量的70%以上，日本達(dá)到80%以上。各國對(duì)凈水廠排泥水處理的研究，已由工藝流程、設(shè)備應(yīng)用及污泥調(diào)節(jié)藥劑選擇等方面逐漸延伸到微觀理論和脫水泥餅的處置和綜合利用上?？傊鞣?/p>

24、國家凈水廠排泥水處理經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展歷程，現(xiàn)在己形成較完善的處理工藝系統(tǒng)。國內(nèi)由于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)原因，水廠排泥水處理污泥處置研究和應(yīng)用的起步較晚，研究和實(shí)施始于20世紀(jì)80年代。1988年，謝志平綜合美國、日本、蘇聯(lián)、英國、法國等國家的資料，編寫了給水廠的污水和污泥處理。該書對(duì)凈水廠污水和污泥的種類、數(shù)量和組成成分、污水和污泥的處理方法、各種構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)與管理、污泥中絮凝劑的回收和脫水泥餅的最終處置與利用等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的闡述，對(duì)于剛起步的我國凈水廠生產(chǎn)廢水處理事業(yè)有較高的參考價(jià)值。1996-1998年，上海自來水公司，同濟(jì)大學(xué)和上海市環(huán)境保護(hù)科學(xué)磯究院合作，針對(duì)上海市閡行水廠一車間的生產(chǎn)

25、廢水進(jìn)行了一系列現(xiàn)場的生產(chǎn)廢水濃縮和脫水處理等試驗(yàn)研究工作，取得了較有價(jià)值的成果。1998-1999年，程曦通過模型干化柱和小型干化床試驗(yàn)，考察了污泥比阻、施泥厚度、施泥濃度與氣候條件對(duì)脫水和干化效果的影響。在此基礎(chǔ)上，提出了基于現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)的新的干化床面積精確計(jì)算方法；考察了加藥調(diào)質(zhì)對(duì)污泥性質(zhì)與污泥脫水性能的影響，并提出了適合福州市西區(qū)凈水廠條件、兼顧投資及運(yùn)行費(fèi)用的干化床設(shè)計(jì)運(yùn)行方法。1999-2001年，黃廷林、張剛等對(duì)高效向上流造粒流化床工藝處理西安曲江水廠生產(chǎn)廢水的可行性展開了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)研究表明，與傳統(tǒng)工藝相比，利用造粒流化床工藝處理凈水廠生產(chǎn)廢水具有效率高、污泥濃縮性能好、占地

26、少等明顯優(yōu)點(diǎn)，該工藝在凈水廠生產(chǎn)廢水處理方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。20022003年許建華等分別對(duì)上海長江水源水廠、上海黃浦江水源水廠的排泥水的濃縮及其后續(xù)工藝進(jìn)行了研究。通過一系列監(jiān)測，基本掌握了沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水排放濃度的變化規(guī)律；系統(tǒng)地研究了沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水在靜態(tài)沉降、慢速攪拌以及投加PAM等不同情況下的沉淀性能。污泥沉降小試表明；長江水源水廠排泥水的沉淀性能明顯差于黃浦江水源水廠的沉淀池排泥水；并提出在活化硅酸、聚合氯化鋁鐵和PAM三種藥劑中，建議將PAM作為排泥水工程濃縮處理的藥劑。19962006年，隨著人民對(duì)環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)以及環(huán)境保護(hù)法、水污染防治法、水法和污水綜

27、合排放標(biāo)準(zhǔn)等一系列水資源保護(hù)的法律、法規(guī)的頒布和實(shí)行，許多城市凈水廠也開始重視對(duì)水廠排泥水進(jìn)行處理和研究。很多單位都在積極實(shí)施水廠排泥水處理工程并進(jìn)行排泥水處理試驗(yàn)研究。石家莊潤石水廠、北京第九水廠、上海市閔行水廠、深圳市梅林水廠、廣州市西洲水廠、天津市新開水廠、大慶中引水廠、深圳朱坳水廠、廈門杏林水廠、上海長橋水廠、臨江水廠以及長沙市八水廠的排泥水處理工程先后建成并投產(chǎn)運(yùn)行。2. 自來水廠污泥處理工藝搞好凈水廠污泥處理，在改善水環(huán)境同時(shí)，還可回收利用占水廠2%-4%的水量，可一定程度上緩解水資源緊缺的矛盾。我國大量的城市自來水廠今后如陸續(xù)著手建設(shè)污泥處理工程，凈水廠污泥處理工藝技術(shù)的優(yōu)化將是

28、涉及數(shù)百億元巨額基建投資能否合理使用、能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期工程效應(yīng)和環(huán)境效益的重大現(xiàn)實(shí)問題。圖2. 凈水廠污泥處理工藝系統(tǒng)圖2.1 凈水廠污泥處理系統(tǒng)組成凈水廠污泥處理對(duì)象主要是濾池的沖洗廢水和沉淀池的排泥水。其成分一般為原水中懸浮物質(zhì)和部分溶解物質(zhì)以及在凈水過程中投加的各種藥劑。排泥水處理系統(tǒng)通常包括調(diào)節(jié)、濃縮、平衡、脫水以及泥餅處置等工序，其流程見圖2所示。（1） 調(diào)節(jié)為使污泥處理構(gòu)筑物均衡運(yùn)行以及保持水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，一般在濃縮池前設(shè)置調(diào)節(jié)池。凈水廠濾池的沖洗廢水和沉淀池排泥水都是間歇排放，其量和質(zhì)都不穩(wěn)定，設(shè)置調(diào)節(jié)池可使后續(xù)設(shè)置負(fù)荷均勻，有利于濃縮池的正常運(yùn)行。通常把接納濾池沖洗廢水的調(diào)節(jié)池稱為排

29、水池或者廢水池，接納沉淀池排泥水的調(diào)節(jié)池稱為排泥池。（2） 濃縮凈水廠排泥含固率一般很低，僅在0.05-0.5%之間，需進(jìn)行濃縮處理。濃縮的目的是提高污泥濃度，縮小污泥體積，減少后續(xù)處理設(shè)備負(fù)荷，縮小脫水機(jī)處理規(guī)模。當(dāng)采用泥水自然干化時(shí)污泥干化時(shí)間長，用地面積大。采用機(jī)械脫水時(shí)，供給的污泥濃度有一定要求，需對(duì)排泥水進(jìn)行濃縮處理。含水率高的排泥水濃縮較為困難，為了提高泥水濃縮性，可投加絮凝劑、酸或設(shè)置一級(jí)濃縮。（3） 平衡和脫水原水濁度及處理水量變化時(shí)，凈水廠排泥量和含固率也會(huì)相應(yīng)變化。為了脫水機(jī)均衡運(yùn)行，宜在濃縮池后設(shè)置一定容積的平衡池。設(shè)置平衡池還可以滿足原水濁度大于設(shè)計(jì)值時(shí)達(dá)到緩沖和貯存濃

30、縮污泥的作用。濃縮后的濃縮污泥需經(jīng)脫水處理，以進(jìn)一步降低含水率，減小容積，便于搬運(yùn)和最后處置。當(dāng)采用機(jī)械方法進(jìn)行污泥脫水處理時(shí)，還需投加石灰或高分子絮凝劑(如聚丙烯酞胺)等。（4） 泥餅及分離液處置脫水后泥餅可以外運(yùn)作為低洼池填埋土、垃圾場覆蓋土或作為建筑原料或摻加料等。泥餅成分應(yīng)滿足相應(yīng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及污染物控制標(biāo)準(zhǔn)。排泥水濃縮中將產(chǎn)生上清液，脫水過程中產(chǎn)生分離液。當(dāng)上清液水質(zhì)符合排放水域的排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可直接排放；當(dāng)水質(zhì)滿足要求時(shí)也可考慮回用。分離液中懸浮物濃度較高，一般不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，故不宜直接排放，可回流至濃縮池或排入下水系統(tǒng)。含有高分子絮凝劑成分的分離液回流到濃縮池進(jìn)行循環(huán)處理，也有利于

31、提高排泥水的濃縮程度。2.2 凈水廠污泥處理的工藝流程選擇根據(jù)凈水廠生產(chǎn)工藝，凈水廠污泥主要來源包括生產(chǎn)排水和生產(chǎn)排泥。生產(chǎn)排水指濾池反沖洗排水，生產(chǎn)排泥指反應(yīng)沉淀池排泥。生產(chǎn)排水與生產(chǎn)排泥相比，其濃度極低，但水量集中且總水量較大；生產(chǎn)排泥的污泥濃度較高，其主要成分與市政污水不同，主要是原水中懸浮物質(zhì)的大部分、溶解物質(zhì)的一部分和混凝劑形成的礬花等無機(jī)成分。其水量一般占水廠總凈水量的4%-7%，對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生較大的影響。凈水廠污泥處理，其目的是把生產(chǎn)排水和生產(chǎn)排泥中大量懸浮物質(zhì)經(jīng)過多道工序的處理，使最終產(chǎn)物上清液的水質(zhì)符合水廠回用或國家排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)使泥餅外運(yùn)填埋或循環(huán)利用。根據(jù)凈水廠的規(guī)模、凈水

32、處理工藝、自動(dòng)化程度、投資資金等情況通常有下列幾種工藝流程：（1）沉淀池排泥水進(jìn)行濃縮處理，濾池反沖洗排水直接回用或排放，主要適用于濾池反沖洗排水可滿足回用要求的情況。這種流程由于本身費(fèi)用較低，故目前國內(nèi)采用較多。但因反沖洗排水中不僅富集了原水中幾乎所有雜質(zhì)，還包括生產(chǎn)工藝中投加的各種藥劑，這些物質(zhì)重新回到系統(tǒng)中，再加上回用水中的生物因素(如賈弟鞭毛蟲和隱抱子蟲)，回用時(shí)具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。使用時(shí)應(yīng)加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)測措施，一旦回用水水質(zhì)不能滿足回用標(biāo)準(zhǔn)，必須降低回用負(fù)荷或不回用。（2）沉淀池排泥水和濾池反沖洗排水經(jīng)調(diào)節(jié)池混合后，上清液回用或者排放，底部污泥濃縮處理。適用于濾池反沖洗排水不能滿足回用要求，

33、但單獨(dú)濃縮無法滿足脫水機(jī)械要求，只能與沉淀池排泥水混合濃度的情況。由于濾池反沖洗排水水量明顯多于沉淀池排泥水，合并處理工藝雖省卻了排水池，減少基建投資和占地，但沉淀池排泥水被濾池反沖洗排水極度稀釋而非常不利于污泥濃縮，濃縮池因處理水量大、濃縮效果差而需增加基建投資和占地。（3）沉淀池排泥水進(jìn)行濃縮處理，濾池反沖洗排水經(jīng)排水池預(yù)沉，上清液回用或排放，底部污泥水與沉淀池排泥水一起濃縮處理。主要適用于濾池反沖洗排水不能滿足回用要求，但預(yù)沉后上清液可以滿足回用要求的情況。凈水廠沉淀池排泥水和濾池反沖洗排水的濃度和沉降性能之間存在著較大的差異。沉淀池排泥水的濃度一般較高，如果對(duì)沉淀池排泥水加以有效控制，

34、尤其對(duì)于泥砂型原水排泥水平均含固率可控制0.3%以上，進(jìn)行一定時(shí)間的濃縮后，一般可將濃縮池底部排泥濃度控制在3%以上，有利于污泥脫水機(jī)械的高效運(yùn)行。濾池反沖洗排水平均濃度較低，一般平均含固率在0.1%以下，進(jìn)行一定時(shí)間沉淀后底部排泥濃度一般低于1%，即使經(jīng)過長時(shí)間濃縮壓密也很難超過2%，不宜直接進(jìn)行污泥脫水。選擇凈水廠污泥處理工藝流程是，充分考慮了原有凈水構(gòu)筑物情況、上清液及脫水液回用情況、污泥處理程度及經(jīng)濟(jì)效益，確定以沉淀池排泥水進(jìn)行濃縮處理，濾池反沖洗排水經(jīng)排水池預(yù)沉，上清液回用或排放，底部污泥水與沉淀池排泥水一起濃縮處理作為凈水廠污泥處理最優(yōu)工藝流程。3. 常見脫水設(shè)備的原理及選型目前國

35、內(nèi)自來水廠污泥脫水最常見的方式有帶式壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)。帶式壓濾機(jī)和板框壓濾機(jī)同屬于過濾原理型脫水機(jī)。過濾原理型脫水機(jī)是利用多孔物質(zhì)(濾布等)對(duì)懸浮物(泥漿等)進(jìn)行過濾。泥漿中的固體顆粒被阻擋在濾布上形成初始泥餅，在繼續(xù)過濾中初始泥餅層逐漸增厚，由于緊靠濾布處的泥漿顆粒間的架橋作用，泥餅層會(huì)阻擋泥漿顆粒，使泥漿顆粒更加難以穿透由濾布和初始泥餅共同組成的過濾層，更小的泥漿顆粒也被截留住，使脫出的水更清。3.1 帶式壓濾機(jī)帶式壓濾脫水機(jī)是由上下兩條張緊的濾帶夾帶著污泥層，從一連串有規(guī)律排列的輥壓筒中呈S形經(jīng)過，依靠濾帶本身的張力形成對(duì)污泥層的壓榨和剪切力，把污泥層中的毛細(xì)水?dāng)D壓出來，獲

36、得含固量較高的泥餅，從而實(shí)現(xiàn)污泥脫水。一般帶式壓濾脫水機(jī)由濾帶、輥壓筒、濾帶張緊系統(tǒng)、濾帶調(diào)偏系統(tǒng)、濾帶沖洗系統(tǒng)和濾帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成。作機(jī)型選擇時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面加以考慮：(1)濾帶 要求其具有較高的抗拉強(qiáng)度、耐曲折、耐酸堿、耐溫度變化等特點(diǎn)，同時(shí)還應(yīng)考慮污泥的具體性質(zhì)，選擇適合的編織紋理，使濾帶具有良好的透氣性能及對(duì)污泥顆粒的攔截性能。(2)輥壓筒的調(diào)偏系統(tǒng) 一般通過氣動(dòng)裝置完成。(3)濾帶的張緊系統(tǒng) 一般也由氣動(dòng)系統(tǒng)來控制。濾帶張力一般控制在0.30.7MPa，常用值為05MPa。(4)帶速控制 不同性質(zhì)的污泥對(duì)帶速的要求各不相同，即對(duì)任何一種特定的污泥都存在一個(gè)最佳的帶速控制范圍，在該范

37、圍內(nèi)，脫水系統(tǒng)既能保證一定的處理能力，又能得到高質(zhì)量的泥餅。帶式壓濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、出泥含固率高、占地小、能耗小、操作簡單、對(duì)人員要求不高。缺點(diǎn)是泥餅含固率較板框壓濾機(jī)低，跑泥嚴(yán)重，對(duì)進(jìn)泥含水率要求較高，一般不能大于98，也存在濾布清洗困難、易磨損、壽命短的問題。3.2 板框壓濾機(jī)板框式壓濾機(jī)是通過板框的擠壓，使污泥內(nèi)的水通過濾布排出，達(dá)到脫水目的。它主要由凹入式濾板、框架、自動(dòng)-氣動(dòng)閉合系統(tǒng)測板懸掛系統(tǒng)、濾板震動(dòng)系統(tǒng)、空氣壓縮裝置、濾布高壓沖洗裝置及機(jī)身一側(cè)光電保護(hù)裝置等構(gòu)成。設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：(1)對(duì)泥餅含固率的要求 般板框式壓濾機(jī)與其他類型脫水機(jī)相比，泥餅含固率

38、最高，經(jīng)改進(jìn)后的脫水機(jī)脫水污泥可達(dá)40以上，如果從減少污泥堆置占地因素考慮，板框式壓濾機(jī)應(yīng)該是首選方案。(2)框架的材質(zhì)。(3)濾板及濾布的材質(zhì) 要求耐腐蝕，濾布要具有一定的抗拉強(qiáng)度。(4)濾板的移動(dòng)方式 要求可以通過液壓一氣動(dòng)裝置全自動(dòng)或半自動(dòng)完成，以減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。(5)濾布振蕩裝置，以使濾餅易于脫落。與其他型式脫水機(jī)相比，板框式壓濾機(jī)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，能夠在高壓下工作，進(jìn)入的泥水含固率低(2-3%即可)，出泥含固率(30%以上)高于帶式壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)；缺點(diǎn)是自動(dòng)化程度不高，只能間斷性運(yùn)行，濾布清洗困難，易磨損，壽命短。以石亙株式會(huì)社LASTA污泥脫水機(jī)為例，其隔膜伸張度

39、大，進(jìn)料要求低而出料穩(wěn)定，出泥含固率高達(dá)5055，要求加藥量小，對(duì)脫水性能較好的污泥可不加藥。板框壓濾機(jī)的缺點(diǎn)是占地面積大，造價(jià)較高。3.3 離心脫水機(jī)離心機(jī)脫水的主要優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高、工藝密閉性強(qiáng)、可連續(xù)運(yùn)行、管理方便、運(yùn)行方式靈活，而且出泥量大、占地面積小、出泥含固率較高、污泥回收率高等到優(yōu)點(diǎn)，近年來應(yīng)用廣泛。3.3.1 離心機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理臥式沉降螺旋卸料離心機(jī)是依靠固液兩相的密度差，在離心力場的作用下，加快固相顆粒的沉降速度來實(shí)現(xiàn)固液分離。基本通用型離心機(jī)結(jié)構(gòu)見圖3。圖3. 離心機(jī)的結(jié)構(gòu)示意3.3.2 離心機(jī)選型的關(guān)鍵參數(shù)（1） 分離因素通常情況下分離因素高，分離效果好，選型時(shí)選擇分

40、離因素大的離心機(jī)對(duì)污泥脫水的效果較好。但是，并不是說分離因素越高，分離的效果越好，對(duì)于一些特殊的污泥，如下文提到的低溫低濁原水產(chǎn)生的污泥，因污泥絮體體積大而疏松，當(dāng)分離因素大時(shí)易被甩碎，反而效果差，所以凈水廠用離心機(jī)一般分離因素小于3000就足夠，這種離心機(jī)動(dòng)力消耗、機(jī)械磨損、噪聲等都比較低，價(jià)格也較低。（2） 長徑比長徑比即離心機(jī)轉(zhuǎn)子的有效工作長度與轉(zhuǎn)鼓工作內(nèi)徑的比值。通常來說，其數(shù)值越大泥餅在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)脫水段的停留時(shí)間和清液在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)沉降段的停留時(shí)間越長，分離效果越好。但是，大長徑的離心機(jī)，轉(zhuǎn)子加工困難，加工費(fèi)用高，其轉(zhuǎn)速的提升也非常困難，因此分離因素也不可能太大。因此選擇適當(dāng)長徑比的離心機(jī)比較

41、經(jīng)濟(jì)。（3） 差轉(zhuǎn)速離心機(jī)的另一關(guān)鍵參數(shù)是差轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)筒與螺旋輸送器的不同轉(zhuǎn)速。泥餅在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)通過螺旋的輸送而實(shí)現(xiàn)持續(xù)出泥。差速大，泥餅推進(jìn)速度快，脫水后泥餅含水率高；反之，差速小，泥餅推進(jìn)速度慢，脫水后泥餅含水率低。但大差速螺旋對(duì)污泥絮體的攪動(dòng)和剪切力都增大，絮凝效果較差，不僅造成絮凝劑浪費(fèi)，也使得分離效果變差；反之，差速小的話，對(duì)污泥絮體的攪動(dòng)和剪切力都變小，對(duì)絮凝效果影響就不大，也提高了分離效果。為了實(shí)現(xiàn)小差速同時(shí)又有大扭矩，合適的差速器就成了關(guān)鍵。目前在市場上最常見的差速驅(qū)動(dòng)方式有：雙變頻雙電機(jī)液壓差速系統(tǒng)、雙變頻雙電機(jī)機(jī)械差速系統(tǒng)。這兩種差速系統(tǒng)均能實(shí)現(xiàn)小差速同時(shí)又有大扭矩。雙變

42、頻雙電機(jī)機(jī)械差速系統(tǒng)更可靠，運(yùn)行環(huán)境也更好。（4） 螺旋設(shè)計(jì)離心機(jī)的螺旋設(shè)計(jì)，是整臺(tái)離心機(jī)的最核心部分，對(duì)離心機(jī)的分離效果和壽命均有重大影響。所謂螺旋設(shè)計(jì)即指螺旋進(jìn)料腔和螺旋葉片結(jié)構(gòu)這兩部分的設(shè)計(jì)。進(jìn)料腔設(shè)計(jì)時(shí)需考慮使污泥均勻進(jìn)入分離腔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)固液分離；而螺旋葉片的設(shè)計(jì)則應(yīng)綜合考慮污泥的進(jìn)料濃度、固液分層情況，以設(shè)計(jì)出合理的開孔大小。因此離心機(jī)選型時(shí)最好選擇有可調(diào)布料口的螺旋，同時(shí)螺旋葉片表面最好是噴涂或鑲嵌硬質(zhì)合金，以提高螺旋葉片的壽命。4. 污泥處理系統(tǒng)的自控以閔行水廠排泥水處理自控為例。排泥水處理采用的工藝流程見下圖。圖4. 排泥水處理工藝流程針對(duì)上述工藝，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，必須解決下列問

43、題：排泥水截留池如何自動(dòng)控制；如何自動(dòng)排放濃縮池的濃縮污泥；平衡池的污泥量如何控制；如何自動(dòng)配制PAM溶液；如何對(duì)離心脫水機(jī)的PAM加注進(jìn)行自動(dòng)控制；當(dāng)某泵發(fā)生故障時(shí)，如何保證系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行；作為一個(gè)排泥水處理工程，如何協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。4.1各單體的自控原理與設(shè)計(jì)4.1.1 截留池的運(yùn)行控制模式截留池主要用來收集沉淀池排泥水和離心脫水機(jī)的分離水，而后由輸送泵將排泥水從截留池輸送至濃縮池。水廠采用了智能化泵吸虹吸排泥方式，排泥時(shí)間和排泥水量都隨原水的濁度和泥沙沉降特性而變化。在截留池中安裝一個(gè)液位儀，一個(gè)攪拌器(用于均勻池中的泥水濃度，不使泥沙沉淀下來)。通過截留池液位的高和低來控制輸送泵和控

44、制池中攪拌器的開和停。為了對(duì)進(jìn)入濃縮池的排泥水量進(jìn)行控制，在排泥水輸送管道上安裝了一個(gè)流量計(jì)，用來反映進(jìn)入濃縮池的排泥水水量，并且采用變頻器實(shí)施對(duì)輸送泵的流量控制，達(dá)到對(duì)濃縮池進(jìn)水流量的控制。4.1.2 濃縮池的自控設(shè)計(jì)濃縮池的作用是將較低濃度排泥水變成較高濃度的污泥水，而后送到平衡池。如何對(duì)較高濃度的污泥進(jìn)行自動(dòng)排放是濃縮池能否自動(dòng)運(yùn)行的關(guān)鍵。由于濃縮池運(yùn)行時(shí)間和進(jìn)濃縮池的排泥水水量具有不確定性，故定時(shí)排放污泥行不通；由于濃縮池液位穩(wěn)定，故也不能用液位儀。這里唯一變化的是濃縮污泥的濃度，所以在濃縮池中設(shè)計(jì)安裝一個(gè)濃度計(jì)，用污泥濃度數(shù)值的高和低來自動(dòng)控制排泥泵的開和停，即濃縮污泥的排放。通過對(duì)

45、開始排泥和終止排泥的污泥濃度值進(jìn)行設(shè)置，可達(dá)到：使?jié)饪s池始終高效運(yùn)行；控制平衡池的污泥濃度。4.1.3 平衡池的自控設(shè)計(jì)平衡池是一個(gè)緩沖池，主要作用是保證進(jìn)離心脫水機(jī)的污泥濃度穩(wěn)定。對(duì)它的控制主要有兩點(diǎn)：中污泥要均勻；池中污泥水不能溢出，也不能排空，所以在池中安裝一個(gè)液位儀和一個(gè)攪拌器。攪拌器的作用是均勻池中濃縮污泥濃度，不使泥沙沉淀下來。液位的高低則決定濃縮池排泥泵、離心機(jī)進(jìn)泥泵和攪拌器的開和停。4.1.4 PAM配制自動(dòng)化高分子絮凝劑一般為顆粒狀或粉末狀固體，不能直接投放到污泥水中，必須采用一配制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可分為五部分：粉末儲(chǔ)存器，用以儲(chǔ)存足量的PAM固體；螺旋投加器，由兩支小型螺旋輸送

46、桿組成，用以均勻地將PAM固體送入斗型輸送器，它的出口開啟、關(guān)閉受一時(shí)間繼電器控制；斗型輸送器與水射器，用來承接PAM固體，并使之與水均勻混合而后送至攪拌熟化池；攪拌熟化池，用以攪拌PAM與水的混合液，讓PAM與水充分混合熟化；投加池，用以承接攪拌熟化池來的PAM溶液，以供PAM投加泵投入離心機(jī)中。整個(gè)配制系統(tǒng)應(yīng)能如下運(yùn)行：首先確定配制濃度，計(jì)算出投加固體量和投加時(shí)間，而后通過時(shí)間繼電器確定投加時(shí)間。一旦固體投入漏斗后，則自來水將與固體料混合，并由壓力水通過水射器送至攪拌池?cái)嚢枋旎?，攪拌池溶液達(dá)到某液位時(shí)，水源自動(dòng)關(guān)閉。當(dāng)投加池PAM溶液用到某低液位時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)打開攪拌池的投放出口，配制好的

47、PAM溶液由攪拌池送至投加池，然后系統(tǒng)自動(dòng)再配制溶液，整個(gè)系統(tǒng)能周而復(fù)始自動(dòng)配制溶液以用于離心脫水機(jī)的PAM絮凝劑投加。4.1.5 離心脫水機(jī)及加藥量的自控離心脫水機(jī)的作用是將濃縮污泥進(jìn)行固液分離，是固液分離好壞的關(guān)鍵脫水機(jī)械。要使泥與水能很好地分離，除了離心機(jī)的轉(zhuǎn)速、差速控制因素之外，PAM投加量的自動(dòng)控制是至關(guān)重要的。投加量的控制涉及到進(jìn)泥量、進(jìn)泥濃度、加注量和加注率的選定。對(duì)這些問題的設(shè)計(jì)思路是：對(duì)進(jìn)泥濃度進(jìn)行監(jiān)測，在平衡池中安裝了一個(gè)污泥濃度計(jì)，以顯示進(jìn)入離心機(jī)的濃縮污泥濃度；對(duì)進(jìn)泥量進(jìn)行監(jiān)控，在進(jìn)泥管道上安裝一個(gè)流量計(jì)，在污泥泵上加一個(gè)變頻器控制，以控制進(jìn)泥量；加注量則采用計(jì)量加注泵

48、來控制PAM絮凝劑的加注，PAM絮凝劑則完全由PAM自動(dòng)配制系統(tǒng)供應(yīng)，這樣能完美地實(shí)施離心脫水機(jī)和加藥量的自動(dòng)控制。4.1.6 泵的故障排除對(duì)每一環(huán)節(jié)中的泵都配備一臺(tái)備用泵，并對(duì)每一污泥泵安裝流量傳感器，設(shè)置流量報(bào)警，對(duì)進(jìn)離心機(jī)的污泥泵設(shè)置壓力報(bào)警，同時(shí)每個(gè)泵給出一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)，一旦某泵發(fā)生故障，備用泵能自動(dòng)切換。泵的輪番使用通過PLC進(jìn)行。4.1.7 全系統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用了SLC 500小型可編程控制器族作為中央控制，它具有一個(gè)固定的控制器以及模塊化控制器，模塊化控制器在系統(tǒng)配置方面相當(dāng)靈活，配以各類繼電器就能設(shè)計(jì)一個(gè)用于本系統(tǒng)的控制器系統(tǒng)，使各單位協(xié)調(diào)運(yùn)作，以達(dá)到運(yùn)行的自動(dòng)化。與此同時(shí)也

49、采用Panelview 550扁平面板終端設(shè)備提供快速和直觀的顯示。整個(gè)系統(tǒng)控制靈活、顯示直觀、設(shè)置簡便、操作容易。綜合上述內(nèi)容，可以得到如下主要控制參數(shù)：截留池的液位信號(hào)控制輸送泵、攪拌器的開、停；輸送排泥水流量計(jì)控制濃縮池的進(jìn)水量；濃縮池污泥濃度計(jì)控制排泥泵的開、停；平衡池的液位信號(hào)控制攪拌器、濃縮池排泥泵、離心機(jī)進(jìn)泥泵的開、停；平衡池的濃度計(jì)為控制加藥量提供參數(shù)；離心機(jī)進(jìn)泥流量計(jì)控制離心脫水機(jī)進(jìn)泥量；流量傳感器用以各類污泥泵保護(hù)；泵的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)用以切換備用泵。4.2系統(tǒng)的運(yùn)行自控4.2.1截留池的運(yùn)行沉淀池排泥水經(jīng)管道流入截留池，池中液位開始上升。PLC接收來自截留池液位儀的信號(hào)，當(dāng)達(dá)

50、到某一高度后，PLC發(fā)出指令，開啟輸送泵，排泥水由輸送泵送至濃縮池，輸送量則由流量計(jì)顯示并反饋到PLC，PLC可通過變頻器對(duì)輸送泵進(jìn)行流量控制。在實(shí)際運(yùn)行中，設(shè)置輸送泵啟動(dòng)液位為1.5 m，停止液位為1.0 m；攪拌器的啟動(dòng)為1.0 m，停止為0.5 m；輸送的排泥水量為80150 m3/h。4.2.2濃縮池的運(yùn)行濃縮池一旦進(jìn)水即開始運(yùn)行。池中的濃度計(jì)連續(xù)監(jiān)測池中某點(diǎn)位污泥濃度的變化，信號(hào)隨時(shí)反饋給PLC。當(dāng)達(dá)到某一濃度后，PLC發(fā)出指令開啟濃縮池至平衡池的排泥泵，較高濃度的濃縮污泥就被送入平衡池積蓄起來。沉淀池停止排泥之后，截留池的水位會(huì)慢慢下降，PLC收到截留池低液位信號(hào)后發(fā)出指令，停止輸

51、送泵運(yùn)作，濃縮池也停止運(yùn)行。但排泥泵的運(yùn)行會(huì)降低濃縮池內(nèi)污泥濃度，PLC在收到濃縮池濃度計(jì)的低濃度信號(hào)后即發(fā)出指令，停止排泥泵運(yùn)行。在實(shí)際運(yùn)作中，將排泥泵的啟動(dòng)設(shè)置在池內(nèi)污泥濃度為1.0%，停止?jié)舛葹?.1%。4.2.3平衡池的運(yùn)行平衡池的運(yùn)行主要通過對(duì)濃縮池排泥泵的限定設(shè)置以及對(duì)離心機(jī)進(jìn)料污泥泵的限定設(shè)置來控制。在實(shí)際運(yùn)作中，設(shè)置排泥泵的啟動(dòng)液位為3.0m，停止為3.5 m。這樣，整個(gè)排泥水的收集、濃縮、積蓄就在PLC控制下周而復(fù)始，自動(dòng)運(yùn)行，無人操作。4.2.4離心機(jī)污泥脫水的運(yùn)行PLC收到離心機(jī)開啟信號(hào)后，延時(shí)發(fā)出指令，自動(dòng)開啟離心機(jī)進(jìn)泥泵、PAM加注計(jì)量泵和螺旋輸送器，并接受來自進(jìn)泥流

52、量計(jì)和加注計(jì)量泵的信號(hào)。根據(jù)平衡池污泥濃度計(jì)的數(shù)值、進(jìn)泥流量計(jì)的數(shù)值、PAM配制濃度、最佳加注率，就可以確定計(jì)量投加泵的流量，并通過PLC設(shè)置。這樣PLC自動(dòng)控制PAM加注泵變頻器的設(shè)定頻率值以控制投加量，離心脫水機(jī)對(duì)濃縮污泥的固液分離就可自動(dòng)進(jìn)行。在實(shí)際運(yùn)行中，PAM投加量的確定須依據(jù)進(jìn)泥量和進(jìn)泥濃度而定，加注率一般設(shè)定在1.01.5kg/t干泥。對(duì)所有泵都配有報(bào)警裝置和備用泵并通過PLC控制，一旦運(yùn)行泵發(fā)生故障，報(bào)警信號(hào)發(fā)至PLC，則PLC會(huì)自動(dòng)控制切換備用泵運(yùn)行，以保證在對(duì)故障泵進(jìn)行維修時(shí)不影響系統(tǒng)的連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。綜上所述，采用PLC作為中央控制，配以液位儀、濃度計(jì)、流量計(jì)作為一級(jí)儀表組

53、合，自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測運(yùn)行狀況，并將監(jiān)測值實(shí)時(shí)送到PLC。PLC發(fā)出指令，指令會(huì)通過中間開關(guān)繼電器和變頻器，對(duì)系統(tǒng)的泵等設(shè)備進(jìn)行開停、流量變化等控制，以達(dá)到運(yùn)行的高度自動(dòng)化。通過PLC的終端顯示面板，也可以隨時(shí)對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置，以達(dá)到最佳運(yùn)行條件。在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中，達(dá)到了無人操作的程度。三、自來水廠污泥處理系統(tǒng)運(yùn)行1. 排泥量均勻控制水廠生產(chǎn)廢水一般都是周期性排放，而污泥濃縮大都屬連續(xù)工作，這就要求在污泥濃縮池前設(shè)一廢水水量調(diào)節(jié)池進(jìn)行水量調(diào)節(jié)。水量調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)計(jì)算是以生產(chǎn)廢水的排放方式、排放量和污泥濃縮池的工作負(fù)荷為基礎(chǔ)的，這就必然涉及到另一主要問題：排泥水和濾池反洗水是否分開處理。兩種處理

54、方式的流程圖見圖5。圖5. 自來水排泥水處理工藝流程排泥水中的懸浮雜質(zhì)含固率一般均高于0.3，比濾池反洗水的含固率高2030倍以上。如實(shí)行沉淀池智能化合理排泥，則排泥水含固率可能達(dá)1左右。濾池反洗水水量明顯多于排泥水水量，合并處理工藝雖省卻了反洗水處理池，減少了基建投資和占地，但排泥水卻被濾池反洗水極度稀釋而非常不利于污泥濃縮，濃縮池也因處理水量大、濃縮效果差而需增加基建投資、占地和運(yùn)行費(fèi)用，因此宣采用分開處理工藝。分開處理時(shí)，濾池反洗水經(jīng)處理后，上清液用泵輸至絮凝沉淀池前作原水使用，沉淀底泥進(jìn)入水量調(diào)節(jié)池與排泥水混合，之后送至污泥濃縮池濃縮。2. 調(diào)節(jié)池的作用及運(yùn)行要求調(diào)節(jié)池的作用主要是將澄

55、清池和雙閥濾池的排泥水均質(zhì)均量，保證向濃縮池提供濃度較為均勻、流量較為恒定的污泥。因此，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)以使池內(nèi)污泥處于懸浮狀態(tài)及保持濃度均勻；同時(shí)在池內(nèi)設(shè)潛水泵以恒定流量向濃縮池投配污泥。主要對(duì)沉淀池排泥量及質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少污泥對(duì)濃縮池的沖擊負(fù)荷，從而提高濃縮池運(yùn)行的穩(wěn)定性。一般調(diào)節(jié)池內(nèi)均設(shè)置潛水排污泵轉(zhuǎn)輸污泥，同時(shí)還配有潛水?dāng)嚢杵?，以防止污泥沉積，對(duì)池內(nèi)污泥均質(zhì)混合。沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水是間歇產(chǎn)生的，且流量較大，而濃縮池設(shè)計(jì)時(shí)考慮處理負(fù)荷，基本上是連續(xù)運(yùn)行的，因此需設(shè)置調(diào)節(jié)池以解決廢水收集和濃縮之間能力差值.排泥水調(diào)節(jié)池用以收集沉淀池排泥水，其容積必須滿足排泥期間吸泥機(jī)排泥能力

56、和排泥水濃縮能力的差值；反沖洗廢水調(diào)節(jié)池則收集濾池反沖洗廢水，不僅需在容積上考慮濾池反沖洗廢水排放能力與濃縮能力的差值，還需考慮反沖洗廢水的回用問題。調(diào)節(jié)池運(yùn)行控制方面，建議采用可調(diào)節(jié)的提升泵，根據(jù)調(diào)節(jié)池的運(yùn)行液位及污泥濃縮池上清液固體懸浮物含量調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，以確保回用的上清液中的懸浮物含量小于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)限制。3. 濃縮池的作用及運(yùn)行要求主要降低進(jìn)泥含水率，減少污泥體積，為后續(xù)處理創(chuàng)造條件。濃縮池的功能是對(duì)調(diào)節(jié)后的泥水進(jìn)一步濃縮，以提高機(jī)械脫水效率，縮小脫水機(jī)容量。當(dāng)采用自然干化時(shí)，可節(jié)省用地面積。更為重要的是，給水污泥親水性很強(qiáng)，污泥必須具備一定的濃度才能得到較好的脫水效果，濃縮池是污泥處理

57、過程中的核心部分，其底流濃度將直接影響污泥脫水的效果。濃縮池在高濁度和脫水機(jī)停止動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)，還應(yīng)起到儲(chǔ)留污泥的作用。通常水廠沉淀池排泥水的含固率很低(0.1%-1.0%)，故排泥水體積很大。根據(jù)濃縮前后的物料平衡(忽略上清液中的固體成分含量)，如果經(jīng)濃縮后污泥的含固率提高一倍，則污泥的體積將減少一半。對(duì)于含固率很低的水廠排泥水來說，濃縮效果的好壞將極大地影響污泥的含固率，進(jìn)而影響脫水效果和生產(chǎn)運(yùn)行成本，因此濃縮池的設(shè)計(jì)在排泥水處理工藝中具有重要意義。（斜板濃縮池）污泥濃縮池是整個(gè)排泥水處理過程的核心部分，底部流出的污泥濃度將直接影響污泥的脫水效果。排泥水濃縮是通過重力或機(jī)械的作用使固液分離從而降低

58、排泥水體積的重要手段。濃縮法有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮等，其中運(yùn)用最廣泛、操作最簡單的是重力濃縮法。常用的重力濃縮池有圓形輻流式濃縮池、上向流斜板或斜管濃縮池等。污泥濃縮池的設(shè)計(jì)需考慮生產(chǎn)廢水的沉降性能和所需達(dá)到的處理負(fù)荷.為節(jié)約濃縮池面積，往往在濃縮池固液分離部分加斜板，以提高濃縮效率.如果同時(shí)考慮沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水的濃縮，則建議在設(shè)計(jì)時(shí)考慮兩組濃縮池之間可切換使用，反沖洗廢水濃縮池排泥管路考慮二次濃縮的可能。濃縮池進(jìn)水管路考慮流量信號(hào)的輸出以及進(jìn)水閥門的狀態(tài)控制；濃縮池內(nèi)則包括液位信號(hào)，泥水分離區(qū)濁度信號(hào)和污泥壓密區(qū)的濃度信號(hào)的輸出；排泥管路建議采用調(diào)流閥，根據(jù)排泥管路的污泥濃度調(diào)節(jié)進(jìn)入平衡池的污