中小城市污水處理廠的污泥處理工藝
行業(yè)動(dòng)態(tài)
城市污水處理廠的污泥是污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢物。隨著國(guó)內(nèi)污水處理事業(yè)的發(fā)展，污水廠總處理水量和處理程度將不斷擴(kuò)大和提高，產(chǎn)生的污泥量也日益增加。污泥中含有大量的有害有毒物質(zhì)，如寄生蟲卵、病原微生物、細(xì)菌、合成有機(jī)物及重金屬離子等；有用物質(zhì)如植物營(yíng)養(yǎng)素（氮、磷、鉀）有機(jī)物及水分等。因此，中國(guó)在污水處理事業(yè)不斷取得進(jìn)步的同時(shí)，將面臨巨大的污泥處理處置壓力，尤其是污水處理廠全部建設(shè)費(fèi)用中，用于處理污泥的約占20%～30%，甚至70%。
在此介紹某市用CASS工藝處理城市污水中污泥處理工藝設(shè)計(jì)。
1 處理廠水量與進(jìn)、出水水質(zhì)
該污水廠首期設(shè)計(jì)規(guī)模為2萬(wàn)m3/d，近期為4萬(wàn)m3/d。污水廠的進(jìn)、出水水質(zhì)如下：
pH值 | p（BOD5） | p（CODcr） | p（SS） | p（TN） | p（TP） | p（NH3-N） | |
進(jìn)水 | 6～8 | 130 | 300 | 150 | 35 | 3.5 | 25 |
出水 | 6～9 | 20 | 40 | 20 | 15 | 0.5 | 10 |
2 污水廠污泥處理工藝選擇
2.1 污泥處理要求
污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥，有機(jī)物含量較高且不易穩(wěn)定，易腐化，并含有寄生蟲卵，處理不好將造成二次污染，故必須妥善處理。
污泥處理的要求：
（1）減少有機(jī)物，使污泥穩(wěn)定化。
（2）減少污泥體積，降低污泥后續(xù)處置費(fèi)用。
（3）減少污泥有害物質(zhì)。
（4）利用污泥中可用物質(zhì)，化害為利。
（5）因選用生物脫氮除磷工藝，故盡量避免磷的二次污染。
2.2 污泥穩(wěn)定工藝選擇
國(guó)內(nèi)已有學(xué)者指出，對(duì)于規(guī)模小于10×104m3/d的污水廠，污泥采用厭氧消化都是不經(jīng)濟(jì)的。另一方面，在污水處理中，污泥已得到好氧穩(wěn)定。同時(shí)國(guó)內(nèi)許多已建成的污水處理廠，采用生物脫氮除磷工藝，產(chǎn)生的污泥直接濃縮脫水，其效果（主要指泥餅含水率）與經(jīng)消化后脫水相近，證明得到好氧部分穩(wěn)定的污泥，直接濃縮脫水是可行的。由于該種方式總體效果較好，目前已在中、小型城市污水處理廠中得到廣泛應(yīng)用。
2.3 污泥濃縮脫水
無(wú)須消化的污泥處理工藝有2種方式，一是重力濃縮、機(jī)械脫水；二是機(jī)械濃縮、機(jī)械脫水。2種方式比較見下表：
項(xiàng)目 | 機(jī)械處理 | 重力濃縮、脫水 |
主要構(gòu)（建）筑物 | 1、污泥貯泥池 | 1、污泥濃縮池 |
2、濃縮、脫水機(jī)房 | 2、脫水機(jī)房 | |
3、污泥堆棚 | 3、污泥堆棚 | |
主要設(shè)備 | 1、污泥濃縮、脫水機(jī) | 1、濃縮池刮泥機(jī) |
2、加藥設(shè)備 | 2、脫水機(jī) | |
3、加藥設(shè)備 | ||
占地 | 小 | 大 |
總絮凝劑用量 | 3.5～5.5kg/t | ≤3.5kg/t |
對(duì)環(huán)境影響 | 無(wú)大的污泥敞開式構(gòu)筑物，對(duì)周圍環(huán)境影響小 | 污泥濃縮池露天布置，氣味難聞，對(duì)周圍環(huán)境影響大 |
總土建費(fèi)用 | 小 | 大 |
總設(shè)備費(fèi)用 | 一般 | 稍大 |
對(duì)剩余污泥中磷的二次污染 | 無(wú)污染 | 有污染 |
2種方式均能達(dá)到處理要求，但從比較表中可以看出，采用機(jī)械處理在本項(xiàng)目情況下具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。
因此，經(jīng)Cass工藝好氧處理后產(chǎn)生的剩余污泥趨于基本穩(wěn)定，污泥直接機(jī)械濃縮脫水，泥餅外運(yùn)的方案是正確的。
就機(jī)械處理污泥而言，目前主要有3種方式：
a、帶式濃縮機(jī)+帶式脫水機(jī)。
b、濃縮、脫水一體機(jī)。
c、離心濃縮+離心脫水機(jī)。
a方式設(shè)備價(jià)格合理、國(guó)內(nèi)有生產(chǎn)并有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但該方式需在濃縮后增加一貯泥池及配套的投注設(shè)施，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜化，且占地大，操作環(huán)境差。
c方式操作環(huán)境清潔、工人勞動(dòng)強(qiáng)度小，藥劑用量小，可連續(xù)運(yùn)行，但設(shè)備價(jià)格昂貴、裝機(jī)功率數(shù)大、噪音大，其它缺點(diǎn)同a方式。
b方式設(shè)備緊湊、單一，無(wú)需中間過(guò)渡，環(huán)境條件好，藥耗省，是污泥機(jī)械處理的首選模式。
濃縮、脫水一體機(jī)又可分為帶式濃脫一體機(jī)和離心濃脫一體機(jī)。帶式濃脫一體機(jī)國(guó)內(nèi)引入較早，有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，且已有國(guó)產(chǎn)設(shè)備，電耗在機(jī)械處理設(shè)備中是較省的，缺點(diǎn)是需要一套沖洗設(shè)施和空氣糾偏系統(tǒng)。離心濃脫一體機(jī)是近幾年才引入國(guó)內(nèi)的，目前主要靠進(jìn)口，設(shè)備費(fèi)用昂貴，它的優(yōu)點(diǎn)是操作衛(wèi)生環(huán)境條件好，適宜于連續(xù)工作（但在國(guó)內(nèi)目前大多數(shù)污水廠的工作機(jī)制下反成為缺點(diǎn)），不須連續(xù)的沖洗設(shè)施，藥耗低，其缺點(diǎn)是設(shè)備費(fèi)用高、裝機(jī)容量大、電耗高、噪音大，國(guó)內(nèi)尚無(wú)成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)本項(xiàng)目情況，采用帶式濃縮、脫水一體化機(jī)。
總而言之，按照減量化、無(wú)害化、資源化原則，并結(jié)合具體情況，工程設(shè)計(jì)采用帶式濃縮、脫水一體化+衛(wèi)生填埋的工藝流程。
污泥從貯泥池由泵提升至脫水機(jī)房，進(jìn)行泥水分離，水回流入污水處理系統(tǒng)，污泥壓縮成含水率約為75%的泥渣，用車?yán)撂盥駡?chǎng)衛(wèi)生填埋。
2.4 污泥處置
根據(jù)實(shí)際情況，污泥處置可以考慮采用3種方法：
（1）將脫水泥餅用作果樹綠化地基肥。
（2）將脫水泥餅直接運(yùn)至農(nóng)村，與生活垃圾、雜草等混合厭氧堆肥，經(jīng)無(wú)害化穩(wěn)定后，用作家肥。
（3）將脫水泥餅衛(wèi)生填埋。
對(duì)于前二者，在污水處理廠開始運(yùn)行后，對(duì)所產(chǎn)生的污泥成分應(yīng)進(jìn)行分析、測(cè)試，如果污泥成分滿足GB 4284-84《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》要求以及市場(chǎng)有需求，污泥可以用作肥料，如果不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求或市場(chǎng)需求不大，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高，則考慮垃圾填埋。從目前國(guó)內(nèi)情況看，絕大部分污水廠污泥均考慮衛(wèi)生填埋。
根據(jù)具體情況現(xiàn)狀，因此該工程項(xiàng)目污泥處置部分農(nóng)民拉走用作果樹綠化基肥，剩余部分與城市垃圾一起衛(wèi)生填埋考慮。
3 污水廠污泥處理構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)
3.1 貯泥池
暫存污泥，是剩余污泥進(jìn)濃縮脫水機(jī)前的緩沖池。貯泥池為全封閉形式，避免臭氣外溢，池內(nèi)設(shè)攪拌器，避免污泥沉積。
主要參數(shù)：
干污泥量Q=5200kg/d（按4萬(wàn)m3/d計(jì)），含水率99.2%～99.6%，濕污泥體積V=650m3/d～1300m3/d，貯泥時(shí)間HRT=0.5h，貯泥池尺寸L×B×H=3.00m×3.00m×3.70m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，配攪拌器1臺(tái)，功率N=2.2kW，與系統(tǒng)的剩余污泥泵、濃縮脫水機(jī)注泥泵連鎖控制。
3.2 濃縮脫水池
對(duì)含水率較高的剩余污泥進(jìn)行濃縮脫水，得到含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%～80%的可外運(yùn)泥餅。
主要參數(shù)：
污泥量2600kg/d（按2萬(wàn)m3/d計(jì)）；進(jìn)泥含水率99.2%；出泥含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%～80%；PAM投加量：0.003t；濃縮脫水機(jī)按每天12h進(jìn)行。脫水池尺寸L×B×H=18.6m×12.0m×7.2m；土建按4萬(wàn)m3/d處理規(guī)模一次建成，設(shè)備分期安裝。首期安裝2萬(wàn)m3/d規(guī)模設(shè)備。
3.3 污泥堆棚
用于污泥進(jìn)入處置設(shè)備前或外運(yùn)前的臨時(shí)對(duì)方場(chǎng)所。
土建與設(shè)備間結(jié)合布置，平面尺寸：L×B=12.0m×5.4m，凈高7.2m。
3.4 主要設(shè)備
3.4.1 一體化帶式濃縮脫水機(jī)：設(shè)備采用封閉式，臭氣抽送至全廠生物除臭裝置進(jìn)行集中處理；帶寬=1.0m，數(shù)量：首期1臺(tái)，近期再增加1臺(tái)。單臺(tái)處理能力：20～40m3/h，配用電機(jī)功率1.5kW。
3.4.2 絮凝劑制備系統(tǒng)
固體藥劑投加質(zhì)量為2kg/h，1套。
3.4.3 加藥泵
螺桿泵2臺(tái)，Q=0～2m3/h，H=0.4MPa，N=0.55kW。
3.4.4 注泥泵
螺桿泵2臺(tái)，Q=4～20m3/h，H=0.5MPa，N=7.5kW。
3.4.5 沖洗水泵
離心泵2臺(tái)，Q=10～15m3/h，H=0.5～0.6MPa，N=5.5kW。
3.4.6 固定式皮帶輸送機(jī)
B=600mm，L=6.25m，N=3kW，1臺(tái)。
3.4.7 移動(dòng)式皮帶輸送機(jī)
B=600mm，L=14.65m，N=3kW，1臺(tái)。
4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及效益分析
4.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
人員編制：兩班制，共4人，每天運(yùn)行約12h；
污泥處理費(fèi)用約0.45元/kg；
藥費(fèi)（PAM）約為0.09元/kg。
4.2 效益分析
采用該污泥處理工藝流程，使污泥能夠得到妥善處理，而且排入河流中的含氮、磷污染物有很大的減小，有效防止河流富養(yǎng)化。另外一部分用作農(nóng)民的果樹綠化基肥。該廠污泥處理設(shè)施從設(shè)計(jì)上是合理實(shí)用的，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）處理流程簡(jiǎn)單，效果好，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較合理。
（2）設(shè)備緊湊，單一，無(wú)需中間過(guò)渡，環(huán)境條件好，藥耗省。
（3）采用衛(wèi)生填埋法處置具有處理量大，投資省，運(yùn)行費(fèi)低，操作簡(jiǎn)單，管理方便，對(duì)污泥適應(yīng)能力強(qiáng)。
5 結(jié)論
（1）帶式濃縮一體化機(jī)國(guó)內(nèi)引入較早，有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，且已有國(guó)產(chǎn)設(shè)備，電耗在機(jī)械處理設(shè)置中是較省的，缺點(diǎn)是需要一套沖洗設(shè)施和空氣糾偏系統(tǒng)。采用衛(wèi)生填埋方式投資省、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但也具占地大，滲濾液及臭氣污染較重等缺點(diǎn)。
（2）對(duì)于污泥來(lái)源、含量不同的處理?xiàng)l件，應(yīng)根據(jù)具體污泥特性和處理要求確定處理工藝。另外，污泥處理和利用還應(yīng)考慮污水廠本身及所在地情況等。
（3）污泥處理工藝的選擇是城市污水廠設(shè)計(jì)的重要部分，污泥處理和利用的目的就是使污泥減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化。污泥處理和利用的有效性和經(jīng)濟(jì)性是考核、評(píng)估污水廠的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在城市污水處理廠中，污泥處理和利用所需的費(fèi)用占污水處理廠投資和運(yùn)行費(fèi)用的很大一部分。因此，應(yīng)重視對(duì)污泥進(jìn)行各種處理和利用。
