introductory

近年來，隨著國家對水污染問題重視程度的日 益提高，我國污水處理工程建設進入快速發展階段。伴隨污水處理能力的提高，污泥產量逐年攀升， 對污泥的妥善處理也備受關注。近期國家相關部門 出臺 CJ/T 249—2007《城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋泥質》，要求混合填埋污泥含水率≤ 60%。而如今使用最廣泛的帶式脫水機和離心脫水機泥餅 含水率下限一般只能達到 78% 左右 ，為此，對處置方式為混合填埋的污泥，需采取深度脫水工藝。

國內外的工程實踐表明，若先使用化學藥劑對污泥進行調理，再通過板框壓濾機壓濾，泥餅含水率的下限可達 60% 以下 [2-3]。本文結合佛山市容桂第二污水廠工程的建設實踐，介紹其污泥深度脫水工藝設計方案，并對常規的污泥調理設計方法進行優化。

容桂第二污水廠總體方案概述

佛山市容桂第二污水處理廠位于眉蕉河南岸東側、桂洲水道與眉蕉河交界處的華天路安樂閬苑東南兩側，總用地面積約?5.08?hm2，服務范圍為眉蕉河與碧桂路交接連結線以東區域，面積 24.44 km2，總規模為 12 萬 m3/d，近期一階段（2012 年）建設規模為3萬 m3/d。設計進、出水水質見表 1。

名 稱	BOD5	CODCr	SS	+NH4 -N	TN	TP
進水 /mg·L-1	150	300	200	30	40	4
出水 /mg·L-1	20	40	20	8（10）	20	1.0
處理程度 /%	86.7	86.7	90	73.3（66.7）	50	75.0

污泥深度脫水工藝設計

為縮短壓濾機進泥時間，增大處理能力并降低能耗，一般要求壓濾機進泥含水率在 98% 以下，而污水廠剩余污泥含水率多在?99.2%?左右。為此，在進行壓濾之前，一般先進行污泥濃縮、調理，將 污泥含水率從 99.2% 濃縮至 98%~97%，通過物理、化學或生物方法改善污泥的脫水性能。

調理劑的選擇及投加量

污泥在進行機械脫水之前，為改善脫水性能，一般需進行化學調理、物理調理和生物調理， 而鑒于化學調理操作簡單、成本較低、效果穩定， 應用最為廣泛。總的來說， 兩兩組合的調理劑對污泥脫水性能的改善效果要優于單一調理 劑，而通過對 CTS（殼聚糖）+PAM、FeCl3+CTS、FeCl3+PAM、FeCl3+CaO 這 4 組調理劑對比實驗發現，FeCl3+CaO 組合脫水效果最好，且成本也最低 。

本項目即采用 FeCl3+CaO 作為污泥調理劑， FeCl3 投 加 量 按 3%~5%[g FeCl3/（g 干 污 泥 ）]， CaO 投加量按 20%~30%[g CaO/（g 干污泥）]。

Filter Press Selection

本項目選用全自動廂式隔膜壓濾機 2 臺，1 用1 備，單臺過濾面積 150 m2。經藥劑調理后，干污泥量增加 20%~30%，本項目按最大投藥量計算干泥量約 4.68 t/d，單臺壓濾機工作時間按 16 h 計，壓濾機壓濾周期一般≤ 4 h，則每天運行 4 個周期，每周期處理干泥量約 1.17 t，對應壓濾機出泥含水率 60%，泥量約 2.66 m3（泥餅密度按 1.1 kg/L 計），壓濾機隔膜在壓榨前后腔室體積之比取 1.6（一般為 1.3~2.0），壓濾機隔膜腔室的間隙取 30 mm（一般為 30 ～ 40 mm），則理論計算的總過濾面積約 142 m2，設計取過濾面積 150 m2。

污泥濃縮調理設計

常規污泥濃縮調理設計方案

常規的污泥濃縮調理工藝一般將濃縮和調理分 開，分別設置污泥濃縮池（也有采用機械濃縮方法） 和污泥調理池，污泥濃縮池連續進泥。

1）污泥濃縮設計。進泥含水率 99.2%，污泥量為 450 m3/d。設 2 座污泥濃縮池，單座直徑 7.0 m，有效水深 4 m，污泥負荷 46.8 kg/(m2·d)，水力停留時間 16.4 h。

2）污泥調理設計。進泥含水率 97 ～ 98%， 設 2 座污泥調理池， 交替使用， 單座尺寸 B×L = 4 m×4 m，最大有效水深 4 m。每座調理池一周期調理的干泥量與壓濾機一周期處理量一致。本項目壓濾機一周期處理干泥量 1.17 t，對應含水率97% ～ 98%，濕污泥量為 39 ～ 58.5 m3，調理池有效容積 64 m3，滿足要求。

常規設計存在的不足

1）污泥濃縮池濃縮時間長，對采取生化除磷工藝的污水廠，存在厭氧釋磷，需對上清液再進行處理。

2）池體數量多，占地面積大、土建費用高。

優化設計方案

考慮到常規設計存在的不足，本項目設計時結合污水廠業主單位的運行習慣和經驗，將濃縮池和調理池合并，污泥預處理方式由常規的不同池先濃縮后調理，改為同步或同池濃縮調理，即先將99.2% 的剩余污泥注入濃縮調理池，灌滿后靜止沉淀，完成泥水分離后，通過池體上設置在不同深度上的排水閥門排除上清液，然后加入調理藥劑進行調理，完成后進入Plate and frame filter press壓濾。

本項目濃縮調理池共設 2 座，單座尺寸寬 × 長 =5.5 m×5.5 m，最大有效水深 4 m，在池深方向每個 1 m 設置放水閥。濃縮調理池運行方式如下。

1）將 99.2% 的剩余污泥注入濃縮 / 調理池（約60 min）。濃縮調理池有效池容 121 m3，干污泥量約 0.97 m3，加藥調理后泥量 1.17~1.26 m3，與單臺壓濾機一周期處理泥量匹配。

2）灌滿后靜止沉淀（約 20 min 以內）。根據佛山當地其他污水廠的運行經驗，CASS 池排除的剩余污泥靜沉后，一般在 20 min 以內即可完成泥水分離，有時時間會更短。

3）排上清液（時間≤ 40 min）。泥水分離后，通過池體上設置在不同深度上的排水閥門排除上清液，根據運行經驗，排水量可達到 1/2 ～ 2/3 池容。排除上清液后，池中的污泥含水率已達到98.4%~97.6%。

4）加藥調理（時間≤ 60 min）。上清液排除后，加入化學藥劑，攪拌調理。

5）出泥（時間≤ 60 min）。該過程屬于壓濾周期里的進泥過程，污泥調理后，先通過低壓大流量污泥泵打入壓濾機，再通過高壓低流量污泥泵進行保壓，進泥時間控制在 60 min 以內。通過調整運行方案，可實現污泥濃縮調理同池進行，整個周期可以控制在 4 h 以內（含排泥進壓濾機的時間），與壓濾機的壓濾周期 4 h 匹配。

經濟技術比較

在運行管理方面，與常規設計相比，優化后的設計方案需要增加上清液排放這一程序，運行管理的工作量稍有增加。但少了污泥濃縮池刮泥機及污泥濃縮池至調理池之間的污泥泵，設備維護量和維護費用大大減少。在工程投資方面，優化后的設計方案雖然污泥調理池尺寸稍有增加，但減少 2 座污泥濃縮池，經初步測算，污泥調理段的工程費用可節省 50% 左右。在工程占地方面，污泥調理段的占地面積可節省 55% 以上。

concluding remarks

污泥深度脫水前一般需要對污泥進行濃縮和藥劑調理，常規的設計方法是將污泥濃縮和污泥調理設在 2 個不同的池子進行，濃縮池按設計規范采用較長的停留時間，不僅有釋磷風險，而且占地和工程投資均較大。本項目在設計過程中通過調研和分析污水廠業主單位的運營習慣和經驗，將濃縮和調理合到一個池子進行，通過調整運行方案來實現污泥調質，不僅滿足運營單位的需求，又有效地節約占地和工程投資。本項目的設計方法也是對“運行引導設計”這一理念的有益嘗試，實踐證明工程效益明顯。