污水厂污泥深度脱水工程的优化探讨
程文1，耿震1，张新彦2
（1.无锡市政设计研究院有限公司,江苏无锡214072;2.无锡市排水总公司，江苏无锡214072)
摘要：介绍了无锡市某污水处理厂污泥深度脱水工程的工艺流程及主要建(构)筑物情况，重点分析了在系统运行中易出现的问题及优化措施，经过优化后的污泥脱水系统生产能力约可以提高10%~20%。本工程对于类似项目的新建工程和现有工程的优化具有较大的参考意义。
无锡市主城区某污水处理厂污泥深度处理工程设计处理规模为210 m3/d（含水率为80%），脱水后污泥含水率稳定保持在60%以下，泥质符合《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》（CJ/T 249—2007）的要求，达到填埋场混合填埋的要求。该项目2012年初开工建设，2012年下半年建成投产运行，项目的实施有效分担了无锡市主城区污泥出路难的问题，解决了污水厂的后顾之忧。
1 污泥深度脱水工程介绍
1.1 污泥深度脱水工艺流程
厂区四期工程产生的浓缩污泥（含水率约98%）和太湖新城污水处理厂的脱水污泥（含水率约80%）按照10 ∶1（100 m3的浓缩污泥和10 m3的脱水污泥）的比例在调理池中进行充分混合；混合完成后，按照比例加入聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）、生石灰（CaO），通过耙式搅拌机充分搅拌；最终，通过低压和高压两种污泥螺杆泵将调理好的含水率约为96%的混合污泥压力输送至隔膜式板框压滤机中进行深度脱水。
工艺流程见图１。
图1 污泥深度脱水工艺流程
1.2 主要建（构）筑物设计
本工程主要建（构）筑物包括：污泥浓缩池、卸料间、调理池、综合处理车间。同时，配套建设有石灰投加系统、生物除臭系统、干泥料仓等。污泥浓缩池2座，尺寸为Ø16.0 m×5.0 m;卸料间1座，尺寸为14.0 m×13.0 m;污泥调理池4座，尺寸为Ø6.0 m×5.0 m;综合处理车间1座，尺寸为31.7 m×31.5 m;干污泥料仓2座，有效容积为60 m3。
本工程核心设备为4台隔膜式板框压滤机（3用1备），每天运行4个周期，每个周期4 h（进料1.5 h，压榨1.5 h，卸料1.0 h），总运行时间为16 h，单台最大处理能力为80 t/d（含水率80%计），考虑到远期规划，预留1台机位。其余主要设备：板框压滤机4台(3用1备),F=800 m2，N=23 kW;低压进料泵4台，变频控制,Q=180 m3/h，H=600 kPa，N=45 kW;高压进料泵4台，变频控制,Q=40 m3/h，H=1.2 MPa,N=30 kW;隔膜压榨泵4台，变频控制，Q=20 m3/h，H=2 MPa,N=18.5 kW;清洗水泵2台(1用1备),Q=215 L/min，H=8 MPa,N=45 kW;空压机2台(1用1备),Q=11.5 m3/h，P=1.0 MPa，N=75 kW。
2 系统易出现问题分析
本工程从投产运行至今已2年多，各项指标及数据均达到了设计的要求，运行效果良好。通过2年来对该项目现场运行的跟踪与调查，系统在运行过程中存在以下问题:
① 石灰投加系统。本工程按照绝干污泥处理量5%的量进行生石灰的投加，石灰储罐的容积按照满足不低于5天的石灰投加量进行设计，石灰储罐的有效容积为10 m3。在实际生产过程中，石灰的投加量为绝干污泥量的7%以上，且储罐中有效生石灰的量仅占石灰量的75%~90%，储罐中石灰仅够污泥深度脱水约3天的使用量，需要频繁进行生石灰的补充，增加了成本和劳动强度。
② 污泥进料系统。本工程高、低压污泥进料泵选用螺杆泵，采用填料密封方式。在实际生产过程中，填料密封的螺杆泵出现了比较严重的漏泥现象，造成现场环境脏乱，影响系统运行。
③ 污泥脱水系统。污泥进料完成后需进行污泥的反吹扫，对压滤机中心进泥管中的残留污泥及膜腔内的滤液进行反吹洗，反吹污泥通过压滤机一端设置的DN100反吹污泥管回流至调理池中。在实际生产过程中，反吹污泥并未由反吹污泥管进入调理池，而是经由滤液水排放管排放至厂区污水管网，导致不承压的滤液水排放管管内压力过高，管道出现破损现象。
④ 污泥卸料系统。工程设计采用自动拉板污泥卸料系统，同时配套机械震打装置，实现全自动污泥料卸料操作。在实际生产过程中，污泥自动卸料的功能基本能够实现，但出现了污泥易粘滤布的情况，滤布每2~3天就需要进行清洗，增加了劳动强度，影响污泥处理效率。
⑤ 其他。因PAC溶液属于中强酸溶液，加药泵进口和出口管路上的阀门虽然采用的是不锈钢304甚至是316L材质，但是仍然容易遭液体腐蚀，需要经常更换，费用高。
3 解决对策与优化措施
针对工程在生产运行中出现的相关情况，从设计、设备以及现场运行管理方面提出了解决对策和优化措施，具体如下：
① 针对石灰投加系统出现的情况——生石灰的有效存储量仅为3天左右，设计将现状的石灰储罐进行加高处理，将有效容积增至约20 m3，石灰系统其他配置不变，可以保证生产运行1个星期所需的石灰量。国内主流的污泥深度脱水工艺，大多需投加生石灰，设计时需仔细核算生石灰用量，同时考虑石灰粉中生石灰的有效成分。
② 污泥进料系统所使用的是填料密封污泥螺杆泵，运行中出现了漏泥现象。在改为机械密封成本较高的情况下，考虑为每台螺杆泵增加了水循环系统，循环废水通过污泥泵坑的集水坑由小型潜污泵排出，就近接入厂区污水管网。
③ 在压缩空气系统对板框压滤机进行污泥吹扫的时候，出现了反吹污泥由滤液水管排出，并破坏滤液水管的情况。通过检查分析原因，在滤液水管上加装了控制阀门，同时对反吹污泥管进行改造，直接架空进入调理池。经过优化后，问题得到解决，运行良好。
④ PAM（高分子絮凝剂）的过量投加容易引起污泥黏滤布的情况，本工程PAM（0.1%~0.3%质量浓度）的投加量为干污泥量的0.1%~0.5%（质量分数），实际操作中忽略了80%脱水污泥中的PAM含量。通过控制PAM的药剂投加量，污泥黏滤布的情况得到了明显的改善。
⑤ 针对PAC加药泵进口和出口管路上的阀门容易锈蚀的问题，采取了合成塑料内衬氟的阀门组件，使用后效果较好。
4 优化效果分析
针对工程运行过程中出现的情况，经过分析原因，采取有效措施进行了优化,对优化前后污泥脱水系统生产能力的分析结果表明，污泥脱水效率可以提高10%~20%，产能得到明显提升。
5 结语
① 该项目所采用的污泥深度脱水工艺在国内应用广泛，在设计和实际的生产运营中，可能会出现同样的一些问题，该项目的实施具有较大的参考价值。
② 经过优化后的污泥脱水系统生产能力约可以提高10%~20%，产能得到明显提升。
（本文发表于《中国给水排水》杂志2015年第16期“设计经验”栏目）
