王 星
中国石化仪征化纤有限责任公司 江苏 扬州 211900
摘要 ：本文阐述了为了响应国家环境大保护的要求，针对某自来水厂建设初期未设计排泥水处理的遗留问题，对自来水厂的排泥水进行收集、处置、回用，解决现状自来水厂排泥水处理存在的隐患，保护水体环境。
关键词：排泥水；保护水体环境；废水回用
1 前言
自来水厂从长江、内河等地表水水源取水后，经过混凝、沉淀、消毒等传统水处理工艺处理后，在生产出符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）净化水的同时，也产生了大量的沉淀池底部排泥水和砂滤池反冲洗水。这些生产废水中含有长江泥沙和水处理剂，对周边受纳水体和环境产生一定的影响，存在环境污染风险。
在我国，城市自来水厂生产废水处理和污泥处置研究与应用工作起步较晚。近年来，随着人们环境保护意识的增强以及国家一系列水资源保护有关法律法规的颁布实行，对于城市自来水厂生产废水处理，目前正受到政府及居民的进一步重视，我国许多主要城市的自来水厂进行了污泥处理工程的建设及运行。
2 系统现状
某自来水厂总设计规模47万m3/d，采用的工艺流程为折板絮凝-平流沉淀-砂滤-清水池-二级泵房，向周边地区供应生产、生活用水。
自来水厂建设初期未设计污泥处理系统，按照原设计水厂生产废水进入污泥池后由污泥泵房内的污泥泵加压提升排至长江。2012年经改造后6号平流式沉淀池已被用作排入生产废水，沉淀池内上清液经提升后回流至生产滤池，沉淀池内的底部泥水进入板框脱水机进行污泥脱水，初步解决了环境污染风险。但仍存在两个主要问题：一、平流式沉淀池内未设置推流式搅拌机等防止泥沙淤积的设备，长时间运行后沉淀池内积泥严重，清理较为困难；二、板框脱水机的运行状况不佳、设备维护工作量大、脱泥效率低、无法连续24小时运行。
3工程技术方案研究
自来水厂排泥水系统处理规模是由所处理的干泥量的大小决定的。排泥水系统所需处理的干泥量越多，则排泥水处理系统的设计规模就越大；反之越小。干泥量的多少主要取决于自来水厂处理规模、长江原水浊度、混凝剂加药量等因素。对排泥水处理规模影响较大的主要还是长江原水浊度变化，尤其是遇到长江汛期，浊度的变化幅度更高。因此，自来水厂排泥水处理设计规模主要决定于原水浊度的设计取值。
3.1干泥量计算
3.1.1计算公式
确定自来水厂污泥干固体含量的方法较多，其中计算法应用较多[1],《室外给水设计规范》（GB50013-2006）[2]中提出的给水厂排泥水干泥量总量计算公式，即：S=(K1C0+K2D)×Q×10-6。
式中：
C0—原水浊度设计取值（NTU）；
K1—原水浊度单位NTU与悬浮物SS单位mg/L的换算系数，应经过实测确定；
D—药剂投加量（mg/L）；
K2—药剂转化成泥量的系数；
Q—原水流量（m3/d）；
S—干泥量（t/d）。
上述公式表明：排泥水中所含的理论干泥量与自来水厂处理水量、原水中悬浮固体含量、投加的混凝剂品种和投加量有关，不同的原水水质和不同的加药量以及自来水厂处理水量的高低将产生不同的干泥量。
3.1.2计算参数取值
①原水设计浊度
考虑设计浊度保证率取75%，设计浊度为61NTU。
②NTU与SS比值关系
自来水厂中原水的浊度（NTU）为常规测定项目之一，而对悬浮物含量（SS）一般不测定。但在理论干泥总量计算中，所去除的原水中悬浮固体SS值为重要的计算组成，由于悬浮物是造成水中浑浊的主要原因，所以通常悬浮固体SS的值是根据在实测基础上统计取得的与NTU的相关关系值进行计算求得。在不同水源、不同季节、不同浊度情况下，都可能存在SS值与NTU的不同相关关系。一般悬浮物含量与原水浊度之间的比值变化范围为0.7~2.0左右。
本次研究考虑原水浊度与悬浮固体含量之比取1:1.
3.2污泥脱水方式的选择
污泥脱水方法大致可分为三种类型。第一种：利用自然风力、自然热力，如堆场堆放进行自然风干干化；第二种：利用机械脱水，如板框压滤机脱水、离心机脱水、造粒脱水等；第三种：利用热能干化，如：蒸汽干化、焚烧炉燃烧。结合现场实际经济性以及设备本身的优缺点，现场拟采用离心机进行污泥脱水。
4工程方案设计
本次排泥水回用系统技术改造以“污水浓缩+离心机脱水”的工艺思路进行设计，处理流程：沉淀池排泥水和滤池反冲洗水进入污泥调节池，收集、输送至污泥浓缩池，浓缩池上清液回收利用，浓缩池底部高浓度泥水通过重力流进入平衡池，然后再利用螺杆泵将平衡池内高浓度泥水输送至离心脱水机，并在离心机进料口前投加聚丙烯酰胺药剂，辅助固液分离，最终通过螺旋输送器输送至污泥堆棚定期外运处置。
4.1污泥浓缩池
浓缩池按干泥量8.59t/d设计，设计工况下24h连续运行。采用重力浓缩池，固体通量取0.9kg（干泥）/m2·h，浓缩污泥含固率≥3%，浓缩污泥总排泥量286m3/d（含固率3%）。
4.2污泥平衡池
设置污泥平衡池接纳浓缩污泥，使浓缩污泥含固率保持相对稳定，在浓缩池与脱水机械设备之间起平衡及缓冲作用，并考虑连续2天最高浊度产生的污泥量，其有效容积考虑按储存2天剩余污泥量（100%概率，2台脱水机连续工作24h）即为351m3，平衡池容积取500m3。
4.3脱水机房
泵房内设PAM（聚丙烯酰胺）投加系统，经小试试验，药剂采用阴离子型的固体粒状PAM高分子聚合物，污泥脱水机PAM最大投加量2kg/t干泥，PAM配制浓度为0.5%，在线稀释浓度为0.1%。脱水机房按理论计算干泥量设计，脱水机进水污泥设计含固率为3%，按设计污泥量处理干泥8.59t/d，总处理能力要求为286m3/d。
5 实施效果及存在问题
排泥水回用系统于2019年10月底完成项目施工、调试工作，并于2020年3月投运，系统运行后每天可脱泥15t左右，含固率达到45%左右，达到含固率≥25%的设计要求，同时每天可回收利用浓缩池上清液2500t，即可节水2500t/d，运行效果良好。
从日常运行生产管理和各工艺参数的变化可知，脱水泥沙的含固率主要取决于离心机差速设置参数、进泥量、加药量等方面的影响，其中以离心机设备本身的设定为主要影响因素。当进泥量和加药量稳定时，差速越小，脱水效果越高。
但在实际生产运行中也存在着离心机发生过载堵机的问题，分析原因主要为进泥负荷升高（流量或浓度），离心机的螺旋频率、差速率未及时调节，造成螺旋电机过载、设备停机。对应整改措施是：脱水泥沙含固率和螺旋频率的平衡取舍问题，通过摸索寻找螺旋频率设定的中间平衡点，既能使脱水泥沙的含固率符合要求，也能确保离心机正常运行不堵机。当进泥浓度为2-3%时，进泥量控制在8-12m3/h,差速控制范围为6.98-9.3r/min；当进泥浓度为≥5%时，进泥量控制在3-5m3/h,差速控制范围为12.8-15.1r/min，从而能够保证系统正常稳定运行。
5结语
尽管自来水厂排泥水处理污泥对环境危害性相对污水厂污泥来说较小，但其危害性不容忽视。可谓“牵一发而动全身”，有必要像对待自来水厂其他生产单元一样，从设计、施工、运行、维护各个环节引起足够的重视，确保泥水处理单元运行正常，从而保证自来水厂整体稳定运行。当前供水行业提高水资源的利用效率和效益，已经成为实施节能节水战略，实现环境、经济和社会的可持续发展的必要途径之一，为了人类共同的未来，必须保护和合理使用好水资源！
参 考 文 献
[1]上海市政工程设计研究院.给水排水设计手册 第3册城镇给水（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社出版，2004.
[2]GB50013-2006 室外给水设计规范[S].