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CHINA MUNICIPAL ENGINEERING 51 第2期（总第178期） 2015 年 4 月 No.2 (Serial No.178) Apr. 2015 某污水处理厂污泥深度脱水工程设计及处理成本 李 银 波，周 建 华 （广州市市政工程设计研究院，广东 广州 510060） 在污泥脱水机械中，带式压滤机和离心脱水机 应用最为广泛，但这 2 种脱水机械处理后的泥饼含 水率下限一般只能达到 80% 左右。采用板框压滤 机，若添加石灰、铁盐或铝盐进行调理，则泥饼含 水率下限可达到 60% 左右 1。 广东省某污水处理厂一期工程现状处理规模为 6104 m3 /d，经过机械脱水的污泥产量为 39 m3/d， 含水率为 80%，达不到 GB /T 234852009城镇 污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质中对填埋污 泥的要求（含水率 60%） ，污泥出路难的问题一 直困扰该厂。该污水处理厂二期工程的建设规模为 6104 m3 /d，建成后总处理规模为 12104 m3 /d。 为解决一期工程污泥含水率过高的问题，二期工程 采用污泥深度脱水技术，将污泥含水率稳定在 60% 以下，达到填埋场混合填埋要求，有效解决污泥出 路难问题。 二期工程设计污水生物处理采用改良 A/A/ O+ 精密过滤工艺 ；污泥采用深度处理，设计规模 12104 m3/d（包括一期工程） ，污泥量为 15.6 t/d， 体积 2 228.6 m3/d（含水率 99.3%） ，脱水后的污泥 量为 39 t/d。 1 污泥深度处理工艺流程 污泥深度脱水工程采用重力浓缩调理板 收稿日期：2014-12-29 第一作者简介：李银波 （1982） ， 男， 工程师， 硕士研究生， 主要从事给排水设计。 摘要：广东省某污水处理厂一期工程现状采用带式浓缩一体化设备，脱水污泥含水率为 80% 左右，无法满足填埋 场混合填埋标准要求。为此二期工程污泥处理工艺采用重力浓缩调理板框压滤机进行深度脱水处理，将污 泥含水率控制在 60% 以下，不仅符合混合填埋要求，而且减小污泥体积。通过介绍工艺流程、主要构筑物设计、 设备配置情况等，为其他污水处理厂污泥深度处理的设计提供一些经验。 关键词：污泥；深度脱水；含水率 中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：1004-4655（2015）02-0051-03 DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2015.02.018 框压滤机组合处理工艺，工艺流程见图 1。 剩余 污泥 污泥浓缩池 空气压缩系统 板框压滤机 调理池 压榨水箱 FeCl3CaO 污泥泵污泥螺杆泵 泥饼外运 至厂区 污水管网 压榨泵 滤液 图 1 污泥深度脱水工艺流程图 污水厂一、二期工程二沉池产生的剩余污泥首 先进入污泥浓缩池进行重力浓缩，将污泥含水率由 99.3% 降至 98% 左右。污泥经过浓缩后由污泥泵 提升至调理池中进行调理。按照一定比例加入三氯 化铁（FeCl3）和生石灰（CaO） ，用耙式搅拌机充 分搅拌 ； 最后，通过高压和低压 2 种污泥螺杆泵将 调理好的污泥压力输送至隔膜式板框压滤机中进行 深度脱水。含水率低于 60% 的泥饼外运至垃圾填 埋场进行混合卫生填埋，滤液通过管道排放至厂区 污水提升泵房集水井中。 2 一期污泥处理设施与二期新建污泥处理设施的 衔接 由于一期工程没有建设污泥浓缩池，二期工程 的污泥浓缩池按照污水量12万m3/d的产泥量设计。 改造一期工程二沉池剩余污泥泵的输泥管道，将一 期工程的剩余污泥输送至二期工程新建的污泥浓缩 池，与二期工程的剩余污泥一起浓缩后，再进行后 续的污泥调理与深度脱水处理。一期已建的脱水机 房保留，作为应急时备用。 52 2015 年第 2 期 李银波，周建华：某污水处理厂污泥深度脱水工程设计及处理成本 3 主要构（建）筑物设计 本工程主要建（ 构） 筑物包括污泥浓缩池、调 理池、综合车间，同时，配套建设生物除臭系统、 干泥料仓等。 3.1 污泥浓缩池 新建污泥浓缩池 2 座，单座直径为 16 m，有 效水深为 4.0 m， 污泥固体负荷为 44.16 kg / （m2 d） ， 浓缩时间为 15.2 h ； 2 座污泥浓缩池间设置集泥井 1 座，平面尺寸为 4.0 m4.0 m，是汇集 2 座浓缩 池的浓缩污泥，通过潜污泵提升进入调理池。 主要设备 ：中心传动污泥浓缩机 2 台，直径 15 m，功率 P=0.75 kW，潜污泵 3 台（2 用 1 备） ， 流量 Q=180 m3/h，扬尘 H=200 kPa，P=22 kW。 3.2 调理池 设置污泥调理池 2 座，单座直径 5.0 m，池深 4.5 m，有效容积为 95 m3。添加 FeCl3药液由综 合车间内的加药计量泵进行投加，投加量为绝干 污泥量的 5%（质量分数） ；石灰的投加由国外进 口的成套石灰投加装置进行，投加量为干泥量的 15%20%（质量分数） 。 主要设备 ：耙式搅拌机 2 台，直径为 4.0 m，功 率为 15 kW。 3.3 综合车间 综合车间是整个污泥深度处理系统的核心单 元，板框压滤机及其配套设备、空压机房、配电室、 自控、值班室及机修间等辅助用房均布置于此。压 滤机布置在二层平台上，一层布置干泥螺旋输送机 及空压机、冷干机、水箱、储气罐等配套设备。 综合车间的主要设备是板框压滤机。本工程设 计隔膜式板框压滤机 3 台（ 2 用 1 备） ，每天运行 4 个周期，每个周期为 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（ 含水率以 98% 计） 。 调理好的混合污泥首先由高流量、低扬程的低 压螺杆泵往板框压滤机中进料，当压滤机中压力达 到 0.6 MPa 后，系统进行切换，由低流量、高扬程 的高压进料泵继续进料，直至全部混合污泥进入板 框压滤机中。此进料过程大约需要 1.5 h。停止进 泥后，设置在车间一层的隔膜压榨泵开启工作，不 断向隔膜板中注入高压自来水（设计压榨压力达 2.0 MPa） ，鼓张压滤机隔膜对滤室中的污泥进行压 榨脱水。压榨过程大约需要 1.5 h，之后运行压缩 空气系统，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。最后，打开滤板卸料，由 螺旋输送机将污泥输送至综合车间外的干泥料仓中 储存、外运。 隔膜式板框压滤机及主要设备参数见表 1。 表 1 综合车间主要设备表 设备名称规格 数 量 单 位 备注 调理剂提升储 存及计量投加 系统 V=30 m3含提升储存、计量及投加 装置以及电控系统 1套 N=12 kW 加药计量泵Q=1 000 L/h，N=0.75 kW，p=0.2 MPa 3台 机械调速 低压进料泵Q=80 m3/h，N=18.5 kW，p=0.4 MPa 3台 变频调速 高压进料泵Q=25 m3/h，N=11 kW，p=0.8 MPa3台 变频调速 压滤机XAKG430，过滤面积 430 m23套 压榨泵Q=16 m3/h，N=15 kW，p=1.6 MPa3台 变频调速 储水罐压榨 / 清洗水罐 V=15 m31套 含超声波 液位计 清洗水泵Q=24 m3/h，N=22 kW，H=196 m1台 空压机Q=3.3 m3/min，N=22 kW，p=1 MPa1台 冷干机与空压机配套，N=1.2 kW1台 吹脱储气罐碳钢，V=8 m3，1.0 MPa1套 仪表储气罐碳钢，V=1.0 m3，1.0 MPa1套 机下皮带输送机 DS800，L 12.5 m，N 5.5 kW3台 汇总水平输送机LS400，L 9.5m，N 4.0 kW1台 汇总倾斜输送机LS400，L 5.5 m，N 4.0 kW1台 电动双梁双钩 桥式起重机 5 t，Lk=16.5 m，起升高度 5 m 1台 4 污泥深度脱水与传统带式脱水处理成本分析 污水处理厂深度脱水系统脱水后的泥饼含水 率都在 60以下，三氯化铁平均投加量为绝干污 泥量的 5，生石灰平均投加量为绝干污泥量的 20。污水处理厂一期工程污泥脱水后泥饼的含水 率为 80%，投加絮凝剂 PAM，投加量为绝干污泥 量的 0.5。 根据计算，绝干污泥 15.6 t 浓缩至含水率为 98% 后，污泥量约 780 m3/d。传统带式压滤产出 泥饼含水率 80%，污泥重 78 t，絮凝剂 PAM 按 3.5 万元 /t 测算，投加量每 Ds 为 3 kg/t。深度脱 水产出泥饼含水率为 60%，污泥重 39 t，FeCl3按 1 800 元 /t 测算，投加量为绝干污泥的 5% ； CaO 按 275 元 /t 测算，投加量为绝干污泥的 20。脱 水泥饼外运及填埋费 4 元 /（tkm） ，运泥里程按 53 2015 年第 2 期 李银波，周建华：某污水处理厂污泥深度脱水工程设计及处理成本 20 km 测算。运行中，传统带式压滤脱水电单耗为 0.013 2 kWh/m3，深度脱水电单耗为 0.016 1 kWh/m3， 电单价按 0.61 元 /（kWh）计算。深度脱水与传统 带式脱水处理成本对比分析见表 2。 表 2 深度脱水与传统带式脱水处理成本对比分析 项目传统带式脱水深度脱水 污泥脱水核心设备带式脱水机板框压滤机 绝干污泥重 /t15.615.6 脱水前污泥重 /t780780 脱水后污泥重 /t7839 含水率 /%8060 添加药剂PAMFeCl3、CaO 药剂成本 / 元万 m-3136.5188.5 污泥处理电单耗 /kWhm-30.013 20.016 1 电费成本 / 元万 m-380.5298.21 污泥运输及填埋费用 / 元万 m-3520260 总成本 / 元m-30.073 70.056 5 从经济效益来看，深度脱水的药剂成本及电 费高于传统带式脱水，但污泥最终处置的运输及 填埋费较少，总成本为 0.056 5 元 /m3，略低于传 统带式脱水成本 0.073 7 元 /m3。从产出的泥饼看， 深度脱水的泥饼含水率比传统带式脱水减少 20。 虽然深度脱水的总投资成本比传统带式脱水的成本 高，但污泥处理成本低，且产出的泥饼含水率可以 达到 60以下，符合混合填埋的要求。 5 结语 污水处理厂的污泥进行深度脱水，处理污泥的 药剂费和电费较传统带式脱水高，但污泥处置的外 运及填埋费用低，深度处理产出含水率在 60以 下的泥饼硬度好， 性状稳定， 符合混合填埋的要求， 可运送至垃圾填埋场进行填埋，为污水处理厂污泥 出路找到一条较为合理的解决办法。 参考文献 ： 1 陈柏校，张辰，王国华，等污泥深度脱水工艺在杭州七格污 水处理厂的应用 J. 中国给水排水，2011，27（8）: 83- 85. 业污水，具有较强腐蚀性，该段均采用抗腐蚀性能 较强的新型化学管材。 钢带增强聚乙烯螺旋波纹管道的结构特点是以 高密度聚乙烯为基体（内外层） ，将表面涂敷粘接树 脂的钢带成型为波形而作为主要支撑结构，并与聚乙 烯材料缠绕复合，形成整体的螺旋波纹管。这就意味 着，该管材可将钢材的高刚度、高强度和塑料的耐腐 蚀、耐磨损和柔韧性等优良特性有机地结合起来。钢 带增强聚乙烯螺旋波纹管道除保留许多塑料排水管的 优点，如耐腐蚀、寿命长、柔韧性好、耐磨、重量轻 及安装简便快捷外，还具有高环刚度和节约材料成本 2 个独特的优势。因此，本段中具备明挖条件的管段， 管材采用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管。 玻璃钢夹砂管具有重量轻、耐腐蚀、摩阻系数 小、寿命长、管道和接口抗渗强度高等优点，尤 其是在顶进法施工中，玻璃钢夹砂管除了上述特点 外，还具有顶力小、易纠偏、不沉头、顶进速度快 等特性，因此在有关规范中也明确推荐玻璃钢夹砂 管。九园路路段存在道路人行道边线与河道上口线 重合，导致沿线管道局部无开挖，且本段管道输送 工业污水，具有较强腐蚀性，本路段顶管管材选用 玻璃钢夹砂管。本工程采用玻璃钢夹砂管顶管段约 2.8 km，单段顶进最大距离 350 m。在实际施工过 程中，由于玻璃钢夹砂管具有管壁薄、管道外径相 对小、表面光滑等