不同给水厂排泥水处理工艺对比分析

不同给水厂排泥水处理工艺对比分析

介绍了两座给水厂的排泥水处理规模、建设与运行模式和处理工

艺；对比了两座给水厂的排泥水处理效果和成本。数据显示，两座水

厂的排泥水系统浓缩池上清液SS均处于较低水平，泥粉含水率均能

达到要求，浓缩池上清液回用后均对出厂水水质没有造成影响；使用

“重力浓缩池-离心机脱水”工艺电耗明显低于“高效浓缩池-板框机

脱水”工艺，自主建设模式的排泥水项目其排泥水处理综合单位成本

低于外购服务模式，但增加的单位制水成本差异不大，如按照目前外

购排泥水服务的形式自行投资运营，预测可以大大减低处理成本。

一、项目介绍

1.1处理规模

南方某D水厂和W水厂，设计规模均为50万n?/d,水源相同，

均取自东江南支流，给水处理工艺均采用常规处理工艺，即“混凝一

沉淀一过滤一消毒”。处理规模数据如表1所示，两水厂日供水量有

所区别，排泥水日处理也有所不同。主要是因为两水厂的排泥周期设

置与排泥车效率不同,TV水厂排泥周期更短，排泥车效率不如D水厂，

D水厂排泥车有刮泥功能，W水厂没有。D水厂排泥水处理量以流量

计计量，W水厂排泥水处理系统进水管无流量计，按排泥阀和排泥车

的额定流量估算。因两水厂的排泥水处理工艺不同，尽管处理规模相

差不大，但日均湿泥量有明显差异。

表1水厂参数对比

排泥水口均

设计供水量/日均供水枇日均湿泥粒日均干泥量/

水厂处理量/

（万0?・尸）（万miL）（m3-d-1）

D水厂5031.96约17009.615.27

W水厂5()31.21约300020.275.80

1.2建设与运营模式

建设与运行模式对比如表2所示。D水厂因用地问题，选用的是

临建式排泥水处理设施，工期较短（60d）,采用高效浓缩池工艺，占

地面积少；W水厂选用的是土建式排泥水处理工程，工期也较长（17

个月），采用重力浓缩池工艺，占地面积较大。

D水厂采用外购排泥水处理+泥粉外运处置服务的模式，而W水

厂采用排泥水处理工程自主建设自主运营+外购泥粉外运处置服务的

模式。D水厂选用的外购服务方式，由服务单位承担建设总投资；而

W水厂选用的自主建设模式，自主承担的建设总投资，前期投资费用

较高。

表2建设与运营模式对比

排泥水处理工

建设泥粉外运总投资

水厂排泥水处理程建筑物占地

模式处置万元

面积/m?

D水厂临建外购服务外购服务约800约2000

W水厂土建自主建设+运营外购服务约5000约3400

二、处理工艺

排泥处理工艺由调节-浓缩-平衡-脱水-泥饼处置等工序组成，其

中浓缩和脱水工艺是排泥水处理中的关键工艺。目前给水厂排泥水处

理常用的浓缩工艺有重力浓缩池和高效浓缩池两种，脱水工艺主要有

离心机脱水和板框机脱水两种。

2.1浓缩工艺的特点

重力浓缩池运行成本低，无药耗、电耗，设施设备少，管理运维

方便，抗冲击负荷能力强，能适应原水高浊度；但其占地面积大，±

建较多，投资成本较高。

高效浓缩池占地面积小，土建少，投资成本较低，处理效果较好；

但运行费用较高，需要投加PAC和PAM等药剂，耗材多，如斜管/斜

板需要定期更换,其能耗较高，设施设备较多，维护管理相对不方便。

2.2脱水工艺的特点

离心机脱水其设备占地少，基建投资少，可以连续运行，处理效

率较高，自动化程度高，管理方便，现场卫生条件好，但其出泥泥粉

含固率较低一般为20%~40船对进泥含固率要求较高，脱水后滤液较

浑浊，药耗和运行成本较高，泥粉处置费用高，有一定噪声。

板框机脱水其脱水性能好，泥饼含固率可高达50%,脱水后滤液

SS低，运行成本较低，药耗、能耗低，但其占地面积较大，投资成

本高，间歇性脱水、处理效率较低，维护管理较复杂，卫生条件差,

一般需要人工铲泥。

D水厂排泥水处理工艺如图1所示，采用的是高效浓缩池+板框

机脱水。

市政污水

I原本一）滤液排放

上清液I’

"将录比馨也［一［污泥浓缩罐）一T板框脱水机

PAM|PAC污泥外运＜——（污泥料仓

加药系统

图1D水厂排泥水处理工艺

W水厂排泥水处理工艺如图2所示，采用的是重力浓缩池+离心

机脱水。

滤池反冲洗水市政产水

…\

〔原水管卜~~我----------------1漉液回收

上消液_____

淬■黎TWWW［矗九卜.污泥平衡池卜T离心脱水机）

IJ

污泥外运＜一［污♦料仓

图2W水厂排泥水处理工艺

三、处理效果

3.1浓缩池上清液

对浓缩池上清液的处理要求为：处理设备上清液（指浓缩罐、沉

淀池等池体的上层液体、排向污水管网的液体）的悬浮物浓度W

60mg/L,其余指标达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）与《水

环境排放限值》（DB44/26-2001）规定的排放标准。两个水厂浓缩池上

清液SS数据如图3所示，D水厂采用的高效浓缩池其上清液SS均值

为6.Omg/L,W水厂米用的重力浓缩池其上清液SS均值为15.Img/L,

两间水厂的排泥水系统浓缩池上清液SS均处于较低水平，上清液的

其他指标均符合排放标准。水厂的沉淀池排泥水含水率约99.8%,含

水率高，对排泥水上清液进行回收利用，不仅具有节约水资源和保护

水环境的社会意义，也有利于水厂节约生产成本；当水1无法对上清

液进行回用时，达排放标准也可安排排放。

020406080100

样品数

图3浓缩池上清液SS

3.2泥粉含水率

因处理工艺不同，两个水厂对于泥粉含水率的要求也不一样。D

水厂对于泥粉含水率的要求为处理后的半干化泥粉月平均含水率W

55%；W水厂设计泥粉含水率W80%。D水厂采用板框机脱水，泥含水

率均值为45.2%；W水厂采用离心机脱水，泥粉含水率均值为71.4%o

具体数据如图4所示，两家水厂的泥粉含水率均能达到要求。对于泥

粉的处理处置成本，按污泥计，D水厂为214.43元而W水厂为

282.76元/t；按排泥水计，D水厂为1.22元/口广，而W水厂为2.09

元"o

9O

8O

7O

%6O

>、

w5O

邻4O

案3O

党

O

2-D水厂

O♦W水厂

1

050100150200

样品数

图4泥粉含水率

3.3回用后水质情况

D水厂浓缩池上清液直接回用至水厂原水管，W水厂浓缩池上清

液排至排水池后回用至原水管，两间水厂的浓缩池上清液回用后均对

出厂水水质没有造成影响，检测数据如表3所示。

表3出厂水水质数据

样品名称

序号检测项目

D水厂W水厂

1pH7.37.3

2浊度/NTU0.140.16

3氨氮/(mg・Lf)<0.02<0.02

4亚硝酸盐）0.001<0.001

5铝）0.0280.028

6钵/5里・11）0.0048<0.0005

7铁/(WIL)<0.05<0.05

8铭/(mg・L~।)0.000020.00003

9总有机碳/（mg”；］）1.381.19

10高钻酸盐指数/（mg・I.f）0.920.78

11溶解性有机碳/（mg・I,f）1.681.61

12隐胞子虫/（个・10Lf）<0.1<0.1

13贾第鞭毛虫/（个<0.1<0.1

14丙烯酰胺）<0.00005<0.00005

15三氯甲烷/（mg”；］）0.00280.0041

16三氯乙醛/（mg・L-“0.00420.0054

17二氯一泱甲烷/（mg・I,f）0.00360.0029

18一氯二澳甲烷）0.00370.0012

19三卤甲烷（总量）/（mg・LT）0.1560.129

四、成本分析

4.1电耗

两间水厂的电耗如图5所示，D水厂的排泥水系统平均电耗均值

为0.78kW-h/m3，其中，D水厂的板框脱水机平均电耗为0.36kW•h/m

3;W水厂的排泥水系统平均电耗均值为0.43kW・h/m3。数据显示，

使用重力浓缩池-离心机脱水工艺电耗明

显低于高效浓缩池-板框机脱水工艺。

z5o

(T-D水厂（总表）

7zOo

二

一

M.

^L-5o

lsLOo

用

求

也S5O

去

050100150200250300350400

天数/d

图5排泥水系统平均耗电量

4.2排泥水处理综合单位成本

排泥水处理综合单位成本包含排泥水处理单位成本和泥粉单位

处理成本。因两间水厂的排泥水工程运营模式不一样，其排泥水处理

综合单位成本的所区别。D水厂采用外购排泥水处理+泥粉外运处置

服务的方式，其排泥水处理综合成本包含电费、排泥水处理费和泥粉

处置费三部分，其中，排泥水处理费已包含设备折旧费；另外，人工

费和药剂费用由服务单位负责。W水厂采用排泥水处理工程自主建设

自主运行+外购泥粉外运处置服务的模式，其排泥水处理综合成本包

含电费、药剂费、人工费和泥粉处置费。具体数据如图6所示，数据

出现波动情况，主要是由于不是每天都对泥粉进行外运，一般两三天

外运一次泥粉，泥粉外运的当天会产生泥粉处置费用。

35.00

30,00

25.00

20.00

15.00

10.00

5.00

050100150200250300350

天数/d

图6排泥水处理综合单位成本

经统计，如表4所示，D水厂排泥水处理综合单位成本扣减回用

上清液所节约的水资源费后均值为7.28元/n?（含折旧），其中排泥水

处理单位成本为5.70元/n?（含折旧），为服务单位收取的排泥水处理

单位费用;W水厂排泥水处理综合单位成本扣减回用上清液所节约的

水资源费后均侑为2.55元/nf（不含折旧）。其他增加费用：W水厂排

泥水处理工程总投资约5000万元，其中设备费用约1807万元，土建

工程费用约2464万元;设备折旧的残值率按1%算，年限按10年算；

土建工程折旧的残值率按3%算，年限按30年算;剩余其他费用按30

年摊分至每吨排泥水中;设备维修维护费用按照设备原值的2.5%计算;

W水厂排泥水处理量按均值3000m3/d计算；W水厂排泥水处理综合单

位成本需增加2.62元成3,即5.17元成本含折旧）。

表4排泥水处理综合单位成本明细

（单位：元加3）

项目D水厂W水厂

电费0.540.35

PAM药剂费服务单位负责0.11

人工成本服务单位负责0.18

排泥水处理单位成本（支付给服务单位）5.700

泥粉的处理处置成本1.222.09

其他增加费用（折旧）02.62

回用所节约的水资源费0.180.18

合计（含折旧）7.285.17

注：按排泥水计，并扣减回用上清液所节约的水资源费。

表5排泥水处理综合单位成本

（单位：元加3）

水厂排泥水处理单位成本（含折旧）泥粉的处理处置成本合计

D水厂6.061.227.28

W水厂3.082.（）95.17

注：按排泥水计，成本分为排泥水和泥粉的处理处置费。

分开对比排泥水处理单位成本和泥粉的处理处置成本，见表5所

示。D水厂的排泥水处理单位成本约为W水厂的2倍，D水厂的泥粉

的处理处置成本约为W水厂的0.6倍。D水厂的排泥水处理单位成本

偏高，泥粉的处理处置成木较低。

4.3增加的制水成本

排泥水处理工程所增加的单位制水成本是以日处理排泥水量所

产生的总费用计算的。排泥水处理工程增加的制水成本包括两部分:

排泥水处理增加的制水成本和泥粉处置增加的制水成本，统计结果如

表6所示。其他增加费用：W水厂排泥水处理工程设备折旧的残值率

按K算，年限按10年算;土建工程折旧的残值率按3%算，年限按30

年算；剩余其他费用按30年摊分至每吨自来水中；设备维修维护费用

按照设备原值的2.5%计算;供水量按36万m3/d计算（近3年日均值）。

W水厂排泥水处理增加的单位制水成本需增加0.022元/n?,即0.040

元加3。根据统计，因排泥水量占水厂供水量比例较少，D水厂排泥

水占供水量比例为0.53%,W水厂排泥水量占供水量比例为0.83%,

因此，尽管W水厂排泥水处理综合单位成本比D水厂低，但排泥水处

理的综合费用计算到单位制水成本时,D水厂和W水厂没有太大差异。

表6增加的制水成本

排泥水处理增加泥粉处置增加的其他增加总增加的单位

水厂的单位制水成本单位制水成本费用制水成本

/（元・m7）/（元/（元/（元.7）

D水厂0.0320.00700.039

W水厂0.0040.0140.0220.040

4.4投资运营预测

D水厂采用购买服务的方式，排泥水处理单位成本偏高，主要原

因为与服务单位签订的合同为期两年，服务单位将设备成本按照两年

折旧。D水厂的排泥水处理工艺有着占地面积少，泥粉含水率少，建

设周期短等优势，如按照D水厂的排泥水处理工艺自行投资运营，预

测每年能节约处理费用219万元，增加的单位制水成本约减少一半。

见表7。

表7投资运营预测

D水厂D水厂

项目W水厂

（外购服务）（自行投资运营预测）

排泥水处理推位成本

（排泥水.含折旧）/（元・6.062.533.08