污水處理廠污泥濃縮優(yōu)化設計與運行探討
行業(yè)動態(tài)
1 污水廠概況
湘潭河東污水處理廠一期設計處理規(guī)模10.0×104m3/d，遠期規(guī)劃20.0×104m3/d，主要負責湘潭市城區(qū)生活污水。該城區(qū)為合流制排水系統(tǒng)，原水包括城區(qū)生活污水、部分雨水以及少量符合《污水排入城市下水道水質(zhì)標準》（CJ 3082-1999）的工業(yè)廢水。污水廠采用改良式A2/O工藝的二級處理方式，出水水質(zhì)執(zhí)行《城市污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）的一級B標準。污泥經(jīng)帶式脫水機脫水后外運填埋。
污泥處理處置現(xiàn)狀：自投運以來，水廠污泥濃度一直不穩(wěn)定，污泥脫水設備長期處于超負荷運行狀態(tài)，且污泥能耗高、效率低、含水率偏高。特別是夏季，隨著氣溫上升，泥量陡增，TP居高不下，對污泥生產(chǎn)乃至整個生化系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)都造成巨大威脅。為解決這一技術(shù)難題，污水處理廠對污泥脫水間的儲泥池實施技術(shù)改造，以實現(xiàn)污泥的連續(xù)快速濃縮，提高后續(xù)污泥脫水設備效能。
2 優(yōu)化設計
2.1 優(yōu)化原理
在不改變現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的前提下，利用活性污泥良好的沉降性能并根據(jù)二沉池的工作原理，在儲泥池內(nèi)增設一道擋水墻，將原有空間劃分為兩個區(qū)，一段為進水區(qū)，另一段為沉降分離區(qū)。此外，為避免污泥在儲泥池進水區(qū)底部大面積堆積以及因水流沖擊導致污泥無法有效沉降等現(xiàn)象的發(fā)生，在進水區(qū)底部制作并安裝斜板。
剩余污泥首先進入進水區(qū)，在此完成第一次沉淀，在底部斜板上形成污泥層，而后沿斜板表面滑入底部，并隨上清液共同進入沉降分離區(qū)。進入沉降分離區(qū)的上清液，向上部出水堰方向流動，流動過程中穿過已經(jīng)形成的污泥層。因污泥層高于擋水墻下部通過口，從而確保來水向上穿過污泥層，且對懸浮污泥部分攔截，加快固液分離的速度。穿透污泥層后，水中懸浮的污泥進行二次重力沉淀，污泥顆粒向下運動，進一步擠壓下部的污泥層。上清液從沉降分離區(qū)上部的出水堰排出系統(tǒng)并匯入集水井，污泥經(jīng)沉降后在下部形成污泥層，并通過螺桿泵抽取至帶式壓濾機進行脫水。
2.2 實施方案
（1）斜板制作與安裝
制作兩個2m×2m×2.8m的斜板（6mm厚的鋼板）安裝于進水端兩側(cè)底部，以保證沉積污泥隨水流沖擊順斜坡滑至進泥泵位置。先將Φ40的方鋼用膨脹螺絲固定于底部，與池壁形成45°夾角，再將其焊接成支架。然后將鋼板平行鋪設于支架上，鋪設時確保做到緊湊，密閉。然后對平板進行焊接加固，并做好瀝青漆粉刷防腐處理。
（2）擋水墻制作與安裝
制作一面3m×5.7m的擋水墻，其骨架材料為Φ40方鋼及40mm角鐵，面板材料則采用不銹鋼板進行鋪設連接，并用不銹鋼螺絲進行固定。為解決擋水墻骨架承重問題，在其底部設置4個1.3m高的支撐腳。
（3）進水槽
在進水口外側(cè)，即剩余污泥泵管道進口外側(cè)，加裝一個進水槽，以將進水引入儲泥池的進水區(qū)，防止上清液被攪渾。
（4）出水堰
在上清液出水口處安裝兩個2850mm×300mm×300mm的不銹鋼出水堰，其連接處縫隙用玻璃膠進行密封。然后在距池頂800mm處開一個Φ250的出水孔，并安裝PVC管。出水口處砌一出水池，以便于觀察和取樣。
（5）排泥泵
排泥泵入口端采用Φ200的鋼管，并向池內(nèi)延伸1500mm。
3 結(jié)果與討論
3.1 HRT
污泥濃縮池污泥濃度隨時間的變化而變化。污泥在改造后的儲泥池停留2.5h后，濃度由8500mg/L提高至25000mg/L。在此基礎上，繼續(xù)增加停留時間，污泥濃度基本不變。因此確定此污泥濃縮系統(tǒng)的適宜HRT為2.5h。
3.2 污泥濃縮效果
剩余污泥經(jīng)污泥濃縮系統(tǒng)處理后可以得知：該污泥濃縮系統(tǒng)能實現(xiàn)污泥濃縮2倍以上，從而使得進入脫水系統(tǒng)的污泥體積減少1/2以上，有利于降低后續(xù)污泥脫水藥耗。與改造前的2014年同期比較，處理每噸干泥所需絮凝劑量（簡稱噸耗藥量），噸耗藥量同比平均降低了0.46‰。
3.3 污泥脫水效果
改造前，進入帶式壓濾機的污泥濃度較低，壓濾后產(chǎn)出泥餅的含水率為82.7%。改造后的帶式壓濾機的出泥含水率：隨著進泥濃度的提高，污泥經(jīng)帶式壓濾機壓濾后的平均含水率由改造前的82.7%降低到平均76.7%。
3.4 出水SS
儲泥池改造后，不僅使得污泥能夠有效濃縮，提高含固率，減少體積，同時對于污泥上清液的SS也有一定的去除作用。出水SS保持在60mg/L左右，比較清澈，可直接排入下水道匯入集水井。
3.5 經(jīng)濟指標
儲泥池改造后，噸耗藥量同比平均降低了0.46‰。若按全年處理干泥量2920噸，1年可節(jié)約1.35噸絮凝劑，按每噸3.2萬元計算，可減少藥費約4.32萬元。
同時，通過將脫水系統(tǒng)技術(shù)指標對比，發(fā)現(xiàn)改造后，隨著出泥濃度的提高，進入脫水系統(tǒng)的污泥體積的減少，每天污泥脫水設備運行時間由改造前的9小時降至5小時，效率提高44.44%。帶式壓濾機功率為3kW，按當?shù)仉妰r0.85元計，則每年節(jié)約電費約0.38萬元。
此外，此儲泥池改造整體費用為6萬元，遠遠低于構(gòu)建一個適用于10.0×104m3/d污水處理廠的傳統(tǒng)污泥濃縮池所需費用。
4 結(jié)論
污水處理廠的剩余污泥含水率很高，一般達到96-99.3%（市政污水處理廠剩余污泥含水率一般為99.2%）。污泥濃縮工藝是污泥預處理階段的重要組成部分之一，其目的主要是減少污泥體積和減輕后續(xù)構(gòu)筑物的處理壓力，其運行好壞將直接影響到整個污泥處理處置流程的實現(xiàn)。
傳統(tǒng)重力濃縮工藝是我國污水處理廠采用率較高的污泥處理工藝。但是重力濃縮的缺點也十分明顯，主要為：
（1）重力濃縮池由于需要較長的水力停留時間，通常為12～18小時，占地面積大。
（2）當停留時間較長時，污泥容易發(fā)生厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生臭氣。
（3）當污泥形成厭氧條件時，會造成磷的釋放，以致系統(tǒng)不能通過排泥的方式將磷排出系統(tǒng)。釋放后的磷存在于回流上清液中，進入生化系統(tǒng)后導致出水不能達到排放標準。
湘潭河東污水處理廠的污泥濃縮系統(tǒng)改造，通過一體式的結(jié)構(gòu)設計，可以實現(xiàn)剩余污泥的連續(xù)快速濃縮，濃縮后污泥濃度提高兩倍以上，進入脫水機的污泥體積減少一半以上。相比傳統(tǒng)污泥濃縮池，本系統(tǒng)具有占地面積小、池體體積小等特點，從而避免了傳統(tǒng)污泥濃縮池釋放磷、有臭味等優(yōu)點，適合在各污水廠新建或改造中使用。
