中小城市污水處理廠的污泥處理工藝
行業(yè)動態(tài)
城市污水處理廠的污泥是污水處理過程中產生的固體廢物。隨著國內污水處理事業(yè)的發(fā)展，污水廠總處理水量和處理程度將不斷擴大和提高，產生的污泥量也日益增加。污泥中含有大量的有害有毒物質，如寄生蟲卵、病原微生物、細菌、合成有機物及重金屬離子等；有用物質如植物營養(yǎng)素（氮、磷、鉀）有機物及水分等。因此，中國在污水處理事業(yè)不斷取得進步的同時，將面臨巨大的污泥處理處置壓力，尤其是污水處理廠全部建設費用中，用于處理污泥的約占20%～30%，甚至70%。
在此介紹某市用CASS工藝處理城市污水中污泥處理工藝設計。
1 處理廠水量與進、出水水質
該污水廠首期設計規(guī)模為2萬m3/d，近期為4萬m3/d。污水廠的進、出水水質如下：
pH值 | p（BOD5） | p（CODcr） | p（SS） | p（TN） | p（TP） | p（NH3-N） | |
進水 | 6～8 | 130 | 300 | 150 | 35 | 3.5 | 25 |
出水 | 6～9 | 20 | 40 | 20 | 15 | 0.5 | 10 |
2 污水廠污泥處理工藝選擇
2.1 污泥處理要求
污水處理過程中產生的污泥，有機物含量較高且不易穩(wěn)定，易腐化，并含有寄生蟲卵，處理不好將造成二次污染，故必須妥善處理。
污泥處理的要求：
（1）減少有機物，使污泥穩(wěn)定化。
（2）減少污泥體積，降低污泥后續(xù)處置費用。
（3）減少污泥有害物質。
（4）利用污泥中可用物質，化害為利。
（5）因選用生物脫氮除磷工藝，故盡量避免磷的二次污染。
2.2 污泥穩(wěn)定工藝選擇
國內已有學者指出，對于規(guī)模小于10×104m3/d的污水廠，污泥采用厭氧消化都是不經濟的。另一方面，在污水處理中，污泥已得到好氧穩(wěn)定。同時國內許多已建成的污水處理廠，采用生物脫氮除磷工藝，產生的污泥直接濃縮脫水，其效果（主要指泥餅含水率）與經消化后脫水相近，證明得到好氧部分穩(wěn)定的污泥，直接濃縮脫水是可行的。由于該種方式總體效果較好，目前已在中、小型城市污水處理廠中得到廣泛應用。
2.3 污泥濃縮脫水
無須消化的污泥處理工藝有2種方式，一是重力濃縮、機械脫水；二是機械濃縮、機械脫水。2種方式比較見下表：
項目 | 機械處理 | 重力濃縮、脫水 |
主要構（建）筑物 | 1、污泥貯泥池 | 1、污泥濃縮池 |
2、濃縮、脫水機房 | 2、脫水機房 | |
3、污泥堆棚 | 3、污泥堆棚 | |
主要設備 | 1、污泥濃縮、脫水機 | 1、濃縮池刮泥機 |
2、加藥設備 | 2、脫水機 | |
3、加藥設備 | ||
占地 | 小 | 大 |
總絮凝劑用量 | 3.5～5.5kg/t | ≤3.5kg/t |
對環(huán)境影響 | 無大的污泥敞開式構筑物，對周圍環(huán)境影響小 | 污泥濃縮池露天布置，氣味難聞，對周圍環(huán)境影響大 |
總土建費用 | 小 | 大 |
總設備費用 | 一般 | 稍大 |
對剩余污泥中磷的二次污染 | 無污染 | 有污染 |
2種方式均能達到處理要求，但從比較表中可以看出，采用機械處理在本項目情況下具有比較明顯的優(yōu)勢。
因此，經Cass工藝好氧處理后產生的剩余污泥趨于基本穩(wěn)定，污泥直接機械濃縮脫水，泥餅外運的方案是正確的。
就機械處理污泥而言，目前主要有3種方式：
a、帶式濃縮機+帶式脫水機。
b、濃縮、脫水一體機。
c、離心濃縮+離心脫水機。
a方式設備價格合理、國內有生產并有成熟的運行經驗，但該方式需在濃縮后增加一貯泥池及配套的投注設施，導致系統(tǒng)復雜化，且占地大，操作環(huán)境差。
c方式操作環(huán)境清潔、工人勞動強度小，藥劑用量小，可連續(xù)運行，但設備價格昂貴、裝機功率數大、噪音大，其它缺點同a方式。
b方式設備緊湊、單一，無需中間過渡，環(huán)境條件好，藥耗省，是污泥機械處理的首選模式。
濃縮、脫水一體機又可分為帶式濃脫一體機和離心濃脫一體機。帶式濃脫一體機國內引入較早，有成熟的運行經驗，且已有國產設備，電耗在機械處理設備中是較省的，缺點是需要一套沖洗設施和空氣糾偏系統(tǒng)。離心濃脫一體機是近幾年才引入國內的，目前主要靠進口，設備費用昂貴，它的優(yōu)點是操作衛(wèi)生環(huán)境條件好，適宜于連續(xù)工作（但在國內目前大多數污水廠的工作機制下反成為缺點），不須連續(xù)的沖洗設施，藥耗低，其缺點是設備費用高、裝機容量大、電耗高、噪音大，國內尚無成熟的運行經驗。根據本項目情況，采用帶式濃縮、脫水一體化機。
總而言之，按照減量化、無害化、資源化原則，并結合具體情況，工程設計采用帶式濃縮、脫水一體化+衛(wèi)生填埋的工藝流程。
污泥從貯泥池由泵提升至脫水機房，進行泥水分離，水回流入污水處理系統(tǒng)，污泥壓縮成含水率約為75%的泥渣，用車拉至填埋場衛(wèi)生填埋。
2.4 污泥處置
根據實際情況，污泥處置可以考慮采用3種方法：
（1）將脫水泥餅用作果樹綠化地基肥。
（2）將脫水泥餅直接運至農村，與生活垃圾、雜草等混合厭氧堆肥，經無害化穩(wěn)定后，用作家肥。
（3）將脫水泥餅衛(wèi)生填埋。
對于前二者，在污水處理廠開始運行后，對所產生的污泥成分應進行分析、測試，如果污泥成分滿足GB 4284-84《農用污泥中污染物控制標準》要求以及市場有需求，污泥可以用作肥料，如果不能滿足標準要求或市場需求不大，經濟價值不高，則考慮垃圾填埋。從目前國內情況看，絕大部分污水廠污泥均考慮衛(wèi)生填埋。
根據具體情況現(xiàn)狀，因此該工程項目污泥處置部分農民拉走用作果樹綠化基肥，剩余部分與城市垃圾一起衛(wèi)生填埋考慮。
3 污水廠污泥處理構筑物及設備參數
3.1 貯泥池
暫存污泥，是剩余污泥進濃縮脫水機前的緩沖池。貯泥池為全封閉形式，避免臭氣外溢，池內設攪拌器，避免污泥沉積。
主要參數：
干污泥量Q=5200kg/d（按4萬m3/d計），含水率99.2%～99.6%，濕污泥體積V=650m3/d～1300m3/d，貯泥時間HRT=0.5h，貯泥池尺寸L×B×H=3.00m×3.00m×3.70m，鋼筋砼結構，配攪拌器1臺，功率N=2.2kW，與系統(tǒng)的剩余污泥泵、濃縮脫水機注泥泵連鎖控制。
3.2 濃縮脫水池
對含水率較高的剩余污泥進行濃縮脫水，得到含水質量分數為75%～80%的可外運泥餅。
主要參數：
污泥量2600kg/d（按2萬m3/d計）；進泥含水率99.2%；出泥含水質量分數為75%～80%；PAM投加量：0.003t；濃縮脫水機按每天12h進行。脫水池尺寸L×B×H=18.6m×12.0m×7.2m；土建按4萬m3/d處理規(guī)模一次建成，設備分期安裝。首期安裝2萬m3/d規(guī)模設備。
3.3 污泥堆棚
用于污泥進入處置設備前或外運前的臨時對方場所。
土建與設備間結合布置，平面尺寸：L×B=12.0m×5.4m，凈高7.2m。
3.4 主要設備
3.4.1 一體化帶式濃縮脫水機：設備采用封閉式，臭氣抽送至全廠生物除臭裝置進行集中處理；帶寬=1.0m，數量：首期1臺，近期再增加1臺。單臺處理能力：20～40m3/h，配用電機功率1.5kW。
3.4.2 絮凝劑制備系統(tǒng)
固體藥劑投加質量為2kg/h，1套。
3.4.3 加藥泵
螺桿泵2臺，Q=0～2m3/h，H=0.4MPa，N=0.55kW。
3.4.4 注泥泵
螺桿泵2臺，Q=4～20m3/h，H=0.5MPa，N=7.5kW。
3.4.5 沖洗水泵
離心泵2臺，Q=10～15m3/h，H=0.5～0.6MPa，N=5.5kW。
3.4.6 固定式皮帶輸送機
B=600mm，L=6.25m，N=3kW，1臺。
3.4.7 移動式皮帶輸送機
B=600mm，L=14.65m，N=3kW，1臺。
4 技術經濟指標及效益分析
4.1 技術經濟指標
人員編制：兩班制，共4人，每天運行約12h；
污泥處理費用約0.45元/kg；
藥費（PAM）約為0.09元/kg。
4.2 效益分析
采用該污泥處理工藝流程，使污泥能夠得到妥善處理，而且排入河流中的含氮、磷污染物有很大的減小，有效防止河流富養(yǎng)化。另外一部分用作農民的果樹綠化基肥。該廠污泥處理設施從設計上是合理實用的，具有以下優(yōu)點：
（1）處理流程簡單，效果好，技術經濟指標較合理。
（2）設備緊湊，單一，無需中間過渡，環(huán)境條件好，藥耗省。
（3）采用衛(wèi)生填埋法處置具有處理量大，投資省，運行費低，操作簡單，管理方便，對污泥適應能力強。
5 結論
（1）帶式濃縮一體化機國內引入較早，有成熟的運行經驗，且已有國產設備，電耗在機械處理設置中是較省的，缺點是需要一套沖洗設施和空氣糾偏系統(tǒng)。采用衛(wèi)生填埋方式投資省、運行費用低等優(yōu)點，但也具占地大，滲濾液及臭氣污染較重等缺點。
（2）對于污泥來源、含量不同的處理條件，應根據具體污泥特性和處理要求確定處理工藝。另外，污泥處理和利用還應考慮污水廠本身及所在地情況等。
（3）污泥處理工藝的選擇是城市污水廠設計的重要部分，污泥處理和利用的目的就是使污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化。污泥處理和利用的有效性和經濟性是考核、評估污水廠的一項重要內容。在城市污水處理廠中，污泥處理和利用所需的費用占污水處理廠投資和運行費用的很大一部分。因此，應重視對污泥進行各種處理和利用。
