龍泉山污水廠污泥脫水車間節(jié)能降耗的探索
技術(shù)支持
1 工程簡(jiǎn)介
龍泉山污水廠位于廣西壯族自治區(qū)柳州市東南角，設(shè)計(jì)規(guī)模為25×104m3/d，采用A2/O輔以化學(xué)除磷工藝，剩余污泥采用兩步脫水處理，生產(chǎn)流程如下：剩余污泥→集泥池→轉(zhuǎn)鼓濃縮→均質(zhì)池→離心脫水→泥餅處置。處理原理如下：含固率約0.5%的剩余污泥排放到集泥池后立即通過螺桿泵送至轉(zhuǎn)鼓式機(jī)械濃縮機(jī)進(jìn)行 步脫水，此時(shí)出泥含固率達(dá)到2%～4%；進(jìn)入均質(zhì)池后再通過螺桿泵送至離心式脫水機(jī)進(jìn)行第二步脫水，此時(shí)出泥含固率達(dá)到20%以上，形成泥餅進(jìn)行集中處置或綜合利用。
脫水車間每天統(tǒng)計(jì)重要運(yùn)行指標(biāo)，如干污泥產(chǎn)量、耗藥量等，總結(jié)形成生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以便不斷優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。根據(jù)歷年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，2007、2008、2009年單位污泥耗藥量分別為4.77、3.78、3.54kg/tDS，三年平均單位污泥耗藥量為4.03kg/tDS。
2 節(jié)能降耗的初次探索
4.03kg/tDS的單位污泥耗藥量屬于正常范圍，但在運(yùn)營(yíng)成本核算中，該藥耗并不經(jīng)濟(jì)。在原有設(shè)備設(shè)施條件下，技術(shù)人員通過不斷優(yōu)化運(yùn)行方式，逐漸探索到一條節(jié)能降耗的途徑。
集泥池有效容積為900m3，可利用其對(duì)剩余污泥進(jìn)行沉淀濃縮。以前一直是隨時(shí)排泥隨時(shí)處理，2011年1月-12月，改為每天提前若干小時(shí)排放剩余污泥至集泥池，先沉淀濃縮后再進(jìn)入后續(xù)處理工藝，延長(zhǎng)了污泥濃縮時(shí)間，使轉(zhuǎn)鼓式機(jī)械濃縮機(jī)的進(jìn)泥濃度很高，實(shí)現(xiàn)了減小進(jìn)泥量和降低耗藥量的目的。2011年單位污泥耗藥量為3.04kg/tDS，較之前的4.03kg/tDS降低24.6%，節(jié)能降耗效果明顯。
3 節(jié)能降耗的二次探索
雖然通過優(yōu)化運(yùn)行方式使單位污泥耗藥量降低了24.6%，但在運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)集泥池滿后，部分剩余污泥溢流回進(jìn)水口，節(jié)能降耗效果并不理想，仍有探索空間。
集泥池原設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn)高效沉淀濃縮，進(jìn)泥管安裝于池底，管口流速達(dá)到1.44m/s，對(duì)池底造成劇烈沖刷，大部分污泥沖擊對(duì)面池壁后上升并折向溢流管。當(dāng)剩余污泥流量為400m3/h時(shí)，溢流口的堰負(fù)荷高達(dá)71L/(s·m)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)規(guī)范，形成短流，污泥溢出。
若要實(shí)現(xiàn)更為理想的節(jié)能降耗目標(biāo)，必須進(jìn)一步強(qiáng)化集泥池的沉淀濃縮功能，可以在進(jìn)水口形式、池型升級(jí)改造和清液溢流方式等方面進(jìn)行探索。
（1）進(jìn)水口形式
進(jìn)水口的主要功能是使水流均勻，消除紊流及短流，避免沖刷污泥層或使污泥絮團(tuán)破碎。該集泥池采用擋板式進(jìn)水口，在進(jìn)水?dāng)嗝嫔戏植疾痪?，主流有向上的分速度，?duì)入口處的污泥沉淀效果造成影響，需要經(jīng)過一定的流程后才能達(dá)到整流的作用。而穿孔花墻在進(jìn)水口能很快形成整流狀態(tài)，水平流速小，對(duì)沉淀污泥不產(chǎn)生沖刺。因此，將進(jìn)水口改為穿孔花墻式。
（2）池型升級(jí)改造
當(dāng)剩余污泥流量為400m3/h時(shí)，集泥池表面負(fù)荷為2m3/(m2·h)，超過活性污泥普通沉淀池的允許表面負(fù)荷1.5m3/(m2·h)，無法達(dá)到良好的沉淀效率。而升流式異向流斜板沉淀池的設(shè)計(jì)表面水力負(fù)荷是普通沉淀池的2倍，因此將集泥池升級(jí)改造為斜板沉淀池，允許表面負(fù)荷可達(dá)到3m3/(m2·h)，滿足良好的沉淀?xiàng)l件。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，上海市閔行水廠采用斜板濃縮池獲得高達(dá)1136kg/(m2·d)的固體通量。
（3）清液溢流方式
溢流口的原位置不佳和堰負(fù)荷太大，均不利于獲得良好的沉淀效果，因此需要進(jìn)行改造。實(shí)踐證明，三角堰的出流效果較好，可將其安裝在水平整流的末端，按東西方向布置溢流槽。集泥池升級(jí)改造為斜板沉淀池后，當(dāng)剩余污泥流量為400m3/h時(shí)，堰負(fù)荷為1.39L/(s·m)，可實(shí)現(xiàn)良好的出流效果。
脫水車間于2012年3月進(jìn)行了集泥池改造，將進(jìn)水口做成穿孔花墻式，布置溢流三角堰，在0.7m深的水下按60°水平傾角安裝長(zhǎng)度為1.2m的斜板，池型升級(jí)為斜板沉淀濃縮池，增加池底坡度，并引入離心脫水的清液（含一定量的有機(jī)高分子絮凝劑）以增強(qiáng)剩余污泥沉淀濃縮性能，于2012年4月正式投入運(yùn)行。
經(jīng)檢測(cè)，2012年4月-12月單位污泥耗藥量為2.14kg/tDS，與2011年的3.04kg/tDS相比降低29.6%，而與4.03kg/tDS相比則降低46.9%，節(jié)能降耗效果相當(dāng)顯著。
4 經(jīng)濟(jì)分析
改造措施使污水廠藥耗、人工和電耗成本大幅度降低，具體如下：
（1）降低藥耗成本。每年干污泥產(chǎn)量約8400t，絮凝劑單價(jià)以33元/kg計(jì)，則每年污泥脫水絮凝劑一項(xiàng)就可節(jié)省約24.9萬(wàn)元。
（2）降低人工成本。每天處理干污泥約23t，需要排放剩余污泥約3800m3，集泥池改造后可承受400m3/h的水力負(fù)荷，總共耗時(shí)9.5h。根據(jù)池型升級(jí)后的沉淀濃縮功能以及污泥特性，可提前3h排放，其余6.5h與脫水車間生產(chǎn)同步進(jìn)行。因此，脫水車間和污泥運(yùn)輸隊(duì)每天只需開設(shè)一個(gè)班次，人工成本大幅降低。
（3）降低電耗成本。每天只開設(shè)一個(gè)班次，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間相應(yīng)縮短8h，則螺桿泵、轉(zhuǎn)鼓式機(jī)械濃縮機(jī)和離心式脫水機(jī)每天節(jié)約用電約3500kW·h，每年電費(fèi)可節(jié)省約83.6萬(wàn)元。
5 結(jié)語(yǔ)
龍泉山污水廠污泥脫水車間采取以下措施進(jìn)行改造，節(jié)能降耗效果顯著。
（1）采用穿孔花墻式進(jìn)水方式，使配水均勻，獲得良好的全池整流狀態(tài)，提高沉淀效率。
（2）采用溢流三角堰出水方式，降低堰負(fù)荷，避免形成短流。
（3）升級(jí)改造成斜板沉淀濃縮形式，獲得更大的表面負(fù)荷和固體負(fù)荷，提高剩余污泥沉淀和濃縮效率。
（4）增加池底坡度，使?jié)饪s污泥自行流動(dòng)，在無動(dòng)力狀態(tài)下出泥順暢而連續(xù)。
（5）將離心脫水的清液引入集泥池入口，循環(huán)利用清液中殘留的有機(jī)高分子絮凝劑，可以改善污泥的濃縮性能，提高固體負(fù)荷，增大污泥濃縮的目標(biāo)濃度。
