无锡惠山水处理有限公司污泥高干脱水系统应用研究

李易寰 钟奕杰 苏 挥

(无锡惠山水处理有限公司， 江苏 无锡 214174)

无锡惠山水处理有限公司污泥高干脱水系统应用研究

李易寰 钟奕杰 苏 挥*

(无锡惠山水处理有限公司， 江苏 无锡 214174)

无锡惠山水处理有限公司原有帯式压滤工艺脱水污泥含水率约80%，带式压滤机使用年限久，污泥脱水效率低，焚烧处置成本高。随着四期2.5×104m3/d污水处理扩建工程的投入使用，为满足公司污泥脱水质量和效率，四期扩建工程新建重力浓缩/预浓缩/调理/板框压滤污泥高干脱水系统，可将污泥含水率降至60%以下，缩小了污泥体积，减少了污泥处理费用。本文介绍了系统工艺流程、主要构筑物及附属设备配置情况等，并对系统运行情况进行了简要分析。

污水处理；高干脱水；含水率；板框压滤

无锡惠山水处理有限公司原有污水处理规模为5×104m3/d，经过带式压滤机脱水后污泥产量约为50 m3/d，含水率约为80%。原有带式压滤机使用年限久，滤带堵塞、轴承损坏情况愈加严重，传动链条易断裂，污泥处理效率低，80%含水率的污泥处置成本高，为280元/吨。随着四期2.5×104m3/d污水处理扩建工程的建设运行，公司污水处理规模可达到7.5×104m3/d，为满足公司污泥脱水质量和效率，有效节约占地及工程投资[1]，四期扩建工程采用污泥高干脱水工艺，通过加入絮凝剂和助凝剂对污

泥进行调理，可提高污泥的pH值，有效改善污泥的脱水性能，减小水与污泥固体颗粒间的结合力，加速污泥脱水[2]，最终可将污泥含水率降至60%以下，缩小了污泥体积，减少了污泥处理费用，同时也保证了污泥无害化处理。

1 项目概述

无锡惠山水处理有限公司污水处理设计总规模为7.5×104m3/d，一二期工程采用厌氧水解/CAST/斜板沉淀/转盘过滤工艺，三期工程采用倒置AAO/深床反硝化滤池工艺，四期扩建工程采用A2O/A+MBR工艺，尾水消毒后排入锡北运河。四期扩建工程新建100 m3/d(含水率60%)处理规模污泥高干脱水板框压滤工程，可满足远期共10×104m3/d污水处理运行。污水处理过程中产生的剩余污泥经污泥高干脱水后，形成含水率为60%以下的泥饼，部分运往无锡惠联垃圾热电有限公司焚烧处理，部分运往无锡金园环境科技有限公司综合利用。

2 污泥高干脱水工艺流程

污泥高干脱水项目采用重力浓缩/预浓缩/调理/板框压滤组合工艺，其工艺流程如图1所示。

图1 污泥高干脱水工艺流程图

厂区剩余污泥经浓缩池浓缩后，投加一定量聚丙烯酰胺(PAM)进入预浓缩机预浓缩，再提升至污泥调理池，按照一定配比先后投加三氯化铁和生石灰，搅拌均匀后通过污泥高压进料泵将调理好的污泥输送至隔膜式板框压滤机中，压榨水泵将循环水注入隔膜对板框间的污泥进行压榨，最终形成含水率为60%以下的泥饼，从而满足污泥焚烧处理的要求[3]，泥饼外运进行无害化处置，滤液通过管道收集回流至厂区粗格栅进水井中。

3 主要构筑物及附属设备配置情况

整个系统分为污泥调理系统和脱水系统两部分，其中调理系统包括污泥预浓缩系统、污泥输送泵、调理池、调理剂投加系统以及调理池进泥泵等，脱水系统包括脱水机主体、压榨系统、高压空气系统、污泥进泥系统以及清洗系统等。

在脱水机房内设置2台高压隔膜板框压滤机，并在室内设置反冲洗系统和供气系统；在脱水机房外部南侧设置污泥预浓缩系统，调理池，并配套设置污泥调理剂投加系统。污泥压滤机的进料泵设于脱水机房一楼东侧。

3.1 污泥浓缩池

公司一二三期5×104m3/d污水处理工程共建设两座污泥浓缩池，单座尺寸为直径9 m，有效水深4 m，SRT=21h，固体负荷45 kgDs/m2·d，池内设置直径12 m中心污泥浓缩机一套，N=0.55kW，两座浓缩池中间建设集泥井一座，平面尺寸为3.0 m×4.0 m，配备两台潜污泵(1用1备)，单台Q=60 m3/h，H=7m，N=4kW。四期2.5×104m3/d污水处理工程建设一座污泥浓缩池，池体尺寸为直径=12m，有效水深为5 m，SRT=22h，固体负荷为50 kgDs/m2·d，池内设置直径12 m中心污泥浓缩机一套，N=0.75kW，浓缩池后设置集泥井一座，平面尺寸为3.5 m×4.5 m，配备两台潜污泵(1用1备)，单台Q=60 m3/h，H=22m，N=7.5kW。浓缩后污泥含水率均为98%左右。

3.2 污泥预浓缩池

若污泥浓缩池浓缩后污泥含水率较高，达不到98%左右，则需要将浓缩污泥先加入适量PAM进入污泥预浓缩机进行预浓缩，将污泥含水率降至97%左右。污泥调理池平面尺寸13.5m×13.7m，含污泥预浓缩机共两台，外形与带式压滤机类似，但没有压滤装置，只有一张滤带，单台带宽3m，N=7.5kW；PAM泡药装置1套，Q=3000L/h，N=2.2kW；PAM加药螺杆泵3套(2用1备)，单台Q=1.5m3/h，H=20m，N=0.75kW；污泥输送两台(1用1备)，单台Q=80m3/h，H=40m，N=22.0kW。根据惠山污水厂污泥处理实际运行情况，目前污泥脱水机房进泥含水率约为98%，考虑到目前调理池设计余量较大(按10×104m3/d污水处理规模设计)，有足够的富裕时间进行调理，另从节省运行费用的考量，暂不开启污泥预浓缩系统。现有污泥经污泥浓缩池浓缩后，由潜污泵直接打入预浓缩池集泥井，再由污泥输送泵直接打入污泥调理池进行调理。

3.3 污泥调理池

污泥在进脱水机房前，进行调理，调理剂采用生石灰和三氯化铁。新建污泥调理池一座，平面尺寸为16m×5m，共四格，每格有效容积为48m3，交替使用，每个调理池的容积储存1个批次左右的污泥量。每格配备1台搅拌机，D=1.6m，N=7.5kW。并配套建设石灰投加系统和三氯化铁投加系统。其中，石灰投加系统两套，料仓容积30 m3，螺旋输送机输送量为3m3/h，N=7kW；三氯化铁投加系统1套，含20m3PP材质储罐1只，计量泵两台(1用1备)，单台Qmax=400L/h，H=0.7MPa，N=0.25kW。质量分数为38%的三氯化铁溶液投加量约为干污泥量的8%～10%(质量分数)，每天约1.65t，氧化钙含量为80%以上的石灰投加量约为干污泥量的30%(质量分数)，每天约5t。

3.4 污泥高干脱水机房

污泥高干脱水机房平面尺寸为27 m×25 m，分为上下两层，上层配套2套双隔膜式板框压滤机、配电间、自控操作间、值班室、机修间等；下层为污泥进泥系统、高压空气系统、清洗系统、压榨系统、螺旋输送系统等。污泥高干脱水机房主要设备参数见表1。

表1 污泥高干脱水机房主要设备

污泥高干脱水机房是整个污泥处理系统的核心，本工程设置双隔膜板框压滤机两套，单套污泥压滤机每天可运行8批次(按24 h运转计算)，每批次运行时间约为3 h。

调理好的污泥由高压进料泵注入板框压滤机，整个过程进料压力不断增大，进泥时间115～135 min，进泥压力可达0.7～0.8MPa；停止进泥后，脱水机房一楼的压榨水泵开始工作，不断向隔膜板中注入循环用自来水，随后膨胀的压滤机隔膜对板框间的污泥进行高压压榨脱水，当压榨压力到达1～1.3MPa(可设定)，停止压榨，此过程大约35 min，压榨完成后，压缩空气系统开始运行，吹扫压滤机中心进泥管残留的污泥以及膜腔内的滤液至污泥预浓缩池；最后按下卸泥按钮，板框压滤机开启自动卸泥程序，卸泥时间约20 min，卸下的泥饼经螺旋输送机输送至污泥料仓，由汽车运往指定地方进行污泥无害化处置。每日下班前或者需要短时停用板框压滤机，则开启自动冲洗系统对板框压滤机进行清洗。

4 工艺运行情况

该污泥高干脱水系统于2016年1月1日正式投入试运行，2016年1月底正式投产运行。污泥浓缩池浓缩后污泥进入调理池，投加三氯化铁溶液和石灰调理30 min后，由污泥高压进泥泵输送至隔膜式板框压滤机进行深度脱水。2016年运行效果及数据见图2、图3。

图2 污泥产量与含水率

图3 药剂用量与产泥量关系

由图2得出，2016年1月-12月污泥高干脱水系统产生污泥含水率均低于60%，工艺运行相对稳定，但每月污泥产量变化较大。这是由于工艺运行情况在不断变化的原因，相对来说冬季水温低于其他季节，污泥活性降低，将污水厂生物池污泥浓度维持较高水平，并辅助投加碳源以保证出水达标排放，但排泥量相对较大，因此1月、2月产泥量较多。2月春节过后，部分排污企业污水处理生产线刚开始恢复运行，排放污水有机物浓度高，部分企业甚至有超标排放的情况，给污水处理厂造成巨大压力，加上天气变暖，水温逐渐升高，此前污水厂维持了较高的生物池污泥浓度以保证污水厂出水达标，但工艺调控不够及时，导致污泥增长较快，增加了排泥量，因此3月-6月产泥量均大于1300t；6月之后随着进水指标相对稳定，以及公司加强污泥精确调控，工艺参数控制得当，污泥产量相对稳定，约850t/月。

由图3得知，2016年三氯化铁用量每月较为稳定，2月、8月和12月产泥量少，三氯化铁投加量相对较少，投加三氯化铁，铁离子水解后通过静电吸附、网捕等作用，改变污泥稳定性，形成有一定承载力的絮体颗粒。每批次污泥调理三氯化铁投加量恒定，未手动投加或修改自控参数，排泥量多时，偶尔会加班工作，污泥调理次数相对较多，三氯化铁用量略有增加。但生石灰投加量每月差异较大，石灰作为助凝剂，可提高pH，加强铁盐水解、污泥絮凝作用；可与污泥中腐殖酸作用形成多网格状的骨架，增强絮体强度，在板框压滤机高压挤压下仍可保持较好透水性能；通过破坏细胞壁和其他细胞组织等，释放污泥颗粒中的细胞水，石灰的投加增强了污泥脱水性能。实际运行过程中我们发现适当增加石灰的投加量，可获得较厚污泥泥饼，污泥含水率也相对较低，根据实测最低可达52.5%。3-6月，公司受高浓度可生物降解污水冲击，生化池污泥长的较快，且排泥量较大，剩余污泥在浓缩池内未充分沉淀，浓缩污泥含水率偏高，导致进入调理池的污泥调理效果不好，板框压滤后污泥易粘板且厚度相对薄一些。为增强污泥脱水性能，所以石灰投加量也相对较大，污泥产量也较多。同时受厂家生石灰质量影响，雨季或者空气湿度较大时会导致生石灰受潮等原因，石灰投加量会略有增加，总体看来，产泥量大生石灰投加量也相对较大。

2016年12月29日-2017年1月9日，公司对脱水污泥进行送检，公司污泥不属于危险废物，详细结果如表2。

表2 污泥检测结果 单位：mg/L

注：“ND”表示未检出，“不得检出”指甲基汞﹤10ng/L，乙基汞﹤20ng/L。

2016年公司全年共产生污泥13585.888t(含水率60%)，使用石灰1880.38t(单价880元/t)，三氯化铁溶液500.85t(单价660元/t)，三氯化铁(质量分数38%溶液)单耗为36.86kg/t，生石灰(有效氧化钙含量大于80%)单耗为138.4kg/t(污泥含水率以60%计)。污泥厚度在2.5～4cm之间，平均厚度为3.1cm，平均污泥含水率为55.74%，全年95%时间脱水污泥含水率低于60%，滤布使用至今依然保持着较好的过滤效果，达到了预期设计效果。

我公司2016年共产生污泥13585.888t，其中3356.58t运往无锡惠联垃圾热电有限公司进行焚烧处理，10229.308t运往无锡金园环境科技有限公司进行综合利用。2015年我公司采用帯式压滤脱水工艺，共产生污泥21161.87t(污泥含水率80%)，2015年上述两家污泥处置企业污泥处置价格均为280元/t(污泥含水率80%)，使用絮凝剂(PAM)25.825t(单价33000元/t)，因2016年无锡金园环境科技有限公司污泥处置价格降为210元/t(污泥含水率60%)，因此2016年公司污泥处置费比2015年节省283.7万元，污泥运输费节省20.7万元，药剂费增加113.3万元，电费方面，污泥高干脱水系统设备总功率约为340 kW，但设备工作时闲置时间约占1/3，每日运行16 h，带式压滤系统设备总功率约为80 kW，设备基本连续运行，每日运行24 h，用电单价为0.7元/度，2016年电费增加约40万元，2016年污泥高干脱水系统比2015年带式压滤系统节省费用约150万元。

5 结论

无锡惠山水处理有限公司污水处理过程中产生的剩余污泥经重力浓缩/预浓缩/调理/板框压滤高干脱水处理后，泥饼含水率可稳定达到60%以下。污泥不属于危险废物，板框压滤污泥脱水工艺提高了污泥处理效率，降低了污泥含水率，全年可节省污泥处置费用约150万元，对公司生产运行贡献巨大。

[1] 仲崇军. 基于板框压滤机的污泥深度脱水工艺优化[J]. 中国市政工程,2015(04):40-41.

[2] 许金泉,程文,耿震. 隔膜式板框压滤机在污泥深度脱水中的应用[J]. 给水排水,2013(03):87-90.

[3] 黎海云. 隔膜式板框压滤机在污泥处理系统的应用[J]. 造纸科学与技术,2014(06):138-139.

AstudyontheapplicationofhighdrysludgedewateringsysteminWuxiHuishanSewageTreatmentCo.,Ltd

Li Yihuan, Zhong Yijie, Su Hui

(Wuxi Huishan Sewage Treatment Co., Ltd, Wuxi 214174, China)

Original band-type pressure filtration process of Wuxi Huishan Water Treatment Co., Ltd., had been used for years, and moisture content of its dehydrated sludge was as high as about 80%, which indicated that the sludge dewatering efficiency was low and sludge incineration costs were high. With the introduction of the fourth phase of 25,000 m3/d sewage treatment expansion project, a high dry dehydration system including gravity concentration, pre-concentration, conditioning, plate and frame filter sludge was put into operation for meeting the company's sludge dewatering quality and efficiency targets. The sludge moisture content for newly constructed system can be reduced to below 60%, while sludge volume and the cost of sludge treatment can thus be both reduced. This paper introduces the system process, the main structure and ancillary equipment configuration, and briefly analyzes the system operation.

wastewater treatment; high dry dehydration; water content; plate and frame filter press

X705

A

2017-09-05; 2017-11-12修回

李易寰(1991-)，男，本科，助理工程师。研究方向：污水生物处理与污泥处理。E-mail：812063793@qq.com

苏挥(1978-)，男，助理工程师。研究方向：污水生物处理与污泥处理。E-mail：30635786@qq.com