摘 要：凈水廠排泥水若不經(jīng)處理直接排放會(huì)嚴(yán)重污染水體與環(huán)境，長(zhǎng)沙主城區(qū)截污改造工程要求對(duì)長(zhǎng)沙市各水廠排泥水進(jìn)行截污改造。以長(zhǎng)沙市第五水廠為例，提出了排泥水直接處理和排泥水間接處理兩種改造方案，并從對(duì)環(huán)境影響、工程投資、運(yùn)行費(fèi)用、對(duì)城市排水系統(tǒng)影響等四個(gè)方面比較了兩種工藝方案的優(yōu)劣，最終確定采用間接處理方案改造長(zhǎng)沙市第五水廠排泥水系統(tǒng)。
　　關(guān)鍵詞：凈水廠;排泥水;直接處理;間接處理
　　Abstract: Directly emission of sludge water, without any treatment process, could be seriously harmful for water environment. According to the Interception Project of Changsha main city zone, the interception upgrading of water sludge for waterworks in Changsha is strictly required. Taking the 5th waterworks in Changsha for example, this paper proposed two upgrading scheme--direct processing and indirect processing of sludge water. After aking four aspects into consideration, such as environmental influence, construction investment, operating cost, and effects on urban drainage system, the indirection process was finally adopted for upgrading of sludge water system in the 5th waterworks of Changsha.
　　Keywords:waterworks; Sludge water; direct processing; indirect processing
　　中圖分類(lèi)號(hào)：S276 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)：2095-2104(2012)
　　供水廠在生產(chǎn)出自來(lái)水的同時(shí), 也產(chǎn)生了大量含泥砂、有機(jī)物、混凝劑、微生物等的排泥水[1]。排泥水主要來(lái)自沉淀池和濾池反沖洗廢水，約占水廠總產(chǎn)水量的4%～7%[2]。這些廢水若不經(jīng)處理直接排放，會(huì)造成水體污染、河道淤塞等一系列問(wèn)題。因而，如何因地制宜的合理選擇排泥水處理方式，是水處理工作者面臨的重要問(wèn)題。
　　長(zhǎng)沙市第五水廠位于長(zhǎng)沙市開(kāi)福區(qū)，以株樹(shù)橋水庫(kù)為水源，工程設(shè)計(jì)總規(guī)模為30.0×104m3/d，分兩期建設(shè)，一期建設(shè)規(guī)模15×104m3/d，1990年10月正式投產(chǎn)，采用回流隔板絮凝池→平流式沉淀池→虹吸濾池→液氯消毒工藝;二期建設(shè)規(guī)模15.0×104m3/d，1993年7月正式投產(chǎn)，采用回流隔板絮凝池→平流式沉淀池→普快濾池→液氯消毒工藝。目前長(zhǎng)沙市第五水廠排泥水未經(jīng)處理直接排入湘江。
　　1排泥水水質(zhì)分析
　　1.1排泥水水質(zhì)簡(jiǎn)介
　　排泥水主要成份為無(wú)機(jī)物、有機(jī)物和重金屬，陸在宏等人的研究成果[3]，排泥水污泥(干基)無(wú)機(jī)物分析結(jié)果見(jiàn)表1。排泥水的BOD5、CODcr含量如表2所示。排泥水中有機(jī)物(燒失量)含量為10%左右，無(wú)機(jī)物約為90%，排泥水中有機(jī)物、重金屬亦遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)[3]。在凈水廠排泥水處理工藝選擇時(shí)主要考慮SS的處理。
　　表1 排泥水污泥(干基)無(wú)機(jī)物含量[3]

成份	燒失量	SiO2	AL2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	SO3
含量（%）	10.36	54.08	17.94	7.29	1.74	0.42	2.31	1.05	0.26

　　表2 排泥水BOD5、CODcr值[3]

排泥水濃縮污泥含固率(%)	0.97	1.75	6.36	7.12
BOD5	6.64	7.8	12.5	13.5
CODcr	36.1	42.2	99.1	76.8

　　1.2長(zhǎng)沙市五水廠干泥量
　　給水廠排泥水來(lái)源于絮凝池、沉淀池排泥水及濾池反沖洗排水，排泥水中的污泥由水中懸浮物形成的污泥和藥劑產(chǎn)生的固體物組成，污泥量按照濁度和混凝劑投加量計(jì)算。排泥水干泥量計(jì)算采用如下公式計(jì)算：
　　TDS = Q(T×E1+A×E2) ×10-6
　　式中：
　　TDS—總干泥量(t/d);
　　Q----設(shè)計(jì)水量(m3/d)，按1.05倍設(shè)計(jì)總規(guī)模計(jì)算;
　　T----設(shè)計(jì)采用的原水濁度(NTU)，株樹(shù)橋水庫(kù)水質(zhì)符合CJ3020—93《生活飲用水水源標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。常年濁度小于≤3NTU。本文按3NTU計(jì)算。
　　E1----濁度與SS的換算系數(shù)，本文取1.1;
　　A-----鋁鹽混凝劑加注率(以Al2O3計(jì))(mg/L)，見(jiàn)下述計(jì)算;
　　E2---- Al2O3與Al(OH)3換算系數(shù),為1.53;
　　鋁鹽混凝劑加注率為10mg/L。
　　計(jì)算得：五水廠干泥量為5.58t/d
　　1.3 排泥水總固體濃度
　　凈水廠生產(chǎn)廢水一般約占水廠凈水能力的4～7%[2]，即五水廠排泥水量為12000m3/d~21000m3/d，根據(jù)1.2節(jié)干泥量計(jì)算結(jié)果，計(jì)算得五水廠排泥水SS為265~465mg/L。基本滿足《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中城市設(shè)有污水處理廠的情況。
　　2方案論證
　　2.1方案構(gòu)思
　　在城市凈水廠排泥水中， SS濃度通常在1000mg/L~3000mg/L之間[3]，不能滿足《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中排放標(biāo)準(zhǔn)。然而五水廠采用株樹(shù)橋水庫(kù)水，原水濁度低，加藥量少，因而其排泥水中SS含量相對(duì)較低，基本滿足排入城市下水道的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此長(zhǎng)沙市五水廠排泥水處理系統(tǒng)可采用以下兩種方案：(1)排泥水直接處理方案;(2)排泥水間接處理方案。
　　2.2排泥水直接處理方案
　　2.2.1 工藝流程
　　排泥水直接處理方案對(duì)排泥水的處理在廠區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行，主要包括調(diào)節(jié)、濃縮、脫水、處置四道基本工序。
　　2.2.2 工藝設(shè)計(jì)
　　(1)調(diào)節(jié)
　　調(diào)節(jié)構(gòu)筑物采用分建形式，即單獨(dú)設(shè)置回收水池接納和調(diào)節(jié)反沖洗廢水;設(shè)排泥池接納沉淀池排泥水和少量絮凝池排水。濾池反沖洗廢水經(jīng)回收水池調(diào)節(jié)后提升至配水井重復(fù)利用。
　　設(shè)排泥池1座，尺寸L×B =40m×18m，有效水深H=4.0m，有效容積2880m3。池底設(shè)液壓往復(fù)式刮泥機(jī)。
　　設(shè)回收水池1座，尺寸L×B =28×18，有效水深H=4.0m，有效容積2016 m3。池底設(shè)液壓往復(fù)式刮泥機(jī)，同時(shí)在回收水池上部安裝斜管。
　　(2)濃縮
　　濃縮是污泥脫水前的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，濃縮的目的是降低含水率，減小污泥體積，污泥的含水率越低，即污泥的濃度越高，脫水的速度越快。五水廠設(shè)重力輻流式濃縮池2座，平面尺寸D=14m，污泥固體通量均按10.7 kg/(m2·d)設(shè)計(jì)。
　　(3)貯泥池
　　貯泥池為平衡濃縮池連續(xù)運(yùn)行和脫水機(jī)間斷運(yùn)行而設(shè)置，池內(nèi)濃縮污泥經(jīng)泵提升至脫水機(jī)房。
　　設(shè)置貯泥池1座，貯泥池排泥水含固率約2%~4%，貯泥池平面尺寸D=14m，有效水深H=5.0 m，容積V=615.4m3;
　　(4)污泥脫水間
　　污泥脫水系統(tǒng)采用機(jī)械板框脫水工藝，新建污泥脫水間，平面尺寸L×B =36×15m，共三層。
　　2.3排泥水間接處理方式
　　長(zhǎng)沙市五水廠處于城區(qū)中心地帶，如果新建排泥水處理設(shè)施，勢(shì)必將在增加水廠新征地。若考慮將排泥水排入城市下水道，統(tǒng)一進(jìn)入污水處理廠進(jìn)行處理，征地問(wèn)題將迎刃而解，而且也將大大節(jié)約工程投資。
　　根據(jù)五水廠排泥水排放特征，結(jié)合五水廠實(shí)際可用地情況，設(shè)置半地下式調(diào)節(jié)池，五水廠調(diào)節(jié)池為梯形，面積810m2，有效容積2916m3。在調(diào)節(jié)池池底設(shè)ABS鼓風(fēng)曝氣管，鼓風(fēng)曝氣的作用是:當(dāng)排泥水SS滿足排入下水道標(biāo)準(zhǔn)時(shí),均勻曝氣避免集泥;當(dāng)排泥水SS滿足排入下水道標(biāo)準(zhǔn)時(shí),停止曝氣，發(fā)揮調(diào)節(jié)池沉泥作用，使調(diào)節(jié)池出水達(dá)標(biāo)排放，而調(diào)節(jié)池采用定期泵車(chē)清泥的方式防止淤積。調(diào)節(jié)池的出水通過(guò)閘門(mén)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)恒定出流，以減小排泥水對(duì)城市排水系統(tǒng)的沖擊，同時(shí)保持市政下水道中排泥水流速穩(wěn)定，降低淤塞下水道的可能性。
　　3 特征與討論
　　從對(duì)環(huán)境影響，工程總投資，對(duì)城市排水系統(tǒng)影響，運(yùn)行費(fèi)用四個(gè)方面來(lái)考察以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　3.1 對(duì)環(huán)境影響
　　上述兩種方案均將凈水廠排泥水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放，減少了向湘江排放污染物的數(shù)量，具有相同的環(huán)境效益。
　　3.2 工程總投資
　　排泥水直接處理方案采用了調(diào)節(jié)、濃縮、脫水、污泥處置四道工序來(lái)處理排泥水，新建處理構(gòu)筑物較多，且需新征地，工程費(fèi)用較高，五廠工程總投資約7631.0萬(wàn)元。
　　間接處理方案僅需對(duì)廠區(qū)內(nèi)排泥水管線進(jìn)行局部改造，并新建調(diào)節(jié)池一座，因而工程投資大大降低，僅為507.19萬(wàn)元。
　　3.3 運(yùn)行費(fèi)用
　　直接處理方式和間接處理方式的實(shí)際處理流程相近，只是間接處理方式將排泥水的處理放在污水處理廠進(jìn)行，因而其實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用基本一致。
　　3.4 對(duì)排水系統(tǒng)的影響
　　3.4.1 污水收集系統(tǒng)的影響
　　目前五水廠所在區(qū)域采用截流式合流制排水系統(tǒng)，排泥水量比雨水量要小得多，因而接納此部分排泥水量并不會(huì)對(duì)管網(wǎng)產(chǎn)生影響。接納長(zhǎng)沙市第五廠排泥水的田心港泵站設(shè)計(jì)規(guī)模16萬(wàn)m3/d，五水廠排泥水占其提升量的7.8%，且目前泵站容量有一定富余，因而不會(huì)影響泵站的正常運(yùn)行。
　　3.4.2 對(duì)污水處理廠有影響
　　直接處理方案將供水廠排泥水處理達(dá)標(biāo)后排放，不會(huì)對(duì)污水處理廠的運(yùn)行產(chǎn)生影響。
　　間接處理方案對(duì)污水處理廠有一定影響，分析如下：長(zhǎng)沙市五水廠屬于長(zhǎng)沙市開(kāi)福污水處理廠納污范圍，開(kāi)福污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模20.0×104m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)為BOD5=130mg/L，CODcr=250mg/L，SS=170mg/L。李燕華等人的研究結(jié)果表明[4]，沉淀池后期排泥水的CODMn為2mg/L，濾池反沖洗水CODMn為5.5mg/L，陸在宏等人的研究表明[3]，當(dāng)含固率為0.97%時(shí)，BOD5和CODcr分別為6.64 mg/L和36.1 mg/L，表明凈水廠排泥水的BOD5和CODcr值較低，因而當(dāng)凈水廠排泥水接入污水處理廠之后，會(huì)對(duì)凈水廠進(jìn)水BOD5和CODcr起到稀釋作用。假定長(zhǎng)沙市五水廠CODcr=36 mg/L，BOD5=12 mg/L，SS=220 mg/L，排泥水量為16000m3/d。則五水廠排泥水接入開(kāi)福污水處理廠后，其進(jìn)水水質(zhì)為CODcr=234.1 mg/L，BOD5=121.2 mg/L，SS=173.7 mg/L，表明其開(kāi)福污水處理廠的正常運(yùn)行影響有限。
　　日本有關(guān)部門(mén)曾對(duì)世界各國(guó)已設(shè)置污泥處理系統(tǒng)的363個(gè)凈水廠的排泥水處理方法進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有6.1%的凈水廠采用將排泥水排入城市下水道的處理方法[5]，這些水廠的共同點(diǎn)是水源條件較好，水中懸浮物含量低、濁度小，與長(zhǎng)沙市第五水廠情況類(lèi)似。
　　此外，B.V.Saltto 等人的研究成果表明[6]，凈水廠排泥水的混入不僅對(duì)城市污水處理并無(wú)明顯的不利影響，相反還有一定的有利作用。水廠的污泥大部分會(huì)在沉砂池或初沉池中沉淀下來(lái)，因而提高了初沉污泥數(shù)量，大大降低了初沉污泥中有機(jī)物的比例，使得初沉污泥更易沉降，這也是加入凈水廠排泥水后出水懸浮固體和濁度降低的原因。此外，因?yàn)榕拍嗨形勰啻蠖酁闊o(wú)機(jī)物，其脫水性能遠(yuǎn)優(yōu)于污水污泥，它可以對(duì)污水污泥起到調(diào)節(jié)作用，從而提高污水處理廠污泥的可脫水性，降低污水處理廠出廠污泥的含水率，有利于污泥的后續(xù)處置。
　　4 結(jié)論
　　(1)長(zhǎng)沙市污水廠排泥水處理采用排泥水直接處理方案和間接處理方案均可實(shí)現(xiàn)對(duì)排泥水的有效處理，減少對(duì)排污量。
　　(2)因五水廠水源條件好，水中懸浮物含量低、濁度小，選擇排泥水間接處理方式具有更大優(yōu)勢(shì)。
　　(3)對(duì)于用地性質(zhì)比較緊張且原水濁度較低的凈水廠排泥水系統(tǒng)改造時(shí)，可以采用間接處理方式，此方案用地少，一般可在原有廠區(qū)內(nèi)實(shí)施，投資較直接處理方式大大減少。同時(shí)對(duì)污水處理廠運(yùn)行基本無(wú)不利影響。
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