污水處理廠污泥深度脫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試運(yùn)行
遼寧省阜新市某污水處理廠包含污水處理工程、再生水處理工程和污泥提標(biāo)改造工程三部分。該廠于2005年建成投產(chǎn),設(shè)計(jì)規(guī)模為10萬(wàn)t/d,采用國(guó)內(nèi)外較成熟的A/O工藝,設(shè)計(jì)出水執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)[1],污泥處理系統(tǒng)采用帶式脫水機(jī)脫水,處理后的污泥含水率約80%,脫水后污泥外運(yùn)至垃圾填埋場(chǎng)填埋。
為了提高水資源利用率、保護(hù)地下水資源,該廠于2009年啟動(dòng)再生水項(xiàng)目,主體處理工藝為“混凝沉淀+V型濾池+ClO2消毒”,設(shè)計(jì)規(guī)模為10萬(wàn)t/d,目前供水規(guī)模為7萬(wàn)t/d左右。
為達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)[2]及《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》(GB/T23485—2009)中規(guī)定的進(jìn)行衛(wèi)生填埋的脫水后污泥含水率[3],應(yīng)小于60%的要求該廠于2012年6月啟動(dòng)提標(biāo)改造工程,該工程分兩期建設(shè)。
一期工程:在原污水處理廠區(qū)新建粗格柵及平流沉砂池、碳源投加間及A/O生化池,于2013年9月完成調(diào)試運(yùn)行,出水達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
二期工程:除臭及污泥深度處理,除臭系統(tǒng)采用生物濾池除臭方式,污泥深度處理系統(tǒng)為污泥重力濃縮/化學(xué)調(diào)理/高壓隔膜壓濾機(jī)脫水,污泥深度處理系統(tǒng)于2014年8月完成調(diào)試運(yùn)行。本文主要介紹污泥深度處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試運(yùn)行。
1設(shè)計(jì)規(guī)模
提標(biāo)改造工程一期完成后污水廠產(chǎn)生的污泥主要由三部分構(gòu)成:(1)初沉池污泥,排放量約300m3/d,含水率約97%;(2)污泥回流泵房排除的剩余活性污泥,最大排放量為1300m3/d,含水率約99%;(3)再生水處理工藝的混凝沉淀池排放的化學(xué)污泥,排放量為400m3/d,含水率約99%。綜合計(jì)算上述三部分污泥量,確定設(shè)計(jì)處理污泥量為2000m3/d,含水率約98.7%。
2工藝流程
圖1為污泥深度處理系統(tǒng)工藝流程圖。
該工藝流程為剩余污泥、化學(xué)污泥首先經(jīng)過(guò)濃縮池,濃縮后的污泥與初沉污泥一并進(jìn)入均質(zhì)池,經(jīng)泵提升至調(diào)理池,向調(diào)理池中加入聚丙烯酰胺(PAM)、三氯化鐵(鐵鹽)及石灰藥劑調(diào)理污泥特性,使其易脫水,最后通過(guò)高壓和低壓兩種污泥螺桿泵將調(diào)理后污泥泵入至高壓隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行深度脫水,使污泥含水率降至60%左右,脫水后泥餅可直接外運(yùn)。
3主要建(構(gòu))筑物設(shè)計(jì)
新建污泥深度處理系統(tǒng)位于原廠區(qū)西南角,包括新建2座污泥濃縮池、1座污泥均質(zhì)池及1座污泥深度處理車間,同時(shí)配套建設(shè)有PAM投加系統(tǒng)、鐵鹽投加系統(tǒng)、石灰投加系統(tǒng)、干泥料倉(cāng)等。污泥深度處理系統(tǒng)與原污泥處理系統(tǒng)切換通過(guò)污泥管道閥門控制,待污泥深度處理系統(tǒng)正常運(yùn)行后,原污泥處理系統(tǒng)作為備用系統(tǒng)。
3.1污泥濃縮池
原污泥處理系統(tǒng)未設(shè)污泥濃縮池,水廠產(chǎn)生的初沉污泥、二沉池剩余污泥和再生水化學(xué)污泥通過(guò)泵提升進(jìn)入污泥儲(chǔ)泥池內(nèi),再由污泥泵打入脫水機(jī)房?jī)?nèi)帶式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理。為此,提標(biāo)改造工程新建輻流式污泥濃縮池兩座,進(jìn)一步對(duì)污泥體積進(jìn)行減量[4],濃縮池直徑為14m,池深為5.0m,污泥固體負(fù)荷為48.72kg/m2˙d,濃縮時(shí)間為16h,池內(nèi)設(shè)直徑為14m的中心傳動(dòng)污泥濃縮機(jī)。
3.2污泥均質(zhì)池
經(jīng)濃縮后的剩余污泥和化學(xué)污泥與初沉池污泥進(jìn)入均質(zhì)池進(jìn)行混合調(diào)勻,通過(guò)潛污泵提升進(jìn)入調(diào)理池。本工程新建污泥均質(zhì)池1座,尺寸為10m×7m×4.8m,有效容積為294m3,池內(nèi)設(shè)置污泥提升泵2臺(tái),單臺(tái)流量為150m3/h,揚(yáng)程為8m,功率為5.9kW,潛水?dāng)嚢杵?臺(tái),葉輪直徑為369mm,功率為2.5kW。
3.3污泥深度處理車間
污泥深度處理車間包括加藥間、調(diào)理車間、壓濾車間、設(shè)備間,總平面為21m×72.36m。
(1)加藥間
加藥間主要設(shè)置PAM投加系統(tǒng)、鐵鹽投加系統(tǒng)、石灰投加系統(tǒng)。PAM投加系統(tǒng)采用PAM自動(dòng)配藥裝置,投加濃度為0.1%~0.2%,配備2臺(tái)螺桿泵,單臺(tái)參數(shù):Q=0.8~4m3/h、H=0.3MPa、n=324r/min,N=1.5kW。鐵鹽投加系統(tǒng)包括鐵鹽儲(chǔ)藥池2座,單座容積為10m3。
配備攪拌機(jī)2臺(tái),N=3kW;隔膜泵2臺(tái),單臺(tái)參數(shù):Q=6.3m3/h、H=20m、N=1.5kW。石灰投加系統(tǒng)采用一體化石灰投加系統(tǒng),包含上料風(fēng)機(jī)、拆包機(jī)、石灰料倉(cāng)、給料機(jī)及螺旋輸送機(jī)等,料倉(cāng)容積為6m3。
(2)調(diào)理車間
在污泥調(diào)理池投加調(diào)理劑,改善污泥脫水性能,經(jīng)調(diào)理后的污泥經(jīng)高低壓螺桿泵輸送至高壓隔膜壓濾機(jī)。調(diào)理池2座,配備多層漿葉式攪拌機(jī)2臺(tái),N=22kW,單池尺寸為6.5m×6.5m×4.8m;低壓螺桿變頻泵2臺(tái),規(guī)格:Q=100m3/h、P=0.6MPa;高壓螺桿變頻泵2臺(tái),規(guī)格:Q=25m3/h、P=1.2MPa。
(3)壓濾車間
在壓濾車間內(nèi)設(shè)污泥深度處理系統(tǒng)核心設(shè)備———高壓隔膜壓濾機(jī)2臺(tái),兩端進(jìn)泥,壓濾機(jī)最大濾室為11.7m3,最大液壓保護(hù)壓力為29MPa,最高液壓工作壓力20~25MPa,最高過(guò)濾工作壓力1.2MPa,最高壓榨工作壓力2.0MPa。壓濾機(jī)主要由止推板、油缸座、油缸、液壓站、主梁、主梁支撐、自動(dòng)拉板機(jī)械手、隔膜板、過(guò)濾板、翻板、翻板液壓站等組成。同時(shí)壓濾車間配套有皮帶輸送機(jī)3臺(tái)(2臺(tái)水平輸送機(jī)、1臺(tái)傾斜輸送機(jī))。(4)設(shè)備間壓榨儲(chǔ)水箱1座、壓榨泵2臺(tái)、反洗水箱1座、反洗柱塞泵2臺(tái)、空壓機(jī)2臺(tái)、吹脫儲(chǔ)氣罐2套、儀表儲(chǔ)氣罐1套。
4工藝調(diào)試運(yùn)行
4.1調(diào)試運(yùn)行總體要求
系統(tǒng)調(diào)試遵循以下過(guò)程:系統(tǒng)單機(jī)試車,清水聯(lián)動(dòng)試車,帶負(fù)荷調(diào)試,滿負(fù)荷調(diào)試。在單機(jī)調(diào)試前須檢查各設(shè)備安裝是否滿足要求,包括相關(guān)電氣設(shè)備安裝、控制箱、管道閥門等設(shè)施是否符合要求,并填寫相關(guān)驗(yàn)收記錄。經(jīng)驗(yàn)收合格后,方可進(jìn)行單機(jī)無(wú)負(fù)荷點(diǎn)動(dòng)試車。所有設(shè)備點(diǎn)動(dòng)試車合格后進(jìn)行清水調(diào)試。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,應(yīng)找出原因,現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整。
清水聯(lián)動(dòng)調(diào)試是污泥深度處理系統(tǒng)進(jìn)泥調(diào)試之前的最后一次測(cè)試,若進(jìn)泥后導(dǎo)致設(shè)備、管路出現(xiàn)問(wèn)題,再進(jìn)行維修將非常復(fù)雜、危險(xiǎn),耗費(fèi)大量財(cái)力,因此按照進(jìn)泥路線分別對(duì)污泥濃縮池的進(jìn)泥路線、出泥路線、均質(zhì)池的進(jìn)出泥路線、調(diào)理池的出泥路線及高低壓污泥螺桿泵的出泥路線的管道和閥門進(jìn)行全面清水調(diào)試,確保聯(lián)動(dòng)運(yùn)行時(shí)所有設(shè)備可以帶負(fù)荷正常運(yùn)行,工藝管道與閥門及設(shè)備接口的密封,自控儀表、設(shè)備聯(lián)鎖運(yùn)行狀況達(dá)到設(shè)計(jì)及廠家的要求等。
清水聯(lián)動(dòng)測(cè)試合格后,向新建污泥濃縮池連續(xù)進(jìn)泥,同時(shí),為確保污水廠產(chǎn)生的污泥在調(diào)試期間能正常處理,原污泥處理系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)入新建污泥濃縮池的污泥量進(jìn)行調(diào)整運(yùn)行。
待污泥深度處理系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行成功后,新系統(tǒng)逐步增加進(jìn)泥量,直到滿負(fù)荷運(yùn)行。整個(gè)調(diào)試階段落實(shí)各方(建設(shè)、設(shè)計(jì)單位、設(shè)備廠家、調(diào)試人員、施工、監(jiān)理單位)責(zé)任,保質(zhì)保量完成調(diào)試工作。
4.2調(diào)試運(yùn)行參數(shù)及過(guò)程
濃縮:將含水率為98.7%~99.8%的剩余污泥提升至重力濃縮池,濃縮時(shí)間為16h,濃縮池排泥方式為間歇排泥,初步設(shè)為每隔2~3h排一次,每次10min,濃縮后污泥含水率為95%~98%,分離的上清液回流至污水處理系統(tǒng)。
調(diào)理:根據(jù)廠家經(jīng)驗(yàn)值確定初次投藥量,藥劑投加順序?yàn)槿然F、石灰、PAM。為使三氯化鐵與污泥充分反應(yīng),在調(diào)理池進(jìn)泥的同時(shí)投加三氯化鐵,每批次污泥(污泥量約170m3)投加濃度為38%的三氯化鐵0.5~0.7m3,待鐵鹽投加完畢及污泥液面達(dá)到設(shè)定值時(shí),啟動(dòng)石灰投加系統(tǒng),每批次污泥石灰投加量為0.8~0.9t,停止投加石灰5min后,啟動(dòng)PAM投加系統(tǒng),每批次PAM投加量為0.1%~0.2%PAM溶液2m3,投加完P(guān)AM后繼續(xù)攪拌10min,停止攪拌或調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速至5r/min。
4.3調(diào)試運(yùn)行結(jié)果
污泥深度脫水工程于2014年7月開(kāi)始單機(jī)調(diào)試,2014年8月正式進(jìn)入聯(lián)動(dòng)調(diào)試運(yùn)行階段,調(diào)試期間污泥處理情況如表1所示。
由表1可知調(diào)試期間,除降雨外(2014.08.16降雨導(dǎo)致均質(zhì)池污泥含水率達(dá)到98.6%),脫水污泥含水率略高于60%(即62.03%),其他批次脫水污泥含水率均低于60%(47.1%~60%),最小含水率甚至低于50%,說(shuō)明達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)脫水后污泥性狀,發(fā)現(xiàn)當(dāng)PAM投加量較多(1kg/批次)時(shí),會(huì)導(dǎo)致脫水污泥黏度增加,污泥含水率增加。當(dāng)石灰投加量較少(450kg/批次)時(shí),不足以改善污泥脫水性能。為此,建議正常運(yùn)行時(shí)PAM投加量為0.5kg/批次左右,鐵鹽投加量為700kg/批次左右,石灰投加量為900kg/批次左右。
4.4運(yùn)行中存在的問(wèn)題及解決對(duì)策
(1)設(shè)計(jì)時(shí)未考慮高低壓螺桿泵及進(jìn)泥管道的沖洗;若污泥深度處理系統(tǒng)單體或設(shè)備出現(xiàn)故障維修,高低壓螺桿泵長(zhǎng)時(shí)間不能運(yùn)行時(shí),由于調(diào)理池后的污泥含有氧化鈣,長(zhǎng)時(shí)間在螺桿泵及進(jìn)泥管道內(nèi)沉積,最終將導(dǎo)致泵及管道被石灰堵塞。為此,在后期增設(shè)泵及管道的沖洗設(shè)施。
(2)皮帶輸送機(jī)滴泥,有時(shí)壓榨后的污泥存在一些濕污泥并形成泥漿,在皮帶輸送過(guò)程中會(huì)粘在皮帶上,待皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)到與地面相對(duì)的一側(cè)時(shí),泥漿掉落在地上,污染工作環(huán)境。為此,在輸送機(jī)皮帶上靠近滾筒電機(jī)、從動(dòng)滾筒附近增加刮泥板、接泥板,將泥漿收集到接泥板上,同時(shí)在皮帶輸送機(jī)兩側(cè)地面上設(shè)置排泥溝,運(yùn)行一段時(shí)間后將泥漿沖刷到排泥溝,通過(guò)排泥溝排到污水處理系統(tǒng)。
5結(jié)語(yǔ)
遼寧省阜新市某污水處理廠污泥深度脫水處理工程設(shè)計(jì)采用重力濃縮,經(jīng)均質(zhì)池調(diào)蓄后,順序投加鐵鹽、石灰和PAM進(jìn)行污泥調(diào)質(zhì),最后經(jīng)過(guò)高壓隔膜壓濾機(jī)脫水。經(jīng)過(guò)調(diào)試運(yùn)行階段,表明污泥深度處理系統(tǒng)能滿足脫水后污泥含水率小于60%的要求,達(dá)到設(shè)計(jì)目的。該工程設(shè)計(jì)參數(shù)及調(diào)試經(jīng)驗(yàn)將為采用重力濃縮/化學(xué)調(diào)理/高壓隔膜壓濾機(jī)進(jìn)行污泥深度脫水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及調(diào)試運(yùn)行提供經(jīng)驗(yàn)。