乡镇污水处理厂剩余污泥深度脱水处理工程实例探讨

余 倍，罗 丽，陈小奇

(湖南中车环境工程有限公司，湖南 长沙 410000)

1 引言

随着国家对生活污水处理要求的不断提高，从原来的城市污水处理厂逐步推广到乡镇级别的污水处理厂。近年来乡镇级的污水处理厂建设速度加快，规模不大，但是总量很多。据住房和城乡建设部统计，截至2016 年底，我国县级以上污水处理厂的数量3976 座，日处理能力达1.7 亿m3，城镇污水处理厂兴建以及污水处理能力和处理率都呈现大幅度增长态势[1]。前期污泥脱水系统多为叠螺式或离心式污泥脱水机，脱水效率不高，脱水后仍有80%～85%含水率[2]。脱水污泥的体积仍较大，且位置较散，离已建成的填埋场较远，运距较长。污泥调理脱水至含水率60%以下后具有巨大的减容效果，在进一步处置之前降低污泥含水率可以极大降低资本投入与运输管理费用[3]。且目前垃圾填埋场已近饱和，干化焚烧等处置形式正在兴起，焚烧工艺对进场污泥提出了更严格的要求，含水率需60%甚至50%以下[4,5]。根据柯贤成、钱林[6]等研究高压隔膜板框压滤机污泥深度脱水技术可使污泥含水率降低60%及以下，适合小型污水处理厂产生的剩余污泥脱水处理。

正是在这种情况下，提出了仅需投加PAC作为调理剂，不需要投加石灰和PAM有机高分子化合物的小型高压隔膜板框式压滤机，用于处理乡镇污水处理厂等产生的小规模剩余污泥的处理[7]。此小型高压隔膜板框压滤机污泥深度脱水技术能够满足国家对污泥减量化、稳定化、资源化[8]等要求。

2 项目介绍

本项目为云南省澄江市某乡镇污水处理厂污泥脱水系统改造工程，该镇区污水处理厂污水处理量5000 m3/d及周边乡镇分散式污水处理设备污水量1230 m3/d，共计6230 m3/d，产生含水率99%的剩余污泥82 m3/d，绝干量污泥0.82 t/d。原污泥处理系统采用污泥调理罐+叠螺污泥脱水机，处理后污泥含水率为80%～85%。经过应用PAC作为调理剂并引进小型高压隔膜板框式压滤机污泥深度脱水技术，运行6 个月的结果表明：PAC作为调理剂+小型高压隔膜板框压滤机污泥深度脱水技术可使污泥含水率由99%降至60%，湿污泥重量由82 t/d降至2.05 t/d，污泥减量率达97.50%，符合卫生填埋等处置的要求[9]。

3 工艺流程及原理

污泥脱水工艺流程见图1。

图1 污泥脱水流程

3.1 污泥储存系统

污水处理厂二沉池剩余污泥通过污泥泵输送至污泥储池，在污泥储池进行初步浓缩，上清液外排，底部污泥泵入污泥调理罐。

3.2 污泥调理系统

污泥调理系统采用连续运行方式，含水率99%的污泥进入污泥调理罐，投加PAC溶液，机械搅拌后充分反应，改变污泥絮体原有结构，絮凝形成较大颗粒，以利于泥水分离。

3.3 污泥压榨系统

调理改性后污泥，由低压污泥泵打入高压隔膜板框压滤机，经过进料—压榨—反吹—卸泥—滤布清洗5 个工序后，污泥含水率由99%降至60%，最后通过皮带输送机直接输送至污泥运输车上，脱水系统进入下一个压滤周期。

4 主要设备参数

4.1 污泥转移泵

含水率99%污泥，类似清水，采用无堵塞污泥泵，共2 台，输送量均为25 m3/h，最大功率7.5 kW。

4.2 污泥调理系统

污泥调理改性系统设置1 个反应罐：有效容积均为5.0 m3，拌罐搅拌器采用桨叶式，转速100 rad/min。

配套1套加药装置：有效容积均为2.0 m3，拌罐搅拌器采用桨叶式，转速100 rad/min。只需投加PAC，无需投加PAM和石灰。

4.3 污泥进料泵

据压滤机工作特点，进料、升压、保压过滤的特点，采用专门的污泥泵。此泵进料升压时间短、通量大、保压过滤功率低，压力波动小，节约时间提高效率。额定出口压力为0.7 MPa，流量25 m3/h。

4.4 压榨水泵

污泥压榨系统是利用高压水流的压力挤压滤板间的隔膜，进一步降低滤饼的含水率。采用高压离心泵，额定出口压力为1.6 MPa，流量5 m3/h。

4.5 清洗水泵

一个压榨周期完成后，在卸料后需要采用清水冲洗滤布表面以恢复其通水量。清洗水泵额定出口压力为0.5 MPa，流量40 m3/h。

4.6 高压隔膜压滤机

本项目采用的高压隔膜压滤机，改变传统的滤板序批拉开的开板方式，所有滤板一次性全部打开，开板时间节省90%以上，整个开板时间2 min；用主动泥布分离的卸泥方式，卸泥时间缩短到1 min以内；采用整组滤板同步清洗，整个清洗过程为1 min。整个过滤周期1～1.25 h，极大地提高了过滤效率。压滤机的过滤面积：40 m2，液压泵功率18.5 kW。

4.7 空气压缩机

本项目采用螺杆空压机，提供系统反吹及仪表的气源，额定出口压力为0.8 MPa，流量1.1 m3/min。

5 运行效果及经济性分析

5.1 污泥处理后实物对比

原脱水工艺采用以PAC+PAM为调理剂加污泥叠螺脱水机，投加10%PAC、0.4%PAM(绝干污泥计)[10,11]。调理后脱水后，污泥含水率为80%，部分污泥表面有明显的水迹，出泥照片见图2。

图2 改建前污泥脱水污泥实物

采用高压隔膜板框压滤机，投加10%PAC(绝干污泥计)调理后，脱水后污泥含水率由99%降至60%，泥饼厚度约为8 mm，污泥表观干燥、薄而脆，脱水后污泥实物见图3。

图3 改建后污泥脱水污泥实物

5.2 运行成本对比分析

本项目处理量为含水率为99%污泥约82 m3，绝干污泥量为0.82 t/d，直接费用为药剂、电耗、维护费[12]三项，费用对比分析见表1。

表1 污泥处理直接费用对比

本项目处理量为含水率为99%污泥约82 m3，绝干污泥量为0.82 t/d，经过两种处理方式后，污泥的最终产量对比分析见图4。

通过图4可以得出，采高压隔膜板框压滤机的运行费用为780 元/d，叠螺式污泥脱水机的运行费用为911 元/d。改为高压隔膜板框压滤机后，每天可节省运行费用约131 元。

图4 污泥处理直接费用对比

5.3 处置成本对比分析

本项目处理量为含水率为99%污泥约82 m3，绝干污泥量为0.82 t/d，经过两种处理方式后，污泥的最终产量及处置费用对比分析见表2。

表2 污泥的最终产量及处置费用对比

通过表2可以得出，采高压隔膜板框压滤机处理后污泥的最终产量减少了1/2，外运处置费用仅为叠螺式污泥脱水机的50%，每天可节省外运处置费用约512.5 元。

6 结论

污泥的深度脱水减量化对污泥的运输处置具有重要意义，实践经验证明，PAC为调理剂并引进小型高压隔膜板框压滤机污泥深度脱水技术对污泥含水率的进一步降低具有显著效果，脱水后污泥含水率可降至60%，减容明显，且运行费用、处置费用均低于原叠螺式污泥脱水系统，具有明显的经济优势。本工艺无需投加常规污泥深度脱水系统需要的石灰和PAM有机高分子絮凝剂[14]，可减少15%～30%左右的药剂杂质造成的污泥增量[15]及相关的设备费用，此外该工艺具有布局紧凑、占地面积小；处理周期短，运行效率高；泥饼厚度薄含水率低，处理效果好；运行稳定、自动化程度高，可无人值守；运行处置费用低等优点，可作为乡镇污水处理厂剩余污泥深度脱水处理方案的首选项，同时也可为类似项目提供借鉴参考。