許建華
(同濟大學環境科學與工程學院，上海200092)

　　摘　要：探討了自來水廠排泥水處理技術的若干問題，諸如正確確定自來水廠的污泥干固體產量的方法，減少自來水廠沉淀池的排泥水水量的措施，設置污泥調蓄均衡池的必要性等。指出自來水廠的排泥水處理工作應從對具體水廠的排泥水水質特性分析出發，注意自來水廠污泥和污水廠污泥之間的本質差別。
　　關鍵詞：自來水廠；排泥水處理；污泥濃縮；污泥脫水；污泥調蓄均衡池
　　中圖分類號：TU991.6
　　文獻標識碼：B
　　文章編號：1000-4602(2001)12-0025-03

　　自來水廠排泥水若不經處理就排入江河湖泊等水體，會成為水體的重要污染源，并淤積抬高河床，影響江河的航運和行洪排澇能力。搞好自來水廠排泥水處理，在改善水環境的同時，還可回收利用占水廠供水量2%～4%的水量，在一定程度上可緩解水資源緊缺的矛盾。我國近2 800個城市自來水廠今后如陸續著手建設排泥水處理工程，這將是涉及數百億元巨額基建投資能否合理使用、能否實現預期工程效應和環境效益的重大現實問題。

1　污泥干固體產量的取值

　　排泥水處理工程設計中，除了必須確切掌握水廠的混凝沉淀池排泥水日產水量、濾池沖洗廢水的日產水量和單格濾池一次沖洗廢水量外，更重要的是必須對水廠污泥干固體日產量的設計規模進行合理取值，它直接影響污泥脫水機械的選型配置、設備及構筑物的配備和設計、工程投資和工程的正常運行。
　　水廠排泥水中的污泥干固體由原水中的泥砂、腐殖質、藻類等懸浮雜質和水廠投加的混凝劑、助凝劑等兩部分組成，前者占主要比例。
　　與原水中懸浮雜質含量密切相關的檢測項目主要是原水濁度值。濁度儀是根據光源通過被測水的散射光強弱來測定濁度的光學儀器，能有效檢測水中屬膠體粒徑范圍的雜質顆粒。
　　由于不同源水中的懸浮顆粒大小、組成和形狀各不相同，因此各種源水的濁度值并不一定可按某固定比值直接換算成SS值(mg/L)。故在進行排泥水處理工程設計之前，一般應先對全年不同時段的水源水取樣進行濁度(NTU)值和SS值的系列同步檢測對比，并對所獲大量數據進行數學回歸和相關分析，得出濁度與SS值之間的相關關系，再根據源水具體情況和近年原水濁度資料的概率統計分析等，合理確定該水廠污泥干固體量(DS)的日處理規模。否則，估算的干污泥(DS)日處理量可能與實際相差甚遠，甚至可能差兩倍以上，嚴重影響工程建設的合理性。

2　平流沉淀池的排泥方式

　　我國許多自來水廠的平流式沉淀池，其機械排泥采用定時啟動吸泥機、沿池長全程吸除池底積泥的自動排泥方式。由于平流沉淀池的池底沉泥主要集中在絮凝池前端的1/3池長范圍，因此由沉淀池后端的2/3池長范圍排出的泥水往往含固率很低，導致水廠平流沉淀池的排泥水量較多。建議將機械排泥方式改為按池底積泥規律實行智能化自動分段有效排泥的方式。具體做法是：在吸泥機下端離池底適當高度處設置超聲波污泥界面監測儀，當沉淀池前端池底積泥達一定厚度時，污泥界面監測儀自動啟動吸泥機吸除；沉淀池后端因積泥較少，可設定在對前端的吸泥往返二或三個行程后，再沿整個沉淀池長度全程運行排泥一次。這樣的智能化自動分段排泥方式可顯著減少排泥水量、節水、節能，還能相應減少排泥水調節池、濃縮池等的基建和運行費用。關于智能化排泥中前端池底積泥厚度的設定，應以防止積泥時間過長可能導致池底泥質腐化、影響沉淀池水質為原則。

3　排泥水的分類處理

　　各自來水廠的排泥水處理系統有將沉淀池排泥水和濾池沖洗廢水兩類排泥水合并處理和分別處理的兩種選擇。處理工藝流程參見圖1。

　　沉淀池(或澄清池)排泥水中的懸浮雜質含固率一般均高于0.3%，比濾池沖洗廢水的含固率高20～30倍以上，如實行沉淀池智能化合理排泥，則排泥水含固率可能達1%左右。濾池沖洗廢水水量明顯多于沉淀池排泥水水量，合并處理工藝雖省卻了廢水調節池，減少了基建投資和占地，但沉淀池排泥水卻被濾池沖洗廢水極度稀釋而非常不利于污泥濃縮，濃縮池也因處理水量大、濃縮效果差而需增加基建投資和占地，因此宜采用分別處理工藝。分別處理時，廢水調節池中的水勻化后，一般可以用水泵輸往絮凝沉淀池前作原水使用；也可將廢水調節池底沉積集中的沉泥液用泵打入濃縮池濃縮，其余上清液用泵輸至絮凝沉淀池前作原水使用。

4　濃縮池類型和構造

　　排泥水含固率一般均低于1%，需經濃縮池進行重力式固液分離，要求濃縮污泥含固率達3%～4%左右，以滿足后續污泥脫水機械高效率污泥脫水的需要。
　　連續流重力式排泥水濃縮池有多種不同池型和構造形式，分為一般的排泥水濃縮池和設有斜板的排泥水濃縮池兩類，后者可有效提高濃縮過程中的固體通量，從而顯著減小濃縮池面積。
　　由于自來水廠的污泥與污水廠的污泥在有機成分的比例、污泥組成、污泥密度和性質等方面均有根本區別，因此這兩類污泥濃縮池的固體通量和固形物在濃縮池中的平均停留時間等設計參數應迥然不同。由于原水中懸浮雜質的顆粒組成分布和水中藻類含量等不同，也影響排泥水中的固體顆粒沉速和固液分離性能等，因此在設計不同水源水的水廠排泥水濃縮池的面積之前，一般應進行合適的沉淀池排泥水靜態沉降試驗、甚至動態沉降試驗，以取得較確切的濃縮池固體通量等設計參數。
　　水廠排泥水在濃縮池中的顆粒沉降是具有一定絮凝作用的擁擠沉降過程，排泥水應從濃縮池液面以下一定深度進入池中進行濃縮。斜板濃縮池不能采用下向流方式進行固液分離，而要用側向流與上向流相結合的方式進行排泥水的固液分離之濃縮過程。
　　為了有效促進濃縮池中污泥顆粒之間的均勻絮凝，濃縮池下部應設置與池底刮泥裝置組裝在一起的能緩慢攪拌污泥的直桿攪拌裝置。

5　污泥調蓄均衡池的設置

　　自來水廠的污泥濃縮池排出的含固率為3%～4%左右的濃縮污泥，一般直接被輸至污泥脫水機房進行機械脫水。1998年建成投產的上海閔行一水廠的排泥水處理系統，首次在污泥濃縮池和污泥離心脫水機房之間設置了一座起調節勻化濃縮污泥作用的污泥調蓄均衡池。
　　污泥脫水機械為維持較高的機械運行功效和出泥含固率(一般要求達35%以上)，要求進脫水機的濃縮污泥含固率能保持穩定。設置適當池容的污泥調蓄均衡池能滿足這種要求，特別是對供水量規模較大或使用周期性間歇運作的板框壓濾污泥脫水機的水廠更適用。

6　聚丙烯酰胺的合理選擇

　　為了改善自來水廠污泥的脫水性能，濃縮污泥進行污泥機械脫水前一般應均勻加入適量的有機高分子聚合物如聚丙烯酰胺(PAM)來降低污泥比阻，使其易于脫水。聚丙烯酰胺有陰離子型、陽離子型和非離子型三類，應從技術和經濟方面綜合衡量，通過試驗篩選適合的PAM類型和品牌。
　　污水廠的污泥中以含有機成分的親水性膠質微粒為主，膠粒Zeta電位負電性較強，則在污泥進行機械脫水時一般先加入適量的陽離子型PAM，起中和膠粒的電性及微粒間架橋絮凝作用，使污泥容易脫水；自來水廠的污泥以泥砂等無機成分的膠粒為主，且在水廠凈水過程中已加過鋁鹽或鐵鹽混凝劑，膠粒Zeta電位負電性明顯降低，加入適量PAM主要促使泥粒間架橋絮凝和降低污泥比阻。實驗室小試和水廠生產性試驗均證實：陰離子型PAM與陽離子型PAM在投加率相近(陽型投加率一般略高于陰型)的情況下，均效果良好。由于陽離子型PAM的價格約比陰離子型PAM高1倍，因此宜選用丙烯酰胺單體含量低于0.05%的陰離子型PAM。非離
子型PAM因溶解速度慢，一般不用于污泥調理。

7　污泥脫水機械的選型

　　目前采用的污泥脫水機械主要有帶式壓濾機、膜式板框壓濾機和離心脫水機三種類型。
　　①帶式壓濾機
　　帶式壓濾機可連續自動化運行，在污泥壓濾脫水工作的同時，連續用水沖洗濾布。該設備投資較少、能耗較低、噪聲小，但污泥脫水過程中的污泥截留率較低，機房水、氣環境較差，脫水污泥的含固率較低，脫水設備占地較大，故干泥量較小的水廠可考慮選用。
　　②板框壓濾機
　　目前推廣應用新型的膜式板框壓濾機，其對進泥含固率要求較低(一般2%～3%即可)，而出泥含固率高于帶式壓濾機和離心脫水機，可減少脫水泥餅的外運處置費用。它的運行過程是周期性地泵入污泥壓濾和間歇脫除泥餅，需周期性沖洗濾布，整個操作過程較繁雜。該設備投資和占地大、噪聲較小。
　?、垭x心脫水機
　　離心脫水機可連續自動化運行，設備效率高、占地少、管理方便、機房環境清潔，是近幾年推廣應用較快的污泥脫水機。該離心機由于高速旋轉，故對旋轉葉片等部件的耐磨性要求高，對離心機的制造材質和加工精度也要求嚴格，以保障長期自動連續穩定運行。該設備的主要缺點是噪聲和投資較大。
　　污泥脫水機械選型時，應結合水廠規模、場地條件、管理條件和污泥性質等實際情況，從設備運行可靠性、系統自動化程度、污泥脫水效果、建設投資和處理成本等方面綜合考慮進行合理選型，并注意與PAM溶投設備、污泥濃縮池、脫水機和脫水污泥傳輸等相關設備的配套協調。

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　　電　話：(021)56967028
　　收稿日期：2001-07-31