凌桥水厂排泥水处理工程改造设计-论文 6页

第30卷第2期上海水务VoI．30No．22014年6月ShanghaiWaterJune．，2014凌桥水厂排泥水处理工程改造设计顾惠丽(上海浦东威立雅自来水有限公司，上海200127)摘要：随着环保和可持续意识的加强，自来水厂的排泥水必须处理后达标排放，SS~<70mg／L、BOD5~<30mg／L、COD≤lOOmg／L。通过分析凌桥水厂的原水水质和排泥水设施运行现状，确定本工程的排泥水处理量为6250m／d，设计干泥量为19．3t／d，校核最大干泥量为27fd。比对同样水源的两家水厂排泥水处理设施运行情况，通过多方案论证，从而确定了凌桥水厂的排泥水处理工艺，包括调节池(改造)一斜管浓缩池(新建)一平衡池及提升泵房(新建)一污泥离心脱水(改造)。关键词：给水厂；排泥水；反冲洗水；污泥浓缩；污泥脱水UpgradingDesignoftheSludgeDrainageDisposalProjectinLingqiaoWaterTreatmentPlantGuHuili(ShanghaiPudongVeoliaWaterColor．ionLimited，Shanghai200127JAbstract：Withtheincreasedawarenessoftheenvironmentalprotectionandsustainabledevelopmentthesludgedrainagemustbetreatedtomeetthedischargestandards，SS~<70mg／L，BOD5≤30mg／L，COD≤lOOmg／L．Thetreatmentcapacityofsludgedrainageinthisprojectwas6250m3／dbyanalyzingthecurrentsituationofrawwaterandthesludgedrainagefacilitiesinLingqiaowaterworks，themaximumdesigncapacityofdriedsludgeandthemaximumcheckeddesigncapacitywere19．3t／dand27t／d，respectively．Thetreatmentprocessofsludgedrainagewasdeterminedbycomparingthoserunningsludgetreatmentfacilitiesoftheothertwowaterworksformingthesamewatersource．Thisprocessincludedregulatingreservoir(renovation)--finclinedtubethickener(new)--~balancetankandliftpump(new)l--'centrifugaldewateringofsludge(renovation)．Keywords：watertreatmentplant；sludgedrainage；backwashwater；sludgeconcentration；sludgedewatering水均设有处理设施，而我国则仅有少数大型城市水1引言厂建有排泥水处理设施[21，因此处理水厂排泥水不仅净水厂沉淀池f澄清池1和滤池的排泥水随原水对维持水环境持续发展具有重要意义，而且发展前和净水工艺的不同存在较大差异，不同水源类别，加景广阔。药量和混凝沉淀效果等因素导致净水厂污泥特性的凌桥水厂隶属上海市浦东威立雅自来水有限不同【“。通常，排泥水主要含多种有机物、无机颗粒公司，现有净水能力40万m，／d，分二期建成，总占物和混凝剂，大型水厂的日排泥水量是不容忽视的，地约207亩。2011年以前．采用陈行水库和长江水如果不加处理而直接排放，既会造成受纳水体的污为水源，原水浊度较高，泥沙量较大；2011年以后，染，也浪费了可回收的混凝剂。国外大型水厂的排泥采用青草沙水源，泥沙量显著减少。根据环保部门作者简介：顾惠丽，女，工程师，主要从事自来水基建工程项目管理。E—mail：guhuili@pudongwater．corn。\n第3O卷第2期顾惠丽凌桥水厂排泥水处理工程改造设计·31·要求，水厂排放水需达到上海市地方标准《污水综合排放标准}(DB31／199—20091的二级标准，其中SS≤70mg／L，BOD5≤30mg／L，COD≤100mg／L，而凌桥水厂未经处理的排泥水无法达到上述要求。因此，水厂需建设排泥水处理设施，并使污泥含固已率≥30％．以确保生产废水排放达标，实现外运污越是泥减量化。2排泥水现状及问题凌桥水厂净水工艺流程如图1所示，水厂原有加矾、加氯和加氨间各1座．均按40万m3／d的规模日期(2Ol1．7-2o12．12)设计，后更改为次氯酸钠和硫酸氨液体计量泵投加，注：2012年7月-lO月青草沙水源投加粉末活性炭原氯库和氨库空置。全厂沉淀池排泥水和滤池反冲图2凌桥水厂原水浊度151变化趋势圈洗水经收集后，送至700m排泥池，经潜水排污泵提分析图2，原水月平均浊度大多在5～20NTU之升，通过DN300管道排放到约2．5km以外的长江排间，最高38NTU，最低4．0NTU。由统计结果可知，近放口1年(2012年)，凌桥水厂原水浊度小于13NTU的水青草沙水库原水样占75％，小于17NTU的水样占90％。小于20NTU排泥池+排放的水样占95％，最大浊度38NTU。根据原水公司运反冲洗水加矾_—’．ii上．行记录，当原水MIB(甲基异莰醇一2)>100mg／L时投混合折板絮凝平均质滤料气水加粉末活性炭(PAC)，当MIB<30mg／L时停止投加流沉淀池反冲洗砂滤池PAC。凌桥支线(凌桥水厂原水管道)于2012年7月加氯1913—10月11日投加了约20mg／L的PAC．但PAC加氨的投加对进厂原水浊度的影响较小。管网二级泵房H吸水井l■清水池金海水厂2011年6～l2月．2012年612月每圈1凌桥水厂净水工艺流程图13原水浊度如图3所示，金海支线f金海水厂原水管排泥水中不但含有原水中的悬浮杂质，如泥、沙道1于2012年7月1913～9月2413投加了约20mg／和腐殖质等，还包括处理过程中投加的混凝剂，未经L的PAC，分析数据，PAC的投加对进厂原水浊度的处理时均会超过国家及上海市的排放标准。浦东新影响较小。区环境监测站对凌桥水厂生产废水2011年6月的监测结果为pH7．95，SS133mg／L，COD72mg／L，NH一N0．22mg／L，SS超过排放标准。与凌桥水厂采用同一水源的金海水厂经排泥水浓缩处理，上清液Z水质达到《污水综合排放标准》二级标准，运行稳定。金海水厂的成功运行经验给凌桥水厂排泥水处理改题造提供了依据和资料。2．1原水水质分析2011年以前，凌桥水厂原水约50％来自陈行水库，50％就地取用长江水．水库水经3～5d预沉后，浊度明显下降：长江水浊度常达200NTU以上。2011日期(2ol1．7~2Ol1．122o12．7~2o12．12)年以后，采用青草沙水源，浊度显著降低且稳定。凌注：2012年7月～9月青草沙水源投加粉末活性炭图3金海水厂原水浊度日变化趋势圈桥水厂排泥水处理工程设计采用2011年6月～2012年全年金海水厂外运离心脱水污泥2012年12月进厂青草沙原水数据为设计依据。浊6900m(含固率约30％)，水厂按季度与运泥公司结度变化曲线如图2所示。算运泥费用，运泥单价为90元／m。。据金海、凌桥和临江水厂操作人员介绍，投加PAC期间外运污泥量\n·32·上海水务2014钲未见明显增长，平衡池中存储污泥水和脱水污泥发受到水厂内沉淀池吸泥机运行周期、滤池反冲洗周黑，但腐臭味明显减少。期的影响。凌桥水厂现有排泥池有效容积为700m，2．2干泥量计算设2台潜水排污泵，单台流量400mTh，扬程30m，功排泥水处理规模与排泥水完全处理的保证率和率55kw，l用1备。通过现场调研可知，现有排泥池净水厂产生的干泥量有关，保证率相同时，干泥量越容积虽然偏小，但通过科学管理，可满足水厂排泥水大，处理规模就越大。干泥量主要与净水厂处理规模调蓄的需求，调节水池内潜水离心泵也基本均匀的及原水浊度等有关，设计按最高浊度还是平均浊度向外排水。滤池反冲洗和沉淀池排泥尽量交叉进行，取值，排泥水处理规模相差悬殊。干泥量计算公式采以均衡进入浓缩池的污泥含固率，同时在排泥池内用《室外给水设计规范》提出的给水厂排泥水干泥量加装潜水搅拌机。总量计算，如公式(1)所示。3排泥水处理工艺S=(K1C0+K2D)xQ~10(1)式中：C。为原水浊度设计取值，NTU；K为原水浊度排泥水处理的基本工艺流程包括排泥水收集、单位NTU与悬浮物SS单位mg／L的换算系数，参考调节、浓缩、污泥储存和脱水等工序。不同条件下，处金海水厂污泥处理设计数据，取1．0；D为药剂投加理方式也有所不同，须根据排泥水的性质和现场条量，mg／L，凌桥水厂主要投加液体聚合氯化铝，平均件综合考虑技术、经济、环境和管理等因素，全面分投加量为40mg／L，折合A12O3计为4mg／L；K2为药剂析判断后，做出合理的选择。转化成泥量的系数；Q为原水流量，mVd，凌桥水厂本工程中的排泥水主要来源于沉淀池和滤池，总规模40万mVd，并考虑5％的水厂用水；S为干泥沉淀池排泥水的含固率一般较高，在进行一定时间量，dd。的浓缩后，可将浓缩池污泥浓度控制在3％左右，而另一种应用较多的干泥量计算公式由英国水研滤池反冲洗水的平均浓度较低，一般平均含固率在究中心出版的《污泥处理指南》提出，如公式(2)所0．03％以下。实际工程中，这两部分排泥水可采取不示。同的处理方式，如图4所示。DS=SS+0．2C+1．53A+1．9F(2)考虑凌桥水厂现状条件．所有排泥水仍收集至式中：DS为设计干固体含量，mg／L；SS为去除的原现有排泥池(调节混合池)，通过更换水泵将排泥水水悬浮固体量，mg／L；C为去除的色度，CU；A为铝送至处理构筑物。针对处理效果、建设及运行管理难盐的投加量，以A1O。计，mg／L；F为铁盐投加量，以度、对主体产水的影响、用地及改造投资方面对图3Fe计，mg／L。所示的三种方案进行对照分析，结果列入表1。上述两个公式的不同在于是否将色度因素计人泥量计算中。公式(2)所得干泥量略高于公式(1)的反冲水—·[回用结果。原水投加20mg／L的PAC，40万rn／d，每日投排泥水排放加量8t，则凌桥水厂设计干泥量为19．3dd。按照原脱水水最大浊度38NTU，最大色度10CU，液体聚合氯化(方案一)铝投加量40mg／L计算干泥量，约为19t，加上每日投屡冲乘加约8t的PAC，凌桥水厂最大干泥量为27fd。在超过设计浊度的高浊度期．超量排泥水首先通过延长运行时间和启动备用设备进行处理。也可通过调节排泥水构筑物的调蓄储存，减少超量排泥水的排放。2．3排泥水量计算反冲水凌桥水厂的排泥水主要来自絮凝池、沉淀池和排放滤池，根据水厂统计，絮凝池排泥水量为300mVd，沉排泥水脱水淀池排泥水量为2800mVd，滤池反冲洗水量为(方案三)3150mTd，则凌桥水厂排泥水量为6250mVd。注：滤池反冲洗水简称反冲水，沉淀池排泥水简称排泥水排泥水调节池主要用于排泥水的收集和调节作图4三种排泥水处理方案示意圈用，使流向浓缩池的排泥水流量均匀，减小浓缩池的冲击负荷。调节容积不但与每天排泥水总量有关，还一32一\n第30卷第2期顾惠丽凌桥水厂排泥水处理工程改造设计·33·表1排泥水处理方案工艺比较废水调节池。经废水调节池提升后进斜管沉淀池型比较项目方案一方案二方案三浓缩池翻。为设计凌桥水厂的排泥水浓缩池，将金海水厂和临江水厂的设计运行参数进行了比较分析，数据⋯果列入表2中。同采用青草沙水源的临江水厂污泥构管量表2水厂污泥浓缩池设计运行参数1t；较筑道较物改大设计运行参数单位。妻新建浓缩池，建构多大较大，管理较方便袭菱一⋯⋯鬻反冲水全部回对主体的影响用．对出厂水质基本无影响基本无影响类水造最有一定影响最～量一量～茼一构筑物占地面构筑物占地面利用厂区内空地筑水造用地面积积较大．厂区内积很大。厂区内和闲置构筑物改空地无法满足空地无法满足造，能满足需要道低；《分析表1，方案三的构筑物较少，可利用厂区空地和闲置空房满足排泥水处理构筑物布置。工程难度低，管理方便，对出厂水质无影响，因此方案三为推荐方案．具体排泥水处理工艺流程如图5所示。沉淀池排泥水浓缩池占地小，处理效果稳定良好，拟采用与其相同滤池反冲洗水脱水分离液回流的池型结构和相近的设计参数。3．2脱水机械选型脱水机械就其构造和原理可分为真空吸滤机。加压过滤机，离心分离机和造粒脱水机等几种，其中加压过滤机又分带式压滤机和板框压滤机。净水厂常用离心脱水机、板框压滤机和带式压滤机的性能比较见表3。圈5凌桥水厂排泥水处理工艺流程图表3脱水机械脱水性能比较3．1浓缩池选型排泥水浓缩一般采用重力浓缩法，目的是达到机械脱水进泥含固率的要求，从而提高脱水设备的运行效率。常用的重力浓缩池有两种，一是普通重力浓缩池(10～20kg干泥／m×d)，一是在重力浓缩池中设置斜板，以提高泥水分离的有效面积，处理负荷可提高20～40kg干泥／m×d。上海临江水厂采用了斜管沉淀池型浓缩池，取得了较好的处理效果。受到用地限制，本工程采用设置斜板或斜管的污泥浓缩池工艺。金海水厂生产废水采用2级浓缩方式，含固率约l％的初步浓缩污泥再进入排泥水调节池与沉淀池排泥水汇流进入浓缩池，下叠排泥池。临江水厂生产废水采用1级浓缩方式．即活性炭滤池反冲洗根据干泥量计算，凌桥水厂设计干泥量19．3t／d，废水、砂滤池反冲洗废水和沉淀池排泥水均混合进最大干泥量27t／d，离心脱水机的配制有两种方案：\n·34·上海水务2014钲方案一：配4台10m3]h离心脱水机，运行22h／d。3用1备，最大干泥量时4台全开；方案二：配3台15m3／h离心脱水机，运行22h／d，2用l备，最大干泥量时3台全开。经市场调研得知，多家品牌离心机处理能力为10m3／h和15m3／h的机型是一款，价格相同，所以圈7排泥水处理系统物料平衡图(设计最大于泥量27rid)采用方案二，即配3台15m3／h离心脱水机。4。1排泥水调节池凌桥水厂和金海水厂水源相同，金海水厂浓缩排泥水调节池由现状排泥池换泵改造。调蓄容池上清液的SS为40～60mg／L．氨氮为0．18～0．30mg／积(有效容积700ms)不变，主要用于收集和调质作L，CODM．为4．6～6．6mg／L，为节约水资源，考虑上清用，以减小浓缩池冲击负荷。单台水泵流量取450m3／h，液回用；但上清液回用可能造成铁、锰、微生物等扬程取15m，l用1备，采用变频调速水泵，原有管的累积问题，尤其是PAM单体丙烯酰胺有一定毒路和阀门基本不更换。此外，在现状排泥池内加装2性。所以，本工程上清液主要排放至约2．5km外的台潜水搅拌机，单台搅拌机功率3．5kW，使得排泥水长江排放口，同时设置回用措施。视水质而定是否调节池内污泥浓度尽量均衡。回用。4．2斜管浓缩池此外，污泥脱水的分离液，初期SS值较大，且含采用与临江水厂相同的池型结构和相近工艺PAM，为保证水质安全和排放达标，一般回收至排泥设计参数来设计本工程的斜管浓缩池。斜管浓缩池中再处理。池l座，分为独立运行的2格。污泥浓缩池前设置3．3脱水污泥处置有混合搅拌池，停留时间11min，来水投加PAM脱水污泥主要有三种处置方式．一是经螺旋输(平均1．0mg／L，最大1．5mg／L)经混合搅拌后依次送机送至污泥堆积间，再用铲车将污泥装人运泥车进污泥浓缩池的自然沉淀区，斜管沉淀区和上清运走；二是泥斗较小．运泥车直接在泥斗下接运污液集水区。斜管浓缩池总平面尺寸30．10m×泥；三是污泥经螺杆泵输送至泥罐内储存，并经由泥19．15m，有效水深8．70m，采用钢筋混凝土结构，斜斗下滑到运泥车运走管区空池上升流速0．48mm／s，斜管区空池污泥负应根据处理泥量、污泥出路及运输条件确定脱荷2．70kg／mh。水污泥处置方案。当泥量多、污泥的出路不稳定，浓缩池斜管沉淀区设置UPVC斜管．斜管高为污泥需临时储存在污泥堆置间。宜采用第一种方1．30m，倾角为6O。，斜管孔径50mm。浓缩池下部设式；方式三无污泥堆砌，操作简单，工作环境好，但置中心传动刮泥机．直径14．0m，并带有搅拌浓缩泥罐容积大，防淤积架桥设备复杂．投资很高，可栅条，以浓缩底部污泥，含固率大于3％的污泥重力作为今后发展方向，本工程暂不考虑。因此，本设流入污泥平衡池。浓缩池出水总渠末端设置上清液计按照第一种方案，将凌桥水厂空置的氨库改造提升排放泵池．由潜水离心泵提升后排至原厂外排为污泥堆棚。放口。4．3平衡池及提升泵房4工程设计平衡池和污泥提升泵房合建，使污泥脱水设备本排泥水处理工程主要构筑物包括排泥水调均衡工作，并在污泥量超过设计值时储存和调节污节池(对原有排泥池的改造)、斜管浓缩池、平衡池泥量。平衡池容积780m，分独立2格，单格净尺寸及提升泵房、污泥脱水机房及脱水污泥堆场等。根8．55mx8．8mx5。2m(H)．为钢筋混凝土结构，可储存l据推荐处理工艺方案，在设计干泥量19．3t／d和最天多设计干泥量对应的污泥水量。每格平衡池内安大干泥量27t／d时的水量和泥量平衡分别见图6装2台搅拌机，以保持污泥均匀。和图7污泥提升泵房内设3套污泥进料泵，2用1备，将平衡池内的浓缩污泥输送至离心脱水机。每台污滤池反冲洗术离心分离回流设计27m3／h,22h,594mvd泥螺杆泵流量17m3／h．扬程30m．设置变频调速装置．并设置停机后的冲洗系统。污泥提升泵房集水坑内另设排水泵一套。4．4污泥脱水机房和污泥堆场图6排泥水处理系统物料平衡图(设计干泥■19．3)(下转第23页)一4一\n第30卷第2期严斌江会昌钱塘江小尖山江道年际滩地冲淤分析．23．到2012年7月份的一5．0m，年际间冲刷幅度变化形测量资料，今后应在这几个月的大潮汛期加强较大且冲刷点离堤防的距离也越来越近．给堤防地形测量，进一步分析尖山河段北岸深槽的断面安全度汛带来隐患。变化。d．尖山北槽汛期滩地冲刷有两大特点．一是冲3结论和建议刷坑较深，二是冲刷较深处离堤岸越近，所以北岸堤a．钱塘江小尖山江段大规模治理缩窄之后．南防每年需抛石维护，维护成本较大．因此可以考虑采北两槽分界明显．两岸深槽在洪汛期和潮汛期表现取永久性保滩措施，如实施丁坝工程防冲促淤，抬高出完全不同的冲淤特性，南岸江道潮冲洪淤。北岸江滩地高程，保护堤防。道洪冲潮淤，洪汛期走北，潮汛期走南。b．小尖山北岸深槽年内冲淤幅度较大．据实测参考文献地形资料统计，7月份冲刷非常严重．且离堤防堤脚较近，影响到堤防安全。[1】韩曾萃，余祈文，余炯，等钱塘江河口尖山河段整治规划[R]，浙江省水利河口研究院．2001．c．钱塘江河口涌潮较大．特别是8～10月为最，[2]唐子文，陈甫源，钱塘江河口汛前调水冲沙方案初步研究，通过现场观察当大潮来临时，塔山坝的阻水现象浙江省水利河口研究院．2010．明显，形成的回流潮沿着尖山北槽向下游行进，更[3】余炯，曹颖。治江缩窄后钱塘江河口泥沙淤积和成因探讨U]，泥加剧了北槽的冲刷，但这几个月份未有年际的地沙研究，2006，51(1)：17-24。(上接第34页)将凌桥水厂原闲置氯库和氨库分别水工艺。改造为污泥脱水机房和污泥堆棚。污泥脱水机房内工程费用2743．64万元．主要建设设施为：排泥设离心脱水机3套，每套处理能力15m3／h，进机浓水调节池l座(容积700m。，将原排泥池换泵改造，并缩污泥含固率3％，脱水后含固率不小于30％。离心增加潜水搅拌机)；斜管浓缩池1座，分独立运行的2机分离水回流至排泥水调节池．脱水污泥分别由一格；平衡池及提升泵房(合建)1座；污泥脱水机房1套水平螺旋输送器、二套倾斜螺旋输送器送至污泥座f将原氯库改造为污泥脱水车间，氨库改造为污泥堆棚。污泥堆棚可放置2天的脱水污泥(设计泥量)，堆棚)；相应的电气和自控仪表，以及水厂总平面改亦可直接装车外运造。排放水质达到上海市地方标准《污水综合排放标每个浓缩池前预留PAM加药点一个，最大加准》的二级标准。药量1．5mg／1．螺杆加药泵3台，2用l备，单泵能因排泥水调节池容积偏小，所以日常管理要求力80L／h，扬程30m。脱水机前设PAM加注点3较高。排泥水处理工程结束后，实际运行管理过程个，平均加注量4kg／t．最大加注量为5kg／t干泥，加中，建议水厂操作人员调整构筑物的排泥顺序．滤池注螺杆泵4套。3用l备，单泵流量600L／h，扬程反冲洗和沉淀池排泥交叉进行，使得进入浓缩池的30m。PAM制备系统能力8．0kg／h，制备浓度0．1～污泥含固率尽量均衡。0．5％，浓缩池前和离心脱水机前设置在线稀释装置1套，稀释倍数为5倍，PAM投加浓度0．1％。参考文献PAM一体化自动制备系统由真空吸料机、贮料筒、配药箱、配置水管道系统、溶解池、投加池及管道【1]许嘉炯．净水厂生产排泥水处理工艺研究与设计U]．给水排水，2011，37(1)：34—38．系统等组成。I2】邓风，张雯，陈敏．水厂澄清池排泥水和滤池反冲洗水处理工5结论及建议艺设计U1．工业安全与环保，2009，35(6)：21—22．f3】顾惠丽，徐国民．临江水厂排泥水处理系统设计卟给水排水，工程设计规模与水厂40万m3／d的制水规模相2006，32(6)：43—46．匹配．设计干泥量为19．3t／d，校核最大干泥量为[4l谢济明，黄沛涛．南洲水厂污泥脱水工艺及设备选型Ⅱ】．给水27t／d。在现状厂区范围内利用空地和闲置建筑物布排水，2006，32(4)：22—24．[51郭文娟，林海燕，郄燕秋，等．北京市第九水厂排泥水处理系统置排泥水处理设施，无需新征用地。采用排泥水调改造设计分析明．给水排水，2010，36(9)：9—14．节池一斜管浓缩池一平衡池及提升泵房一污泥离心脱一23—