典型案例：上海污泥深度脫水運(yùn)行優(yōu)化探索

污泥深度脫水是近幾年發(fā)展起來(lái)的應(yīng)急污泥處理工藝。在污泥永久處理處置工程建成前，仍將發(fā)揮一段時(shí)間的作用。分析了某污水處理廠深度脫水運(yùn)行情況，重點(diǎn)開展了藥劑替代試驗(yàn)，提出可用于生產(chǎn)的替代藥劑組合，實(shí)現(xiàn)了降本增效的目標(biāo)。

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0 引言

上海于1923年建成了國(guó)內(nèi)最早的城鎮(zhèn)污水處理廠，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，特別是“十一五”“十二五”的大力建設(shè)，目前全市共有53座污水處理廠。2012年以前，上海市城鎮(zhèn)污水處理廠污泥多為簡(jiǎn)單脫水至含水率80%后填埋。隨著“關(guān)于加強(qiáng)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥污染防治工作的通知”(環(huán)辦[2010]157號(hào))出臺(tái)，以及原國(guó)家環(huán)保部減排核查要求逐步將污泥處理處置納入核查范圍，由此導(dǎo)致單純依托污水處理廠的機(jī)械脫水工藝無(wú)法滿足環(huán)保要求。為此，2012年間，上海市興建了一批污泥應(yīng)急工程，采用板框壓濾機(jī)進(jìn)行深度脫水，以衛(wèi)生填埋為處置出路。全國(guó)范圍來(lái)看，廈門、杭州、無(wú)錫等地也紛紛先后建成投產(chǎn)了深度脫水。深度脫水路線長(zhǎng)期以來(lái)為上海市污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要作用，截至目前，深度脫水在全市污泥處理處置中仍占比高達(dá)60%。在規(guī)劃污泥永久工程仍處于建設(shè)或前期階段，現(xiàn)狀污泥深度脫水仍將持續(xù)發(fā)揮作用，應(yīng)急背景下該工藝路線確實(shí)存在諸多問(wèn)題，有必要研究深度脫水工藝優(yōu)化改造的可行技術(shù)。

本文以某廠深度脫水為典型案例，分析了其多年來(lái)的運(yùn)行情況，以及后續(xù)提高產(chǎn)能及優(yōu)化成本的試驗(yàn)成果。

1 深度脫水概況

該廠位于浦東新區(qū)，緊鄰長(zhǎng)江，占地面積254 hm2，服務(wù)范圍包括閔行、徐匯、長(zhǎng)寧、黃浦、浦東新區(qū)等，服務(wù)面積1 255 km2。該廠建成于1999年，當(dāng)時(shí)以預(yù)處理后排放為主，隨后2004年建成了一級(jí)加強(qiáng)工藝，2008年建成了二級(jí)生物處理工藝，2013年新增了一級(jí)B工藝。隨著污水處理規(guī)模及處理程度的不斷提升，污泥產(chǎn)生量也在不斷增加。該廠原先污泥處理處置以脫水后填埋為主，應(yīng)政府部門要求，該廠于2012年10月建成了污泥深度脫水工藝，服務(wù)于本廠及外廠污泥的進(jìn)一步深度脫水后滿足填埋要求，運(yùn)往填埋場(chǎng)。

該深度脫水工程于2011年12月開工，工程總投資2.61億元，總占地面積2.67 km2，位于廠區(qū)北側(cè)圍墻內(nèi)，建設(shè)規(guī)模為300 tDS/d污泥(含水率80%)，經(jīng)過(guò)深度脫水后污泥達(dá)到60%含水率，負(fù)責(zé)接納共計(jì)11座污水處理廠產(chǎn)生的污泥。根據(jù)設(shè)計(jì)，深度脫水前的污泥需加入鐵鹽和石灰作為調(diào)理劑進(jìn)行污泥性質(zhì)調(diào)理，其投加量分別為8%、20%，經(jīng)深度脫水后的污泥應(yīng)滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》(GB/T 23485-2009)標(biāo)準(zhǔn)的要求，即含水率≤60%，剪切強(qiáng)度≥25 kN/m2等指標(biāo)。

該廠深度脫水系統(tǒng)主要由4部分組成：①混合調(diào)理系統(tǒng)。對(duì)濃縮污泥和脫水污泥進(jìn)行混合稀釋調(diào)理，調(diào)理后污泥的含水率控制在95%左右。②藥劑系統(tǒng)。設(shè)置FeCl3溶液儲(chǔ)罐和熟石灰儲(chǔ)罐、消解罐，通過(guò)投加泵將藥劑投加至調(diào)理池。③化學(xué)調(diào)理系統(tǒng)。對(duì)稀釋后的污泥先后通過(guò)定量投加FeCl3和石灰乳液進(jìn)行化學(xué)調(diào)理，改善其脫水性能。④隔膜壓濾系統(tǒng)。利用隔膜壓濾機(jī)的2次壓榨(低壓、高壓)作用對(duì)化學(xué)調(diào)理后的污水進(jìn)行深度脫水，使污泥的含水率降至60%以下。隔膜壓濾機(jī)共計(jì)26套，其中國(guó)產(chǎn)設(shè)備20套，進(jìn)口設(shè)備6套，單臺(tái)處理能力不小于15 tDS/d，每批次時(shí)間不大于4 h。工藝流程如圖1所示。

2 實(shí)際運(yùn)行情況

2.1 主要運(yùn)行數(shù)據(jù)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)2013~2017年運(yùn)行數(shù)據(jù)(見圖2)，該深度脫水系統(tǒng)實(shí)際處理量與設(shè)計(jì)規(guī)模相近，隨著運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累、設(shè)施設(shè)備改造的投入，實(shí)際處理量呈現(xiàn)逐漸提高的趨勢(shì)。

由于污泥性質(zhì)隨著氣溫、污水處理工藝等影響，深度脫水的處理能力也受其影響，以2014年為例(見圖3)，年平均處理污泥量為283 tDS/d，F(xiàn)eCl3投加率11.8%，石灰投加率30.3%。分析該廠污泥VSS/SS變化趨勢(shì)，1～4月VSS/SS介于60%～70%，污泥較難脫水，此階段污泥處理量普遍低于250 tDS/d，石灰投加率達(dá)到30%～50%。5～8月，VSS/SS接近50%，污泥處理量高于300 tDS/d，石灰投加率基本穩(wěn)定低于30%。9月期間，深度脫水系統(tǒng)卸料、調(diào)理分組清淤檢修，處理量異常。10～12月，VSS/SS逐步提高，污泥處理量維持略低于300 tDS/d。

2.2 存在問(wèn)題

盡管日平均處理量已逐年提高，基本達(dá)到設(shè)計(jì)值，但藥劑投加量仍遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值。實(shí)際運(yùn)行表明，一旦藥劑投加量降低，極易導(dǎo)致進(jìn)泥壓力過(guò)高，進(jìn)泥量受限，壓濾后泥餅不成形等問(wèn)題，因此實(shí)際運(yùn)行中藥劑投加量始終居高不下。這帶來(lái)一系列問(wèn)題：污泥調(diào)理過(guò)程中添加大量的石灰及FeCl3，對(duì)設(shè)施設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕磨損;添加的藥劑全部轉(zhuǎn)移到深度脫水后的污泥中，減量效率大大下降，侵占了大量的填埋空間;投加石灰的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境石灰粉塵四溢，設(shè)備磨損嚴(yán)重，對(duì)職工職業(yè)健康危害極大;調(diào)理后的污泥pH高達(dá)11～12，導(dǎo)致大量的氨氣在調(diào)理區(qū)、壓濾車間散發(fā)，臭氣問(wèn)題嚴(yán)重影響操作空間作業(yè)人員安全。此外，隨著該廠污水處理量的不斷攀升，污泥產(chǎn)量也在不斷增長(zhǎng)，急需污泥深度脫水提高產(chǎn)能應(yīng)對(duì)增長(zhǎng)的污泥。

3 優(yōu)化改進(jìn)試驗(yàn)及結(jié)果分析

鑒于存在上述問(wèn)題，有必要探索使用替代藥劑，從而大大減少石灰用量，以期提高污泥產(chǎn)量，以應(yīng)對(duì)污泥處理量增長(zhǎng)的需求;提高污泥減量效率，減少污泥脫水產(chǎn)生的泥餅體積，降低處置壓力;降低運(yùn)行成本，一定程度改善作業(yè)環(huán)境。藥劑選擇的原則是原料易得，盡可能避免二次污染，脫水后的泥餅符合當(dāng)前處置的要求(含水率、橫向剪切力)，兼顧處置的多種方向可能性。在借鑒天津、嘉興、杭州等地板框脫水運(yùn)行成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，擬從藥劑選型方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。由于該深度脫水系統(tǒng)規(guī)模較大、影響范圍廣，優(yōu)化改進(jìn)試驗(yàn)宜穩(wěn)妥開展，試驗(yàn)過(guò)程經(jīng)歷了小試藥劑選型、中試模擬試驗(yàn)、單臺(tái)生產(chǎn)性驗(yàn)證，以期探索最佳藥劑選型及組合，最佳運(yùn)行工況，最優(yōu)運(yùn)行結(jié)果。

編輯：王媛媛