【上海水處理設(shè)備網(wǎng)m.changshenglaw.com】污泥深度脫水是近幾年發(fā)展起來(lái)的應(yīng)急污泥處置工藝。污泥永久處置處置工程建成前，仍將發(fā)揮一段時(shí)間的作用。分析了某污水處置廠深度脫水運(yùn)行情況，重點(diǎn)開(kāi)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)。

0引言

上海于1923年建成了國(guó)內(nèi)最早的城鎮(zhèn)污水處置廠，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，特別是十一五”十二五”大力建設(shè)，目前全市共有53座污水處置廠。2012年以前，上海市城鎮(zhèn)污水處置廠污泥多為簡(jiǎn)單脫水至含水率80%后填埋。隨著“關(guān)于加強(qiáng)城鎮(zhèn)污水處置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置處置納入核查范圍，由此導(dǎo)致單純依托污水處置廠的機(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(mén)、杭州、無(wú)錫等地也紛紛先后建成投產(chǎn)了深度脫水。 上海純水設(shè)備深度脫水路線臨時(shí)以來(lái)為上海市污水處置廠的穩(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置處置中仍占比高達(dá)60%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繼續(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)效果。

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254hm2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1255km2該廠建成于1999年，當(dāng)時(shí)以預(yù)處置后排放為主，隨后2004年建成了一級(jí)加強(qiáng)工藝，2008年建成了二級(jí)生物處置工藝，2013年新增了一級(jí)B工藝。隨著污水處置規(guī)模及處理程度的不時(shí)提升，污泥發(fā)生量也在不時(shí)增加。該廠原先污泥處置處置以脫水后填埋為主，應(yīng)政府部門(mén)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(kāi)工，工程總投資2.61億元，總占地面積2.67km2位于廠區(qū)北側(cè)圍墻內(nèi)，建設(shè)規(guī)模為300tDS/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座污水處置廠產(chǎn)生的污泥。根據(jù)設(shè)計(jì)， 上海純水設(shè)備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)污水處置廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》GB/T23485-2009規(guī)范的要求，即含水率≤60%剪切強(qiáng)度≥25kN/m2等指標(biāo)。

該廠深度脫水系統(tǒng)主要由4局部組成：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)處置能力不小于15tDS/d每批次時(shí)間不大于4h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(jiàn)圖2該深度脫水系統(tǒng)實(shí)際處置量與設(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)際處置量呈現(xiàn)逐漸提高的趨勢(shì)。

由于污泥性質(zhì)隨著氣溫、污水處置工藝等影響，深度脫水的處置能力也受其影響，以2014年為例(見(jiàn)圖3年平均處置污泥量為283tDS/dFeCl3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)，14月VSS/SS介于60%70%污泥較難脫水，此階段污泥處置量普遍低于250tDS/d石灰投加率達(dá)到30%50%58月，VSS/SS接近50%污泥處置量高于300tDS/d石灰投加率基本穩(wěn)定低于30%9月期間， 上海純水設(shè)備深度脫水系統(tǒng)卸料、調(diào)理分組清淤檢修，處置量異常。1012月，VSS/SS逐步提高，污泥處置量維持略低于300tDS/d

2.2存在問(wèn)題

盡管日平均處置量已逐年提高，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)行標(biāo)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)1112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)人員平安。此外，隨著該廠污水處置量的不時(shí)攀升，污泥產(chǎn)量也在不時(shí)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)污泥處置量增長(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)行本錢，一定水平改善作業(yè)環(huán)境。藥劑選擇的原則是原料易得，盡可能防止二次污染，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。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(kāi)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。

3.1小試

試驗(yàn)?zāi)康某醪胶Y選有機(jī)藥劑，確定藥劑投加比例組合，減少無(wú)機(jī)藥劑投加量。

試驗(yàn)方案及過(guò)程：針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)深度脫水進(jìn)泥，進(jìn)行壓濾試驗(yàn)對(duì)比，測(cè)定藥劑添加前、后污泥的CST首先確定鐵鹽投加，從1%開(kāi)始，每1%作為一個(gè)提高梯度，不時(shí)提高鐵鹽的投加量，同時(shí)記錄投加鐵鹽進(jìn)行反應(yīng)以后的污泥CST值的變化。得出合適的鐵鹽投加量和反應(yīng)時(shí)間之后，再進(jìn)行石灰投加量梯度試驗(yàn)結(jié)合不同離子度、相對(duì)分子質(zhì)量以及分子結(jié)構(gòu)反相乳液型聚丙烯酰胺的交叉投加試驗(yàn)，以確定濾水速度最優(yōu)和投加量最少的產(chǎn)品作為候選產(chǎn)品，初步篩選優(yōu)化藥劑組合。

試驗(yàn)結(jié)果：隨著鐵鹽投加量的增加，CST呈現(xiàn)下降后上升的變化趨勢(shì)。隨著反應(yīng)時(shí)間增加、石灰投加量增加、絮凝劑的投加量增加，CST數(shù)值都呈現(xiàn)下降隨后升高的現(xiàn)象， 上海純水設(shè)備選取CST低點(diǎn)作為合適投加點(diǎn)進(jìn)行正交叉試驗(yàn)后得到數(shù)據(jù)作為優(yōu)選推薦加藥量和反應(yīng)時(shí)間。多輪小試試驗(yàn)比較結(jié)果標(biāo)明，攪拌反應(yīng)時(shí)間最優(yōu)的區(qū)間為30~90min繼續(xù)攪拌）鐵鹽投加量為6%前提下，石灰的投加量需要10%干基折算氧化鈣含量）左右，絮凝劑的投加量10kg/tDS此時(shí)能實(shí)現(xiàn)泥餅含水率低于60%要求，該初選配方作為中試的基礎(chǔ)。

3.2中試

試驗(yàn)日期為2016年7月～2017年10月，試驗(yàn)通過(guò)小型板框試驗(yàn)系統(tǒng)，模擬該廠現(xiàn)有設(shè)備參數(shù)、工藝條件，進(jìn)行不同藥劑配方的篩選、對(duì)比、優(yōu)化，尋求最優(yōu)配方。

試驗(yàn)方案及過(guò)程：用潛污泵直接從污泥稀釋池抽取實(shí)際生產(chǎn)污泥，依照小試試驗(yàn)結(jié)果，污泥調(diào)理罐內(nèi)分步投加鐵鹽和石灰進(jìn)行無(wú)機(jī)調(diào)理，同時(shí)在絮凝劑制備罐內(nèi)依照合理濃度溶解制備絮凝劑溶液；依照實(shí)際生產(chǎn)同樣的進(jìn)泥壓力、保壓時(shí)間、壓榨壓力、壓榨時(shí)間設(shè)定試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)，分別通過(guò)調(diào)理罐內(nèi)加藥、線加藥（泵前、泵后、經(jīng)過(guò)混合器、不經(jīng)過(guò)混合器）等不同的工藝方式進(jìn)行壓濾試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)泥餅的含水率、橫向剪切力等進(jìn)行測(cè)試作為評(píng)判試驗(yàn)是否成功的規(guī)范。

試驗(yàn)結(jié)果：經(jīng)過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)不同季節(jié)共計(jì)200個(gè)批次的試驗(yàn)，鐵鹽的加藥量從4%~10%石灰投加從5%~20%絮凝劑投加量由4~16kg/tDS進(jìn)行交叉試驗(yàn)，驗(yàn)證了不同的外廠污泥配比、差異化的溫度條件，并且對(duì)大部分配方進(jìn)行二次試驗(yàn)論證，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合比擬、分析，基于該廠的污泥性質(zhì)以及運(yùn)行工況，使用6%FeCl3+10%石灰+EM440HIB配方，完全能夠達(dá)到現(xiàn)有石灰加鐵鹽工藝的深度脫水效果以及處置量的要求，并比較綜合處理成本、配方穩(wěn)定性等因素，最終確定為生產(chǎn)性試驗(yàn)推薦配方。

3.3生產(chǎn)性試驗(yàn)

3.3.1試驗(yàn)方案及過(guò)程

試驗(yàn)日期為2017年1月~2018年3月，選取生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的1臺(tái)板框機(jī)作為生產(chǎn)性試驗(yàn)用機(jī)，新增臨時(shí)儲(chǔ)泥罐，將卸料池內(nèi)污泥提升入儲(chǔ)泥罐，罐內(nèi)添加FeCl3石灰等藥劑，乳液絮凝劑則通過(guò)進(jìn)泥螺桿泵（高壓）前管道接口在線投加，最后進(jìn)入該板框機(jī)試驗(yàn)。為了盡量減少對(duì)正常深度脫水生產(chǎn)的影響，以及每天對(duì)試驗(yàn)情況有更好的總結(jié)，試驗(yàn)布置在白晝進(jìn)行，晚上切換回廠里現(xiàn)狀運(yùn)行方式。 上海純水設(shè)備對(duì)于效果理想的試驗(yàn)配方至少進(jìn)行3d以上的重復(fù)驗(yàn)證，以排除偶發(fā)現(xiàn)象對(duì)試驗(yàn)的影響。

3.3.2試驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)

本次生產(chǎn)性試驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)狀深度脫水后填埋處置的要求，檢測(cè)污泥含水率及抗剪強(qiáng)度，具體檢測(cè)指標(biāo)見(jiàn)表1

3.3.3試驗(yàn)結(jié)果分析

1主要運(yùn)行參數(shù)分析：試驗(yàn)主要采用藥劑新配方組合，同時(shí)對(duì)比現(xiàn)狀藥劑配方組合，經(jīng)臨時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)積累，平均藥劑投加率及其他參數(shù)如表2所示，與現(xiàn)狀運(yùn)行模式對(duì)比，污泥處置量顯著提高，平均達(dá)到18.9%鐵鹽及石灰用量顯著下降，下降幅度分別達(dá)到49%67%壓濾后的泥餅含水率更低，含水率及抗剪強(qiáng)度均符合填埋標(biāo)準(zhǔn)。

2經(jīng)濟(jì)性分析：根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，分析試驗(yàn)藥劑替代經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)藥劑單價(jià)、污泥運(yùn)輸處置單價(jià)不變的情況，根據(jù)上述運(yùn)行結(jié)果，經(jīng)綜合比較后，藥劑費(fèi)、運(yùn)輸處置費(fèi)可下降22%顯著節(jié)約運(yùn)行本錢，如表3所示。

3環(huán)境影響分析：采用試驗(yàn)配方，調(diào)理后污泥pH為8.8而現(xiàn)狀生產(chǎn)中調(diào)理后污泥pH高達(dá)12由于pH大幅降低，有助于減少污泥中氨氣的釋放。

3.3.4試驗(yàn)結(jié)論

針對(duì)該廠深度脫水工藝，生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明， 上海純水設(shè)備新的藥劑配方組合在現(xiàn)狀設(shè)備上能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)，顯著提高產(chǎn)能的同時(shí)，大幅降低了石灰、FeCl3投加量，發(fā)生的泥餅量也有所降低，藥劑及運(yùn)輸處置費(fèi)進(jìn)一步降低，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)一步改善，驗(yàn)證了其生產(chǎn)可行性，為整體改造提供了充沛的依據(jù)。

4結(jié)語(yǔ)

1該廠污泥深度脫水自2012年投產(chǎn)以來(lái)，實(shí)際處置情況一直處于滿負(fù)荷運(yùn)行，處置能力接近設(shè)計(jì)值，但為了保證處置效果，投加藥劑量遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，帶來(lái)一系列問(wèn)題。隨著該廠污水處置量的不時(shí)攀升，對(duì)污泥深度脫水產(chǎn)能提高的需求不時(shí)加劇。

2經(jīng)過(guò)小試、中試、生產(chǎn)性試驗(yàn)驗(yàn)證后，采用乳液絮凝劑局部替代石灰、FeCl3出泥含水率及抗剪強(qiáng)度保障的前提下，可實(shí)現(xiàn)處置能力的提升及藥劑的節(jié)約，經(jīng)綜合利息比較分析，藥劑及污泥后續(xù)運(yùn)輸處置利息可降低22%

3上述試驗(yàn)效果為該廠污泥深度脫水改造的提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及依據(jù)。此外，生產(chǎn)性試驗(yàn)期間氣溫較低，污泥不易脫水，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，隨著季節(jié)變化還可進(jìn)一步探索減少石灰甚至不加石灰的可行性，以期進(jìn)一步提高產(chǎn)能。

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