典型案例：上海污泥深度脫水運行優(yōu)化探索

污泥深度脫水是近幾年發(fā)展起來的應(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)揮一段時間的作用。分析了某污水處理廠深度脫水運行情況，重點開展了藥劑替代試驗，提出可用于生產(chǎn)的替代藥劑組合，實現(xiàn)了降本增效的目標。

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0 引言

上海于1923年建成了國內(nèi)最早的城鎮(zhèn)污水處理廠，經(jīng)過多年的發(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單脫水至含水率80%后填埋。隨著“關(guān)于加強城鎮(zhèn)污水處理廠污泥污染防治工作的通知”(環(huán)辦[2010]157號)出臺，以及原國家環(huán)保部減排核查要求逐步將污泥處理處置納入核查范圍，由此導致單純依托污水處理廠的機械脫水工藝無法滿足環(huán)保要求。為此，2012年間，上海市興建了一批污泥應(yīng)急工程，采用板框壓濾機進行深度脫水，以衛(wèi)生填埋為處置出路。全國范圍來看，廈門、杭州、無錫等地也紛紛先后建成投產(chǎn)了深度脫水。深度脫水路線長期以來為上海市污水處理廠的穩(wěn)定運行發(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存在諸多問題，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，分析了其多年來的運行情況，以及后續(xù)提高產(chǎn)能及優(yōu)化成本的試驗成果。

1 深度脫水概況

該廠位于浦東新區(qū)，緊鄰長江，占地面積254 hm2，服務(wù)范圍包括閔行、徐匯、長寧、黃浦、浦東新區(qū)等，服務(wù)面積1 255 km2。該廠建成于1999年，當時以預(yù)處理后排放為主，隨后2004年建成了一級加強工藝，2008年建成了二級生物處理工藝，2013年新增了一級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一步深度脫水后滿足填埋要求，運往填埋場。

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)過深度脫水后污泥達到60%含水率，負責接納共計11座污水處理廠產(chǎn)生的污泥。根據(jù)設(shè)計，深度脫水前的污泥需加入鐵鹽和石灰作為調(diào)理劑進行污泥性質(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)標準的要求，即含水率≤60%，剪切強度≥25 kN/m2等指標。

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)。對濃縮污泥和脫水污泥進行混合稀釋調(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溶液儲罐和熟石灰儲罐、消解罐，通過投加泵將藥劑投加至調(diào)理池。③化學調(diào)理系統(tǒng)。對稀釋后的污泥先后通過定量投加FeCl3和石灰乳液進行化學調(diào)理，改善其脫水性能。④隔膜壓濾系統(tǒng)。利用隔膜壓濾機的2次壓榨(低壓、高壓)作用對化學調(diào)理后的污水進行深度脫水，使污泥的含水率降至60%以下。隔膜壓濾機共計26套，其中國產(chǎn)設(shè)備20套，進口設(shè)備6套，單臺處理能力不小于15 tDS/d，每批次時間不大于4 h。工藝流程如圖1所示。

2 實際運行情況

2.1 主要運行數(shù)據(jù)

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

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，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 存在問題

盡管日平均處理量已逐年提高，基本達到設(shè)計值，但藥劑投加量仍遠高于設(shè)計值。實際運行表明，一旦藥劑投加量降低，極易導致進泥壓力過高，進泥量受限，壓濾后泥餅不成形等問題，因此實際運行中藥劑投加量始終居高不下。這帶來一系列問題：污泥調(diào)理過程中添加大量的石灰及FeCl3，對設(shè)施設(shè)備造成嚴重的腐蝕磨損;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)場環(huán)境石灰粉塵四溢，設(shè)備磨損嚴重，對職工職業(yè)健康危害極大;調(diào)理后的污泥pH高達11～12，導致大量的氨氣在調(diào)理區(qū)、壓濾車間散發(fā)，臭氣問題嚴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，急需污泥深度脫水提高產(chǎn)能應(yīng)對增長的污泥。

3 優(yōu)化改進試驗及結(jié)果分析

鑒于存在上述問題，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)對污泥處理量增長的需求;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行成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，擬從藥劑選型方面進行優(yōu)化改進。由于該深度脫水系統(tǒng)規(guī)模較大、影響范圍廣，優(yōu)化改進試驗宜穩(wěn)妥開展，試驗過程經(jīng)歷了小試藥劑選型、中試模擬試驗、單臺生產(chǎn)性驗證，以期探索最佳藥劑選型及組合，最佳運行工況，最優(yōu)運行結(jié)果。

編輯：王媛媛