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自来水厂的污水净化车间设备选择
作者:tianqing   发布时间:2019/4/24 11:51:10   文章来源:本站   点击率:
  对水厂的排泥水的处理,真正提到议程上来的也是近几年的事。在90年代中期以前,国内很少有水厂配套完整的排泥水处理的单元,大多数水厂的排泥水基本上以直接外排为主。进入90年代中后期后,国内新建的水厂,出于环保验收的要求,在设计及建设时,同步考虑了排泥水的处理单元,但大部分建成后,基本上也是处于闲置状态。直到最近几年,浙江省先行倡导的“五水共治”行动,对自然水体的治理引起了空前的注意,并落实具体措施,水厂排泥水直接外排也作为一项整治内容,对于建而未用的,要求投入正常使用;对于还未建设的,则要求限期配套建设并明确投运时间。

  由于这一块工作起步慢,设计院和用户积累的经验也不是很多,所以在一些具体落实的过程中,还存在一些意见不一致的做法。


  1、排泥水是否适合回用,如何回用的问题


  设计院给出的常见的水厂处理工艺流程,认为排泥水经过处理后,其上清液是可以回用的,这也符合环保部门提出的零排放、清洁生产的要求,所以会把所有的泥水汇集到泥水调节池,然后经过浓缩,上清液回流,浓缩部分的泥水再进入下步的脱水处理工艺段。但实际情况是,这样做存在较大的水质风险。


   排泥水的来源是日常的反应池排泥、沉淀池排泥、滤池反冲洗水以及周期性的反应沉淀池(一般以年为单位,甚至更久)、清水池等的清空清扫期间的排放水。有一些水厂为充分利用水资源,把一些常流水的水质取样点的水也收集并汇入排泥水系统(投加过试剂的应排入废水系统)。


  在这些来水中,滤池反冲洗水中的杂质,主要是沉淀后出水中残留的絮体颗粒。这部分泥水混入原水后,可起助凝作用,且其本身无不良的水质影响因素;其次是反应区、沉淀池、清水池在清洗时的排空水,除了排放初期和末期,会有高浓度泥浆水带出,后续中段的水,基本上接近于清水,可直接回用;对于水质取样点的流动水,本身就是制水环节中的过程水,当然也可以直接回用。而反应池的排泥水、沉淀池的排泥水均是间隙排出的,一般以天为周期,个别水质较好的水厂,排放周期更长,一些管理上欠缺的水厂,排放周期更存在不确定性,这些正常或非正常的工况中,排出的泥水均带有明显的泥腥味,而泥腥味是影响自来水感观指标的一个重大因子。即使其它水质指标均达标,而存在泥腥味的自来水很难让用户接受。尚不论这些泥水中还存在着其它污染指标,所以这一类水不应直接回用,而且其上清液也不应回用。


  所以,经过实践验证有效的做法的是:


  滤池反冲洗水:可以直接回用至反应池入口处,勿需再经过沉淀、浓缩等一系列复杂的程序和操作。其回用水在原水中的占比一般宜控制在3%~5%,回用点应在原水流量计及浊度仪安装点之后,也就是说,这部分水的掺入,不需要增加投药量,相反的,回用水流量经计量接入加药控制系统中,在回用期间还可以按比例减少投药量,当然在一些水质突发期,如藻类爆发期等,滤池反冲洗水不宜回用,那就汇入排泥水系统综合处理(只需在回用水池与排泥池的进水处或出水处有联络阀门/闸门即可)。

沉淀拦污设施

沉淀拦污设施

  反应池排泥水、沉淀池排泥水,除非是连续排放作为低浊度原水的助凝水,否则,对于间隙排放的泥水,尤其是排放周期较长的排泥水,存在泥腥味重等的水质影响因素,泥腥味仅为感官指标,还不包括实质性存在超标的理化指标,再加上污染物富集等影响因素,即使是上清液,都不适合回用。


  周期性检修、维护时的池体排空水。主要是反应区、沉淀池、清水池等区域的排空水,这些部位的排空水在排放初期,会混有底层泥浆水,到后期也会夹带底泥,其排放中段的水优于原水,因此,中段的水完全可以利用,具体做法是在排泥池进水处与回用水池进水处,留有联通的闸门或阀门(设计建设时,考虑了这些内容为上策,水厂投运后视时机技改也不算太难)。


  排泥水浓缩池上清液,如第2点中讲到的原因,不适合回用,应予以排放。


  各取样点处的长流水。这部分水量较小,但日积月累,一年下来也有一定的量,一个30万m3/d的水厂,据统计,共有至少10处取样点及水质仪表安装点,全年共排放水量约5万m3。所以把这部分水直接汇入回用水系统也是很有必要的。在此,对于加有试剂的水样须在测试时同步添加试剂,这些点位上的取样水应与水厂化粪池水等一起排入城市下水道系统。


  脱水机系统的压滤水,这部分水的成分更复杂,且含有PAM残留成分等,汇入到排泥水浓缩池的入口处是最适宜的去处,可明显改善浓缩池处的泥水分离效果,同时经浓缩沉淀后,压滤水中绝大部分的成分留置在泥水之中。


  2、设备设施的合理选用


  排泥水处理系统中的核心设备是脱水装置,可选的主流设备有板框机、离心机、带机、螺压机、旋转压滤机等,最终的污泥处置方式,决定了脱水设备的选用,如脱干污泥用于垃圾填埋场填埋,那么高含固率能达标的只有板框机可选;如泥量比较少,螺压机、旋转压滤机等也可以考虑选择;如果想降低工程造价,且对现场环境卫生条件不是太苛刻,带机也是一个不错的选择;如果想自动化程度高,现场卫生条件好,且能保证每次启用后有较长可以连续运行的时间,离心机是首选。



  与脱水机械配套的另一项主要设备是PAM制备装置。PAM制备装置,从结构形式上来区分,有二厢式与三厢式两种产品可选,两种形式均各有利弊,如用量大、需连续制备,宜选三厢式;如用量不大,二厢式也可选。无论是哪种形式,关键的一个参数是熟化时间,即PAM在溶液中的停留时间,一般选取45分钟,但这个时间与溶解水的水温密切相关,有些场合到冬季时会发现PAM的用量偏大,究其原因是水温低导致PAM要求的熟化时间不够,所以考虑到四季通用,此时间宜选择在一个半小时以上,具体可经过实验室模拟试验确定,另外要注意的是,按PAM熟化时间延长,选配的装置容量会明显增大,那需要另外考虑的一个问题是,配好的PAM溶液最好能在24小时内使用完,那么在使用过程中要合理调节好PAM的配置数量。

污泥脱水设备间

污泥脱水设备间

  由于排泥水处理是一个完整的系统,所以要以系统性的观点来设计与运行管理,如反应池处排泥阀的开关频次、持续时间、每组阀之间的间隔;沉淀池排泥机的分段分时运行,在设计、制作之初,考虑到应对高浊度和低浊度时的双管与单管的切换等等,均对排泥水处理整个系统稳定可靠、节水节能运行有至关重要的影响。


  3、临时应急排放处理措施


  由于设备设施存在故障检修的可能性,也会出现暴雨洪水以及潮汐影响的原水高浊度的影响,而水厂正常生产,不会因为这些原因而减产或停产,因此有必要要有确保排泥水不经处理而直接排向环境水体的抗风险措施,对于时间短促的影响因素,可通过水厂运行模式的调整,如采用在沉淀池、排泥池、浓缩池临时存储的方法,把部分泥水安排在浊度较低的时段再排出处理。

  但对于原水高浊度持续时间较长的情形,在厂区内建自然干化池;应对低浊度时应急排入市政管网等措施,事实证明也都是切实可行的措施。


  4、排泥水的协同处理


  水厂排泥水的特点是含泥砂量大,含有未完全反应的混凝剂成分,在自然静止状态下,只要经过3~5分钟,可看见明显的泥水分层现象,如果将排泥水与原水混合,也可以见到与投加混凝剂的同等效果。设想将排泥水引入到邻近工厂的污水预处理设施或市政污水厂,不失为是一种经济有效的处理方法。
  但也有限制条件,这部分排泥水占污水厂处理能力的占比是否在允许范围之内?由于较强的混凝效果,是否会削减污水厂后续工艺的碳源(部分碳源沉淀于前端处理工艺段)?以及需警惕泥砂是否会淤积在输送的管道及泵站处。但对于常年浊度很低的水厂,这似乎不是问题。
  对于常年高浊度的水厂或洪水期间有冲击性的高浊度水厂,可考虑用泵,槽罐车运输将浓缩泥水送入污水厂的污泥浓缩段。

  还有一个问题是要突破环保监管部门的固有思维,浙江省曾有一个大规模水厂的排泥水进入污水处理厂处理,多年来一直运行良好,但在2017年环保风暴的督查中,被作为一项问题指出,要求予以整改。要求水厂自行处理,理由是这股水稀释了污水厂的进厂浓度。由于历史原因,进入污水厂有多少量的雨水、地下渗漏水、工厂的冷却水、游泳池的排放水甚至家庭中极大部分的用水,这些水比起排泥水的数量及清洁程度而言,均有过之而无不及。如有稀释可能,这部分水才应该是首当其冲。


  5、现场卫生


  水厂整体环境给人的感觉是一个花园式工厂,各个车间也是窗明几净,员工的工作服、鞋也可以一尘不染,但是有了排泥水处理单元后,画风瞬间改变。如果在设计初期没有考虑周全,日常运行管理不到位,那么泥处理这个区块可以用脏乱差来形容,尤其是PAM制备车间、脱水机间和脱干泥堆场的区块。要想做到一个卫生达标车间,也不是一件难事,首要的一点是设计及施工时要从细节着手,踏实做好每一点,如PAM的堆场及上料区间,相对独立,地面材料要容易清洁,脱水机间的冲洗、取样出液口及四周的下水沟的合理布置,特别是脱干泥堆场。首选方案是不落地清运方式,用料仓或搬运车辆,而不是靠先落地再铲车倒运的方式,避免跑冒滴漏。在此区块冲洗设施的考虑,地漏、沟渠、排水泵等的配备等,都属于必须的内容。


  6、泥的去向


  水厂排泥水经浓缩脱水后,一般产出来的干泥含固率大约在30%左右(重量法),由于投加了铝盐或铁盐、高锰酸钾、石灰、PAM,通常的去向是填埋、建材利用(砖、水泥、陶粒)、绿化基质土、也有见到报道是重新用酸浸出后做成低品质混凝剂的。业主对最终去向要承担责任,而不是付钱外包式的一推了之。


  7、出水标准的提升与人工湿地的建设


  对于泥处理单元的出水,排向自然水体的,无论是指标还是感观只能是优于接纳水体的水质,才能被社会接受,不然就会天天遭遇新闻热线、网络问政、邻近百姓的投诉,最直接的一个指标是SS,据说上海已出台标准,要求水厂的排泥水处理后的出水标准是准Ⅳ类标准,意味着出水的SS要求是小于5mg/L,对应浊度指标大约是3~5 NTU,这是一个比较高的要求,在很多时候,澄清池出水很难达到这个要求,如遇到短时间冲击性负荷时、停运后再投运时,会出现飘泥现象,此时出水的感观是泥水在外排。还有一个情况是接纳水体比较浑浊,出去的水体有明显分层,类似黄海与渤海的交界面一样,所以设想在水厂的澄清出水经过湿地缓冲或在排出口处设置一处可以减缓流速的湿地缓冲处,这样在感观上会明显好一些,而且对于冲击性负荷时出现的短期飘泥也是一个有效的阻滞措施。


  8、关于原水浊度保证率的问题


  《室外给水设计规范》(GB 50013-2006)净水厂排泥水处理10.1.3条规定:净水厂排泥水处理系统的规模应按满足全年75%~95%日数的完全处理要求确定。设计时的参考依据,仅为原水取值的保证率。但在实际水文观察数据中,NTU与SS之间的转换系数、年平均、最大、最小浊度及出现频率的观察记录值很少,所以设计取值的全面性、合理性欠缺。


  净水厂排泥水处理起步较早的日本,全量完全处理的保证率按95%及以上设计,原水浊度设计取值按多年平均浊度的4倍取值,按4倍取值适合于浊度变化幅度较大的河流,但对于浊度变化幅度较小水库而言,有较大的安全余地,它实际上可能是3倍或2倍多,甚至是1倍多,也就是说按4倍取值,可以涵盖95%保证率的各种情况。


  对于规范的理解与修编也有必要性,如果想达到百分之百处理,实现未经处理泥水的零排放,采用日本的全量处理的保证率95%,再辅以一些临时的措施,则既不会存在排泥水处理系统的超大投资浪费,也不会存在超量泥水直接外排的风险。


  总之,水厂排泥水的处理单元,已作为水厂日常正常运转的一环,有必要像对待水厂其他生产单元一样,从设计、施工、运行、维护各个环节引起足够的重视,确保泥水处理单元运行正常,出水达标排放。

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