劉輝，許建華
(同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200092)

　　摘　要：自來(lái)水廠產(chǎn)生的廢水主要來(lái)自沉淀池或澄清池的排泥水和濾池的反沖洗水，這些廢水如果不經(jīng)處理直接排入水體，不但嚴(yán)重污染水體，而且浪費(fèi)大量的水資源。在當(dāng)前水資源嚴(yán)重缺乏，水環(huán)境污染日益嚴(yán)重的情況下，作為受水源污染之害的自來(lái)水廠更不應(yīng)該將排泥水直接排入水體，而使之成為污染源。自來(lái)水廠排泥水處理和污泥處置工作勢(shì)在必行，刻不容緩，人們對(duì)此要引起足夠的重視。
　　關(guān)鍵詞：自來(lái)水廠；排泥水；污泥
　　中圖分類號(hào)：X505
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)08-0026-03

　　自來(lái)水廠沉淀池排泥水和濾池反沖洗水等自用水水量一般約占水廠總凈水量的4%～7%，對(duì)目前水資源日益緊缺的現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)彌足珍貴，是不容放任流棄的水資源，尤其是對(duì)一些嚴(yán)重缺水城市的自來(lái)水廠來(lái)說(shuō)更是如此。從節(jié)約水資源和節(jié)約長(zhǎng)距離引水的基建投資及日常輸水電耗等方面考慮，也不容許任意排放排泥水。
　　保護(hù)人類的生存環(huán)境，珍惜日益緊缺的水資源，走可持續(xù)發(fā)展的道路，是目前水處理各項(xiàng)工作的主題工作。自來(lái)水廠排泥水處理和污泥處置兩項(xiàng)工作的重要意義越來(lái)越被人們所認(rèn)識(shí)和重視。近年來(lái)，世界上大多數(shù)國(guó)家和地區(qū)都已積極研究和進(jìn)行自來(lái)水廠排泥水的處理和污泥處置工作。

1　國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況

　　20世紀(jì)70年代以前，世界上先期建造的一些自來(lái)水廠排泥水處理設(shè)施，很大程度上是沿用了污水廠的污水和污泥處理方法來(lái)設(shè)計(jì)，沒能結(jié)合自來(lái)水廠排泥水的特點(diǎn)綜合考慮。
　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的不斷增長(zhǎng)，近幾十年來(lái)，城市自來(lái)水廠的數(shù)量和規(guī)模顯著增多和擴(kuò)大，自來(lái)水廠集中排入水體的排泥水也越來(lái)越多。據(jù)上海市的粗略統(tǒng)計(jì)，各自來(lái)水公司所屬水廠通過排泥水進(jìn)入江河的懸浮物達(dá)10×10⁴ t/a以上(干固體計(jì))，耗氧有機(jī)物以CODCr計(jì)算達(dá)6×10⁴ t/a以上。
　　大量的排泥水集中排入江河，不僅淤積河床，妨礙航運(yùn)和行洪，而且成為水體的重大污染源。20世紀(jì)60年代，有人開始著手認(rèn)真研究自來(lái)水廠排泥水處理和污泥處置工作。各國(guó)研究人員調(diào)查了自來(lái)水廠的排泥水處理與水廠凈水工藝之間的關(guān)系，探討了自來(lái)水廠排泥水與污水廠污水處理之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，在總結(jié)已建成的自來(lái)水廠排泥水處理設(shè)施的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)基礎(chǔ)之上，根據(jù)自來(lái)水廠排泥水的有關(guān)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了許多自來(lái)水廠排泥水處理和污泥處置的有效工藝、方法和設(shè)備。70年代以來(lái)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家的自來(lái)水廠排泥水處理和污泥處置工作在經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的帶動(dòng)下得到了迅速發(fā)展。日本于1975年6月頒布了《水質(zhì)污濁防止法》，規(guī)定設(shè)有沉淀池和濾池的自來(lái)水廠，其排水必須經(jīng)處理至符合水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)才能排出，從而在法律上規(guī)定了自來(lái)水廠必須進(jìn)行排泥水處理。1978年末，日本有關(guān)部門對(duì)世界各國(guó)已設(shè)置污水和污泥處理系統(tǒng)的363個(gè)自來(lái)水廠中污泥的脫水方法進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如表1所示。
　　近年來(lái)，美國(guó)、日本和歐洲等國(guó)的較大規(guī)模自來(lái)水廠，一般均配置有較完善的、自動(dòng)化程度高的排泥水處理和污泥處置設(shè)施，而離心機(jī)脫水、加壓過濾脫水等機(jī)械脫水方法更是得到了普遍應(yīng)用。在歐洲某些水源較好的自來(lái)水廠，由于排泥水中含泥量少，往往將排泥水排入市政下水道，輸送到就近的污水廠統(tǒng)一進(jìn)行污泥處理。據(jù)資料介紹，歐洲許多國(guó)家的自來(lái)水廠經(jīng)過濃縮和脫水處理的污泥量，占全部自來(lái)水廠污泥量的70%；日本自來(lái)水廠經(jīng)過濃縮和脫水處理的污泥量，占全部自來(lái)水廠污泥量的80%以上。

表1　各國(guó)363個(gè)自來(lái)水廠的污泥脫水方法 水廠規(guī)模 ＜1×10⁴m³/d ＜5×10⁴m³/d ＜10×10⁴m³/d ＜50×10⁴m³/d ＞50×10⁴m³/d 合計(jì)廠數(shù)(座) 總利用率(%) 脫水方法 廠數(shù)(座) 利用率(%) 廠數(shù)(座) 利用率(%) 廠數(shù)(座) 利用率(%) 廠數(shù)(座) 利用率(%) 廠數(shù)(座) 利用率(%) 天然干化 7 50 94 43 19 31 8 15 0 0 128 35 真空過濾 0 0 6 3 2 3 1 2 1 8 10 3 加壓過濾 3 21 40 18 25 42 66 57 10 76 111 31 冰凍解凍 1 7 12 6 4 7 1 2 0 0 18 5 離心機(jī)脫水 1 7 15 7 3 5 2 3 0 0 21 6 造粒脫水 0 0 3 1 1 2 6 10 2 16 12 3 排入其他水廠 0 0 16 7 3 5 3 5 0 0 22 6 排入下水道 1 7 10 5 1 2 3 5 0 0 15 4 其他 1 7 22 10 2 3 1 2 0 0 26 7 合計(jì) 14 218 60 58 13 363 　 注：①利用率系指采用某種脫水方法的給水廠占該規(guī)模給水廠總數(shù)的百分?jǐn)?shù)；②總利用率系指采用某種脫水方法的給水廠占總調(diào)查給水廠數(shù)的百分?jǐn)?shù)。

　　我國(guó)的自來(lái)水廠排泥水處理和污泥處置工作正式被提上議事日程始于20世紀(jì)80年代。1996年—1998年，上海市自來(lái)水公司、同濟(jì)大學(xué)和上海市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院合作，針對(duì)上海市閔行水廠一車間的排泥水進(jìn)行了一系列現(xiàn)場(chǎng)的排泥水濃縮和脫水處理等試驗(yàn)研究工作，取得了較好的成果。
　　1996年—1998年，石家莊市潤(rùn)石水廠、北京市第九水廠和上海市閔行水廠一車間的排泥水處理工程先后建成并投產(chǎn)運(yùn)行?，F(xiàn)深圳市梅林水廠的排泥水處理工程也已基本建成，即將投產(chǎn)運(yùn)行。

2　我國(guó)排泥水處理工程實(shí)例

2.1　石家莊市潤(rùn)石水廠
　　石家莊市潤(rùn)石水廠的源水取自黃壁莊水庫(kù)，設(shè)計(jì)規(guī)模為30×10⁴m³/d。據(jù)黃壁莊水庫(kù)長(zhǎng)年水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料，水的濁度＜10 NTU。
　　潤(rùn)石水廠排泥水處理工藝流程見圖1。

　　潤(rùn)石水廠排泥水處理工程設(shè)計(jì)按最大干泥量約為12 t/d考慮，主要構(gòu)筑物有：①沉淀池排泥水和濾池反沖洗排水混合調(diào)蓄的調(diào)節(jié)池；②澳大利亞技術(shù)的SUPAFLO高速污泥濃縮池；③設(shè)有帶式壓濾機(jī)等設(shè)備的污泥脫水間。
2.2　北京市第九水廠
　　北京市第九水廠的水源為密云水庫(kù)、懷柔水庫(kù)。設(shè)計(jì)處理規(guī)模為150×10⁴m³/d，分三期建成，每期各50×10⁴m³/d(一、二期工程已投產(chǎn)運(yùn)行)。第九水廠的污泥處理廠按150×10⁴m³/d處理水的規(guī)模一次建成，部分設(shè)備留待三期工程再行安裝。第九水廠源水濁度常年較低，平時(shí)濁度為1～2 NTU，短時(shí)高濁為60～120 NTU；設(shè)計(jì)平均濁度按5 NTU計(jì)，平均投加混凝劑(堿式鋁)量按5 mg/L計(jì)。水廠自用水量按5%計(jì)，即設(shè)計(jì)總水量為157.5×10⁴m³/d。污泥處理廠設(shè)計(jì)日處理干泥總量按進(jìn)水年平均濁度的4倍與混凝劑投加量之和考慮。
　　污泥處理廠收集的排泥水主要為：凈水廠沉淀池、絮凝池排泥及濾池反沖洗排水。凈水廠污泥處理調(diào)節(jié)構(gòu)筑物由兩個(gè)池組成：一是排水池，亦稱回流水池，用于接收濾池反沖洗排水；另一個(gè)是排泥池，用于接收沉淀池排泥及排水池底泥。
　　凈水廠的排泥經(jīng)一根DN800的輸泥干管重力輸至污泥處理廠的排泥池，排泥池的上清液經(jīng)泵提升回流至進(jìn)水井重復(fù)使用，排泥池底部出泥經(jīng)泵提升至濃縮池，濃縮池底泥自流進(jìn)入脫水機(jī)房進(jìn)行污泥脫水。污泥處理廠的排泥水濃縮脫水工藝流程見圖2。

　　污泥脫水機(jī)房主要設(shè)備：儀表為英國(guó)EDWARD&JONES公司產(chǎn)品，采用隔膜擠壓全自動(dòng)板框壓濾機(jī)進(jìn)行污泥脫水。
2.3　上海市閔行水廠一車間
　　上海市閔行水廠一車間的源水直接取自黃浦江閔行江段，水廠排泥水排入黃浦江支流竹港河。該廠產(chǎn)水能力為7.2×10⁴m³/d。在排泥水處理工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)近幾年該廠源水濁度的變化數(shù)據(jù)，確定以平均濁度為80 NTU作為選用污泥脫水設(shè)備裝備容量的依據(jù)；再按實(shí)測(cè)源水濁度值與水中SS值的相關(guān)關(guān)系，確定以源水SS為160 mg/L作為選用污泥脫水設(shè)備裝備容量的依據(jù)；再結(jié)合水中投加混凝劑沉積量等計(jì)算，總共按該廠處理污泥干固體量為12.06 t/d考慮。
　　閔行水廠一車間的快濾池反沖洗廢水排入專設(shè)的反沖洗廢水截留池中，經(jīng)泵提升至源水進(jìn)水管中回收利用。
　　平流式沉淀池的排泥水，重力流入專設(shè)的排泥水截留池，再通過潛污泵提升到設(shè)有斜板的排泥水濃縮池中濃縮。濃縮池中的上清液直接排放，池下部的含固率≥4%的濃縮污泥經(jīng)污泥切割機(jī)后由偏心螺旋泵送至污泥平衡池。污泥平衡池中的污泥，經(jīng)投加適量聚丙烯酰胺溶液后用泵送入離心機(jī)房脫水，脫水后的含固率≥25%的污泥由螺旋輸送器提升至污泥堆場(chǎng)裝車外運(yùn)。閔行水廠一車間的沉淀池排泥水處理工藝流程見圖3。

　　閔行水廠一車間的排泥水處理系統(tǒng)中的Lamella沉淀裝置和NX—4550離心脫水機(jī)等，由瑞典PURAC公司提供。
2.4　深圳市梅林水廠
　　深圳市梅林水廠的源水主要來(lái)自深圳水庫(kù)，供水規(guī)模為60×10⁴m³/d。排泥水處理系統(tǒng)按源水濁度為50 NTU進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　來(lái)自絮凝池、沉淀池的排泥水和V型濾池的反沖洗廢水進(jìn)入回收水泵井截留調(diào)節(jié)，然后用泵提送入回收水沉淀池沉淀，其上清液進(jìn)入回收出水泵井，經(jīng)潛水泵送回水廠的配水井回用；回收水沉淀池的沉泥經(jīng)吸泥機(jī)排入濃縮池，濃縮后的污泥由潛水泵提送入配泥缸，經(jīng)投加聚丙烯酰胺和石灰絮凝沉淀后，其上清液溢流排放，其沉泥由泥漿泵送至板框式自動(dòng)隔膜擠壓壓濾機(jī)進(jìn)行脫水。脫水后含水率為65%～70%的泥餅由皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至集料井，用汽車運(yùn)出水廠。深圳市梅林水廠的排泥水處理工藝流程見圖4。

3　結(jié)語(yǔ)

　　從上述4個(gè)我國(guó)已建成投產(chǎn)或基本建成的水廠排泥水處理工程可知，它們分別采用了當(dāng)今較有代表性的膜式板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)和離心脫水機(jī)進(jìn)行污泥脫水。各水廠排泥水處理的工藝流程有所不同，有待于實(shí)踐中不斷總結(jié)提高，逐步完善。而對(duì)于不同的源水、不同的水處理工藝所產(chǎn)生的排泥水中干泥的數(shù)量、性質(zhì)和其適合的處理工藝、脫水方式及在污泥預(yù)處理過程中如何選擇合適的處理藥劑等，目前在國(guó)內(nèi)的研究幾乎還是空白。

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　　收稿日期：2001-03-04