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

　　摘　要：自來水廠產(chǎn)生的廢水主要來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。自來水廠排泥水處理和污泥處置工作勢在必行，刻不容緩，人們對此要引起足夠的重視。
　　關(guān)鍵詞：自來水廠；排泥水；污泥
　　中圖分類號：X505
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
　　文章編號：1000-4602(2001)08-0026-03

　　自來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%，對目前水資源日益緊缺的現(xiàn)狀來說彌足珍貴，是不容放任流棄的水資源，尤其是對一些嚴(yán)重缺水城市的自來水廠來說更是如此。從節(jié)約水資源和節(jié)約長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，是目前水處理各項工作的主題工作。自來水廠排泥水處理和污泥處置兩項工作的重要意義越來越被人們所認(rèn)識和重視。近年來，世界上大多數(shù)國家和地區(qū)都已積極研究和進(jìn)行自來水廠排泥水的處理和污泥處置工作。

1　國內(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設(shè)計，沒能結(jié)合自來水廠排泥水的特點綜合考慮。
　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人口的不斷增長，近幾十年來，城市自來水廠的數(shù)量和規(guī)模顯著增多和擴大，自來水廠集中排入水體的排泥水也越來越多。據(jù)上海市的粗略統(tǒng)計，各自來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)，耗氧有機物以CODCr計算達(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)真研究自來水廠排泥水處理和污泥處置工作。各國研究人員調(diào)查了自來水廠的排泥水處理與水廠凈水工藝之間的關(guān)系，探討了自來水廠排泥水與污水廠污水處理之間的相同點和不同點，在總結(jié)已建成的自來水廠排泥水處理設(shè)施的運行經(jīng)驗和教訓(xùn)基礎(chǔ)之上，根據(jù)自來水廠排泥水的有關(guān)特點，設(shè)計了許多自來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，一些發(fā)達(dá)國家的自來水廠排泥水處理和污泥處置工作在經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的帶動下得到了迅速發(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)定了自來水廠必須進(jìn)行排泥水處理。1978年末，日本有關(guān)部門對世界各國已設(shè)置污水和污泥處理系統(tǒng)的363個自來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，美國、日本和歐洲等國的較大規(guī)模自來水廠，一般均配置有較完善的、自動化程度高的排泥水處理和污泥處置設(shè)施，而離心機脫水、加壓過濾脫水等機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，歐洲許多國家的自來水廠經(jīng)過濃縮和脫水處理的污泥量，占全部自來水廠污泥量的70%；日本自來水廠經(jīng)過濃縮和脫水處理的污泥量，占全部自來水廠污泥量的80%以上。

表1　各國363個自來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 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)。

　　我國的自來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，上海市自來水公司、同濟大學(xué)和上海市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院合作，針對上海市閔行水廠一車間的排泥水進(jìn)行了一系列現(xiàn)場的排泥水濃縮和脫水處理等試驗研究工作，取得了較好的成果。
　　1996年—1998年，石家莊市潤石水廠、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)運行。

2　我國排泥水處理工程實例

2.1　石家莊市潤石水廠
　　石家莊市潤石水廠的源水取自黃壁莊水庫，設(shè)計規(guī)模為30×10⁴m³/d。據(jù)黃壁莊水庫長年水質(zhì)監(jiān)測資料，水的濁度＜10 NTU。
　　潤石水廠排泥水處理工藝流程見圖1。

　　潤石水廠排泥水處理工程設(shè)計按最大干泥量約為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、懷柔水庫。設(shè)計處理規(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，平時濁度為1～2 NTU，短時高濁為60～120 NTU；設(shè)計平均濁度按5 NTU計，平均投加混凝劑(堿式鋁)量按5 mg/L計。水廠自用水量按5%計，即設(shè)計總水量為157.5×10⁴m³/d。污泥處理廠設(shè)計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。

　　污泥脫水機房主要設(shè)備：儀表為英國EDWARD&JONES公司產(chǎn)品，采用隔膜擠壓全自動板框壓濾機進(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)；再按實測源水濁度值與水中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裝車外運。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自深圳水庫，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。
　　來自絮凝池、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隔膜擠壓壓濾機進(jìn)行脫水。脫水后含水率為65%～70%的泥餅由皮帶運輸機運至集料井，用汽車運出水廠。深圳市梅林水廠的排泥水處理工藝流程見圖4。

3　結(jié)語

　　從上述4個我國已建成投產(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、帶式壓濾機和離心脫水機進(jìn)行污泥脫水。各水廠排泥水處理的工藝流程有所不同，有待于實踐中不斷總結(jié)提高，逐步完善。而對于不同的源水、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，目前在國內(nèi)的研究幾乎還是空白。

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　　收稿日期：2001-03-04