污泥深度脫水是近幾年發(fā)展起來(lái)的應急污泥處理工藝。在污泥永久處理處置工程建成前，仍將發(fā)揮一段時(shí)間的作用。分析了某污水處理廠(chǎng)深度脫水運行情況，重點(diǎn)開(kāi)展了藥劑替代試驗，提出可用于生產(chǎn)的替代藥劑組合，實(shí)現了降本增效的目標。

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0 引言

上海于1923年建成了國內最早的城鎮污水處理廠(chǎng)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，特別是“十一五”“十二五”的大力建設，目前全市共有53座污水處理廠(chǎng)。2012年以前，上海市城鎮污水處理廠(chǎng)污泥多為簡(jiǎn)單脫水至含水率80%后填埋。隨著(zhù)“關(guān)于加強城鎮污水處理廠(chǎng)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(chǎng)的機械脫水工藝無(wú)法滿(mǎn)足環(huán)保要求。為此，2012年間，上海市興建了一批污泥應急工程，采用板框壓濾機進(jìn)行深度脫水，以衛生填埋為處置出路。全國范圍來(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。深度脫水路線(xiàn)長(cháng)期以來(lái)為上海市污水處理廠(chǎng)的穩定運行發(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%。在規劃污泥永久工程仍處于建設或前期階段，現狀污泥深度脫水仍將持續發(fā)揮作用，應急背景下該工藝路線(xiàn)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(chǎng)深度脫水為典型案例，分析了其多年來(lái)的運行情況，以及后續提高產(chǎn)能及優(yōu)化成本的試驗成果。

1 深度脫水概況

該廠(chǎng)位于浦東新區，緊鄰長(cháng)江，占地面積254 hm2，服務(wù)范圍包括閔行、徐匯、長(cháng)寧、黃浦、浦東新區等，服務(wù)面積1 255 km2。該廠(chǎng)建成于1999年，當時(shí)以預處理后排放為主，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(zhù)污水處理規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(chǎng)原先污泥處理處置以脫水后填埋為主，應政府部門(mén)要求，該廠(chǎng)于2012年10月建成了污泥深度脫水工藝，服務(wù)于本廠(chǎng)及外廠(chǎng)污泥的進(jìn)一步深度脫水后滿(mǎn)足填埋要求，運往填埋場(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2.67 km2，位于廠(chǎng)區北側圍墻內，建設規模為300 tDS/d污泥(含水率80%)，經(jīng)過(guò)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(chǎng)產(chǎn)生的污泥。根據設計，深度脫水前的污泥需加入鐵鹽和石灰作為調理劑進(jìn)行污泥性質(zhì)調理，其投加量分別為8%、20%，經(jīng)深度脫水后的污泥應滿(mǎn)足《城鎮污水處理廠(chǎng)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(chǎng)深度脫水系統主要由4部分組成：①混合調理系統。對濃縮污泥和脫水污泥進(jìn)行混合稀釋調理，調理后污泥的含水率控制在95%左右。②藥劑系統。設置FeCl3溶液儲罐和熟石灰儲罐、消解罐，通過(guò)投加泵將藥劑投加至調理池。③化學(xué)調理系統。對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)調理，改善其脫水性能。④隔膜壓濾系統。利用隔膜壓濾機的2次壓榨(低壓、高壓)作用對化學(xué)調理后的污水進(jìn)行深度脫水，使污泥的含水率降至60%以下。隔膜壓濾機共計26套，其中國產(chǎn)設備20套，進(jìn)口設備6套，單臺處理能力不小于15 tDS/d，每批次時(shí)間不大于4 h。工藝流程如圖1所示。

2 實(shí)際運行情況

2.1 主要運行數據

經(jīng)統計2013~2017年運行數據(見(jiàn)圖2)，該深度脫水系統實(shí)際處理量與設計規模相近，隨著(zhù)運行經(jīng)驗的積累、設施設備改造的投入，實(shí)際處理量呈現逐漸提高的趨勢。

由于污泥性質(zhì)隨著(zhù)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(jiàn)圖3)，年平均處理污泥量為283 tDS/d，FeCl3投加率11.8%，石灰投加率30.3%。分析該廠(chǎng)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，石灰投加率基本穩定低于30%。9月期間，深度脫水系統卸料、調理分組清淤檢修，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(wèn)題

盡管日平均處理量已逐年提高，基本達到設計值，但藥劑投加量仍遠高于設計值。實(shí)際運行表明，一旦藥劑投加量降低，極易導致進(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：污泥調理過(guò)程中添加大量的石灰及FeCl3，對設施設備造成嚴重的腐蝕磨損;添加的藥劑全部轉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)現場(chǎng)環(huán)境石灰粉塵四溢，設備磨損嚴重，對職工職業(yè)健康危害極大;調理后的污泥pH高達11～12，導致大量的氨氣在調理區、壓濾車(chē)間散發(fā)，臭氣問(wèn)題嚴重影響操作空間作業(yè)人員安全。此外，隨著(zhù)該廠(chǎng)污水處理量的不斷攀升，污泥產(chǎn)量也在不斷增長(cháng)，急需污泥深度脫水提高產(chǎn)能應對增長(cháng)的污泥。

3 優(yōu)化改進(jìn)試驗及結果分析

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，以應對污泥處理量增長(cháng)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規模較大、影響范圍廣，優(yōu)化改進(jìn)試驗宜穩妥開(kāi)展，試驗過(guò)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)運行結果。

編輯：王媛媛