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1、Water Science and Technology 净水厂污泥处理概述 中国城市规划设计研究院水系统规划设计所常魁莫罹 啊 综述国内外净水厂污泥处理发展状况，总结净水厂污泥量计算常用公式及我国净水厂排泥水处理和污 泥处置常用工艺，提出城市给水工程专项规划中要对净水厂污泥处理进行适当考虑，对于实现给水系统节 能减排，节约水资源，实现城市水环境系统可持续发展具有重要意义。 墨团 净水厂；污泥；污泥量计算；给水工程规划 由于净水厂产生的污泥对环境造成的危害性相对较小净 水厂污泥处理容易被忽略大多数净水厂将污泥直接排入附近水 体，部分不存在适宜受纳水体的水厂才考虑进行污泥处理。自来 水厂沉淀池排
2、泥水和滤池反冲洗水等自用水水量一般约占水厂总 净水量的47，如果将污泥直接排放势必造成能耗的损失 与水资源的浪费。因此，净水厂排泥水处理和污泥处置对于实现 给水系统节能减排，节约水资源实现城市水环境系统可持续发 展具有重要意义。 一 国内外净水厂污泥处理发展概况 虽然污泥处理已有上百年的发展历史，但净水厂污泥处理 却始于20世纪6O年代，仅有几十年的发展历史。日本于1975年6 月颁布了水质污浊防治法，规定设有沉淀池和滤池的自来水 厂其排水必须经处理至符合水质排放标准才能排出从法律上 规定了自来水厂必须进行排泥水处理。1978年末日本有关部门 对世界各国已设置污水和污泥处理系统的363个自来水
3、厂中污泥 的脱水方法进行了调查，调查结果如表1所示。美国、日本和欧洲 等国的较大规模自来水厂，一般均配置有较完善的、自动化程度 表1净水厂污泥脱水方法调查表 高的排泥水处理和污泥处置设施，而离心机脱水、加压过滤脱水 等机械脱水方法更是得到了普遍应用。欧洲许多国家的自来水厂 经过浓缩和脱水处理的污泥量，占全部自来水厂污泥量的70：日 本自来水厂经过浓缩和脱水处理的污泥量，占全部自来水厂污泥 量的80以上。 我国的净水厂排泥水处理和污泥处置工作于2O世纪8O年代被 正式提到议事日程。1996年1998年，研究人员对上海市阂行 水厂一车间内排泥水进行了一系列现场的排泥水浓缩和脱水处理 等试验研究工作
4、，取得了较好的成果。然而，随着经济的发展和国 家对环境保护日益重视国内部分水厂开始建设污泥处理项目 1996年1998年，石家庄市润石水厂、北京市第九水厂和上海 市闵行水厂建成污泥处理工程并投入运行：2001年深圳梅林水 厂污泥处置工程建成并投入运行。 室外给水设计规范 (GB 500132006)增加了净水厂排泥水处理内容对净水厂排泥水 处理的工艺流程污泥调节、浓缩、脱水以及泥饼处置和利用等 进行明确规定，并且规定净水厂排泥水处理后排入河道、沟渠等 天然水体的水质应符合现行国家标准污水综合排放标准。有 关净水厂污泥处理工程国内尚无其它明确的规范和设计标准而 今后我国将在净水厂陆续建设污泥处理
5、设施为此研究净水厂产 水厂规模 50万m。d 利用率 厂 数 利用率 合计厂数 总利用率 脱水方法 厂数(座) 利用率() 厂数(座) 利用率() 厂数(座) 利用率() 厂数(座) (座) () () (座) () 天然千化 7 50 94 43 19 31 8 15 O O 128 35 真空过滤 0 0 6 3 2 3 1 2 1 8 1O 3 加压过滤 3 21 40 18 25 42 66 57 10 76 111 31 冰冻解冻 1 7 12 6 4 7 1 2 0 0 18 5 离心机脱水 1 7 15 7 3 5 2 3 0 0 21 6 造粒脱水 0 0 3 1 1 2 6
6、10 2 16 12 3 排入其他水厂 O O 16 7 3 5 3 5 0 0 22 6 排入下水道 1 7 1O 5 1 2 3 5 0 0 15 4 其他 7 22 10 2 3 1 2 0 O 26 7 合计 14 218 60 58 3 363 注： 利用率系指采用某种脱水方法的给水厂占该规模给水厂总数的百分数； 总利用率系指采用某种脱水方法的给水厂占总调查给水厂数的百分数。 泥量及有关设计参数是必要的。 净水厂污泥量计算方法 污泥量的产生受多种因素影响 如原水浊度、净水过程中 采用的药剂品种和投加量、净水工艺和排泥方式等。目前干泥量 计算公式较多，分别为日本水道协会、美国Cornw
7、ell大学、英国 水研究中心出版的污泥处理指南以及室外给水设计规范 (GB 500132006)等公式。 1日本水道协会污泥量计算公式 TDS=Q(TE1+AX E2)1O6 TDS一干污泥量(t，d) Q一原水流量(m。，d) T_一设计采用的原水浊度(NTU) E，浊度与SS的换算系数 A一铝盐混凝剂加注率(以AI O。计) E2_AI2O3与AI(OH)3的换算系数，取153 2 美国污泥量计算公式 在采用铝盐作混凝剂时：TDS=Q(O44AI+SS+B)10 在采用铁盐作混凝剂时：TDS=Q(16Fe+SS+B)1O 在以除浊除色为主要目的的净水长，其干泥量可按下述公式 进行计算： 用
8、铝盐：TDS=Q(TE1+O2C+153A+B)1O。6 用铁盐：TDS=Q(TE1+02C+19F+B)10。6 SS原水中悬浮固体 B一水处理过程中投加的其它添加剂，如粘土或粉末活性炭 等 C一所去除的色度(度) A一铝盐的投加率(以Al2o。计mgL) F一铁盐的投加率(以Fe 计mgL) 3、英国水研究中心出版的污泥处理指南)污泥量计算公 式 TDS=Q(SS+02C+153A+19F) SS一所去除的原水中的悬浮固体(mgL) C一所去除的色度(度) A_一铝盐的投加率(以Al2o3计mgL) F铁盐的投加率(以Fe2 计mgL) 4 我国室外给水设计规范)中污泥量计算公式 根据室外
9、给水设计规范规定净水厂排泥水处理系统设 计处理的干泥量可按下列公式计算： TDS=(K1C0+K2D)Q10 C0一原水浊度设计取值(NTU)； K1一原水浊度单位NTU与悬浮物SS单位mgL的换算系数 应 经过实测确定； D一药剂投加量(mgL)； K 一药剂转化成泥量的系数； 原水浊度和悬浮固体含量均可用来表征原水中含泥量的多 少净水厂通常只有浊度指标。 原水浊度和悬浮固体含量线性回归关系如下： SS=I76T+49 (1) 式中SS一原水的悬浮固体含量，mgL 丁一原水浊度，NTU 回归分析中相关系数R2=098I相关性很好。 三 污泥处理的主要工艺流程 1 净水厂污泥主要来源 根据净水
10、厂生产工艺，净水厂污泥主要来源于生产排水和生 产排泥。生产排水来自滤池反冲洗排水，生产排泥由反应沉淀池 排泥产生。滤池反冲洗排泥水量较大(约占产水量的35一5)、 泥的含水率较高(999左右)，如果将其集中于排水池静置后大部 分可以回流且沉泥较少：沉淀池排泥水约占产水量的15-2，含水 率相对较低(997左右)，可将这部分排泥水收集干排泥池均和后 再进入浓缩池，通过静沉其含水率一般为99左右。 2净水厂污泥处理工艺 由于污泥具有较强的亲水性，对污泥浓缩后才能进行干化。 目前国内外较成熟的污泥处理工艺有以下四种： (1)浓缩并冷冻。 (2)浓缩并散布于干化床。 (3)浓缩 并通过真空过滤机、带式
11、压滤机或离心机脱水干化。 (4)通过酸 化污泥，回收絮凝剂用真空过滤机、压滤机或离心机处理中和 后的污泥。 目前，我国多采用第三种污泥处理工艺，采用物理化学处理 方法。主要包含以下三种工艺流程。 流程1： 流程2 流程3 混饼外遥 J 圈嘲一 H赫 H 黜I 回 L压 悃 混饼外运 3，污泥资源再利用需求 有关资料显示，目前中国大约有45的污泥用作农业利用， 344的污泥进行土地填埋，污泥绿化和焚烧各约占35。由 (下转76页) Water Science and Technology 加之桥管处的管位大幅度被抬高，使得管道内损失了部分压力 流速下降，因此为获得较好的冲洗效果不得不加大水源管道
12、的水 压来确保所冲洗管道的流速，但是现场无法对冲洗水源管道进行 加压。因此本次工程不宜使用传统冲洗方式进行冲洗。 虽然此次冲洗管道口径较大，达到了人工进入管道进行操作 的要求 但是桥管的存在使得管位落差较大 走位较陡部分管 段人工无法到达。加之工程期间时值酷暑，管内温度较高。冲洗 管道长度偏长管内空气相对稀薄。因此，此工程工作环境较为 恶劣，不适宜使用人工冲洗方式进行冲洗。 此次管道口径较大，管位落差大弯管角度较大，已论证不 适宜进行传统及人工冲洗加之工程周边地势较为开阔，排水条 件极好综合这些现场情况拟对此管道进行气水脉冲冲洗方式 进行冲洗。 四、冲洗结果与比较 通过安装于DN600排水管上
13、的流量计得知，此次冲水共消耗 2000m。水，时间为2JJ时，平均流速约为018ms。水量为所冲洗 管道满管体积137Om。的146倍。 以往在使用传统冲洗法且使用同一水源对此次DN1400管 道相邻的DN1400管道进行冲洗中消耗了1O倍于管道满贯体积的 水量冲洗时间为2064,时，冲洗流速为12ms。 因此可推断，气水脉冲冲洗方式消耗水量与冲洗流速分别是传 统冲洗方式的146与15两者在冲洗时间上大致相当。可以从 这些数据上看出此工程冲洗中气水脉冲冲洗方式明显效率较高。 五、结论 由于实际工作条件千差万别。因此需根据现场实际情况来选 择较为合适的冲洗方式来完成冲洗。 传统冲洗方式适用于管线
14、长度较短管道口径较小，无弯转 角度的管道。此方法在技术上要求较低 仅需管网内自然压力的 水冲洗即可 几乎无需准备工作具有较强的应急能力。但是该 方法耗水量较大，同时需要较好的排水条件。 人工冲洗方式仅适用于管位落差较小且无较大弯转角度的大 口径管道，管道长度不宜过长，应选在气候较为适宜时进行。该 冲洗方式对排水要求较小，能够在使用极少水量的情况下对管道 完成冲洗。 气水脉冲；中水方法适用于管线长度较长，管道口径较大，弯 管较多的管道。此方法耗水量较少，对管网冲洗水流的流速要求 较低能够完成诸如小管冲大管这类传统冲洗方式所很难完成的 工程。但是此方法为高压操作，应当做好相关人员的安全工作。 由于
15、排水口处排出的气流具有较强的冲力，可能会带出较多管内 的杂质因此需在排水口处设置一定范围的缓冲带，以免人员遭 到误伤。固 参考文献： 1】赵洪宾，何文杰，韩宏大，周建华，郑毅 我国 供水管网实现区域管理的思路中国给水排水2001年， 第l7卷(第9期)：60-62 【2】赵志领，赵洪宾，何文杰，阴沛军，韩宏大，吴晨 光 城市给水管网水质安全保障研究哈尔滨商业大学 学报(自然科学版)2006年，第6期 【3】关平，张艳斌 供水管线使用气压脉冲冲洗技 术 黑龙江水利科技2005年，第33卷(第4期)；83 4】姚慧健，赵勇，邢雯雯，李万才，鲍跃武 给水 管道工程加气冲洗方案探讨)给水排水2010年
16、，第36卷 (第7期)：109-ii1 (上接73页) 于我国城市众多 每天产生污泥量巨大，因此需要对净水厂污泥进 行资源再利用。目前，国内主要的污水资源化途径主要包括：污泥 堆肥 污泥燃料化、污泥的建材利用以及污泥制动物饲料等。 四 结论 随着经济的发展和人口的不断增长近几十年来，城市自来水 厂的数量和规模显著增多和扩大净水厂排泥水处理和污泥处置 于实现给水系统节能减排，节约水资源，实现城市水环境系统可 持续发展具有重要意义。城市给水工程规划过程要对城市净水厂 污泥进行统筹考虑，最大程度降低净水厂污泥排放对城市水环境 系统带来的负面影响。国 注：本文得到国家重大水专项“城市供水系统规划 调控技术研究与示范”课题(编号：2008ZX07420-006) 和“沿
