杭州七格污水处理厂二期污泥处理处置设计
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作者: 任春梅
摘要：本文作者对杭州七格污水处理厂二期污泥处理处置的设计情况进行了介绍。
关键词：污水污泥；污泥处理处置；浓缩脱水；高温好氧堆肥
中图分类号：X703文献标识码：A
前言。目前的污水处理厂几乎都对污泥进行了脱水处理，在含水率小于80%之后外运填埋，但大量的脱水污泥依然是污水处理厂的沉重负担，特别是大型污水处理厂，每天用数十辆大卡车拉运污泥，耗费人力物力，同时还得支付污泥堆放的占地费和排污费，更为重要的是对环境造成危害（或潜在危害）。大量的污泥不加处理直接堆放或还田，会造成蚊蝇滋生，臭气横溢，疾病流行，严重污染环境，影响人畜健康。但同时污水污泥中含有较高量的有机质及氮磷养分，适合植物生长，如将污水污泥进行稳定化、无害化处理，制备成有机肥料，则能变废为宝，既节约资源，又保护环境。
1．工程概况
杭州七格污水处理厂二期规模20万m3/d，采用城市污水-粗格栅-污水提升泵房-中格栅-沉砂池-细格栅-初沉池-A2O生化池-终沉池-紫外线消毒渠、出水泵房-出水井-钱塘江。由于污水处理过程中大部分污染物质转化成污泥。生污泥含水率高、有机物含量较高，不稳定，还含有致病菌和寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。因此，必须对污泥进行处理和处置。
2、污泥浓缩脱水工艺的选择：
污泥浓缩有重力浓缩、气浮浓缩和机械浓缩三种。本工程采用了生物强化脱氮除磷工艺，采用重力浓缩会出现污泥中磷的释放，需要设置专门的除磷池，从而使系统复杂化；重力浓缩效率低、占地面积大。《室外排水设计规划》（GB 50014－2006）第7.2.3条规定"当采用生物除磷工艺进行污水处理时，不应采用重力浓缩"。
采用气浮浓缩虽然较重力浓缩效率高，磷的释放风险小，但其运行费用太高，臭味很大，《室外排水设计规划》（GB 50014－2006）中未作推荐，实际运行也很少。因此，在本工程设计中不考虑重力和气浮浓缩，而采用机械浓缩脱水方案。
机械浓缩脱水有完全分离的浓缩机和脱水机，也有浓缩脱水一体机，分离的浓缩机目前应用较多的是转筛浓缩机，因设备比较庞大，占地面积太大，而且国内尚无生产，必须引进，设备费用高，设计中从占地、投资等多方面综合考虑，不考虑分体式的浓缩机和脱水机，采用浓缩脱水一体机。
浓缩脱水一体机有离心式浓缩脱水一体机和带式浓缩脱水一体机，两种机械比较带式压滤机脱水效率高，能源省，但易损件多，故障较多，卫生条件亦差，设备台数多，费用较高。离心脱水机结构紧凑，附属设备少，在密闭状况下运行，卫生条件好，能长期自动连续运行，脱水效率也比带机略高，而且有国产优质产品供选择，因此设计中推荐采用离心浓缩脱水一体机。
3、污泥处置工艺的选择
从世界范围看，城市污泥的处置方法有焚烧、填埋、堆肥和投海等多种形式，而其中污泥农用是主要方法之一。通过较为简便的无害化技术，对处理后的城市污泥进行农业利用，具有经济、简便、可资源化等优点，得到许多国家的广泛重视，是目前呼声最高的处理途径。我国在北京、天津、唐山、太原、深圳、大连、石家庄、淄博、秦皇岛及徐州等城市，进行污泥高温堆肥、干燥制肥等方面的研究，也取得了工艺技术方面的初步成果，本工程结合杭州市的经济情况及国内外的污泥处置现状，采用高温好氧堆肥技术对脱水后的污泥进行无害化处理。
高温好氧堆肥技术是利用生物能，将污泥彻底熟化降解的高效生化反应过程。其主要技术特点是充分利用生物能，节约能耗，化害为利，无二次污染。污泥中有机物在氧化作用下与好氧菌充分反应，放出热量，使堆肥物料自然产生高温，无论室外温度如何，均能保持60℃以上的高温。这种生化反应过程不需施加任何燃料。生物能使小分子有机物分解，大分子有机物降解稳定化，生成有机肥料还能脱水使物料干燥。好氧发酵过程不产生甲烷等厌氧气体，产生较小的臭味，由于持续高温，杀死病原体和杂草种子，彻底使污泥无害化。采用特殊添加物使污泥中重金属在碱性介质作用下稳定化、无害化。
4、污泥处理处置工艺流程
污泥处理处置工艺流程如下：初沉污泥、剩余污泥-贮泥池-进料泵-污泥浓缩脱水一体机-泥饼泵-污泥料仓（一期已建）-污泥堆肥车间（高温好氧堆肥）-外运
5、产生污泥量估算
污水中悬浮物质含量越多、溶解性污染浓度越高、污水的净化率越高，其产泥量也就越多。由于进水水质及处理效率在不断变化，同时规范公式中一些参数的取值范围较宽，因此污泥产生量是难以精确计算的。在实际工程中一般都是根据实验数据或者根据相似污水处理厂每万吨污水产生污泥量的经验数据来估算。
七格污水处理厂因为一期已建，二期采用的水处理工艺与一期基本一致，因此二期污泥量根据一期的污泥量进行折算：二期初沉污泥约22吨/d，生化污泥约25吨/d。
6、污泥处理构筑物设计
根据建设方的要求，污泥处理构筑物设计考虑一定富裕，二期新建污泥处理构筑物按每天处理70吨干泥考虑，其中初沉污泥约40t/d，生化污泥约30t/d。
6.1、贮泥池
（1）功能：暂存污泥，是初沉污泥和剩余污泥进浓缩脱水机前的缓冲池，池内设潜水搅拌机，避免污泥沉积，同时具有调质的作用。贮泥池上盖轻质活动盖板，避免臭气外溢。（2）设计参数：初沉污泥约40t.ds/d，含水率97%；生化污泥约30t.ds/d，含水率99.4~99.2%。湿污泥体积：V =5083~6333m3/d，混合污泥浓度1.1~1.2%。贮泥池每格有效尺寸：LxBxH=4.5x4.5x4.5m，其中有效水深4.0m，共2格。贮泥时间：HRT＝37~46 min。每格池内设潜水搅拌机，N=3.3KW。
6.2、污泥浓缩脱水间
（1）功能：将污水处理过程中产生的污泥进行浓缩、脱水，降低含水率，便于污泥运输和最终处置。（2）主要设计参数：干泥量70吨/d。需浓缩脱水污泥量：5083~6333m3/d，混合污泥浓度1.1~1.2%。浓缩脱水后污泥量：318~350 m3/d，含水率78~80%。絮凝剂（PAM）投加量：3～5kg/T.ds；浓缩脱水机按每天24 h运行。设浓缩脱水间一座，为节省占地，浓缩脱水间分两层，平面尺寸33.6x12m(不含变配电部分)，一层布置加药装置、进料系统、絮凝剂堆场和泥饼输送系统，二层布置浓缩脱水系统。
A、污泥进料系统
需脱水的污泥经污泥切割机切碎杂质和长纤维，由污泥进料泵（变频无级可调）进料，通过电磁流量计计量后与0.1～0.15%PAM混合生成矾花进入离心机进行污泥浓缩脱水，以达到最佳污泥进料量。
B、絮凝剂投配系统
在粉剂储罐内粉剂PAM通过计量喂料器计量后，均匀进入射流斗，与水混合，由射流泵加入搅拌筒，配制成浓度为0.3～0.5%水溶液，经搅拌，充分溶解后，放入储箱备用。
加药泵（变频无级可调）根据工艺所需流量通过加药电磁流量计计量与稀释水混合，稀释到0.1～0.15%浓度，供污泥脱水用。
C、泥饼输送系统
经脱水机脱水后清液排放，脱水后泥饼由无轴螺旋输送机输送到泥饼泵的料斗，再通过泥饼泵泵入一期已建的污泥料仓。
（3）主要设备
污泥切割机，Q = 15~75 m3/h，N = 4kW。5台，4用1备。污泥进料泵，Q = 15~75 m3/h，H = 0.3MPa，N = 15kW。5台，4用1备。絮凝剂制备装置，19kg/h（粉剂），2台，初次稀释浓度0.5%。药剂计量泵，Q = 0.1~1.5 m3/h，H = 0.4MPa，N =0.75kW。5台，4用1备。
卧式螺旋卸料沉降离心机，Q = 30～70m3/h或最大干泥量840kg/h
电机功率：主机：45kw；液压电机功率：18.5kw。5台，4用1备。
污泥无轴螺旋输送器(倾斜），Q = 10 m3/h，2台
污泥无轴螺旋输送器(水平），Q = 10 m3/h，1台
泥饼输送泵(含控制柜，动力包及其他附件），Q = 20 m3/h，80bar，
N = 75kW，1台
6.3、冲洗水池
（1）功能。储存浓缩脱水机停机前的冲洗水量。（2）主要参数。有效容积按大于1台脱水机的冲洗水量考虑。。冲洗水池有效尺寸:LxBxH水深=3.2x2.0x1.8m，1座。（3）主要设备。冲洗水泵：2台，1用1备，Q = 15 m3/h，H = 30m，N = 3KW，设在冲洗水池旁，为自吸泵。
7、污泥处置构筑物设计
本工程的污泥处置构筑物即为污泥堆肥车间。采用高温好氧堆肥技术，利用生物能，将污泥彻底熟化降解。机械脱水后进入污泥料仓中的污泥，通过泥饼泵进入污泥料斗，料斗下有多螺旋污泥输送机，保证定量输送污泥进入污泥专用混料机，然后与粉煤灰、回填料、除臭剂经过初混机混合以后，物料通过布料机均匀输送到卧式发酵仓内，在发酵仓内强制通风使物料充分好氧发酵，同时通过翻堆机搅拌使其均匀发酵并且推动物料向前运动。好氧发酵过程通过好氧性微生物的生物代谢作用，使污泥中有机物转化成富含植物营养物的腐殖质，反应的最终代谢物是CO2、H2O和热量，大量热量使物料维持持续高温，降低物料的含水率，有效地去除病原体、寄生虫卵和杂草种子，使污泥达到减量化、稳定化、无害化、资源化目的。
堆肥车间设计处理能力为200吨脱水污泥/d。根据功能不同分成发酵车间和混料车间。为了便于布料，将混料车间设在发酵车间的中间。
7.1、混料车间
对机械脱水后污泥（含水率80%），通过多螺旋污泥输送机，保证定量输送污泥然后与回填物料、粉煤灰、除臭剂混合，通过布料机把混合物料均匀分布在发酵仓内。主要包括：多螺旋污泥输送机、混料机、物料料斗、布料机、储料斗和一些输送设备等。
7.2、污泥发酵车间
污泥发酵车间内设快速发酵仓16个，LxBxH=36x5.22x2.32m, 仓底铺设平面列管式曝气装置。污泥堆肥车间为封闭厂房，发酵仓为钢筋混凝土结构，发酵车间内设翻堆机运行轨道。脱水污泥及返送物料经初混机混合后，由皮带输送机送入发酵仓进行好氧发酵，翻堆机定期将物料翻堆并使其从发酵仓入口向出口移动，完成发酵后的堆肥经装载机运出。二座发酵仓共设一台链条式翻堆机，利用转仓机使翻堆机在发酵仓之间移动。污泥发酵间内还有曝气阀门、流量计等附属设施。仓顶铺设抽臭气的管路，曝气产生的臭气（主要为氨气）由风机抽走进入生物滤池处理，达标排放。
8、结语
污泥处理处置问题一直是大家比较关注也比较有难度的问题，希望本文能给同行也借鉴。
参考文献
[1]白龙港一级强化污水处理污泥好氧堆肥填埋预处理研究.[学位论文]应俊辉，2007 - 华东师范大学 华东师范大学：环境科学.
[2]重庆市唐家沱污水处理厂工艺设计及其污泥的处理与处置.[期刊论文] 《给水排水》2009年8期雷晓玲，刘贤斌，叶方剑，陈文华.
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