北京市第九水厂污泥处理运行介绍

北京市第九水厂污泥处理运行介绍

摘要：简要介绍了北京市第九水厂污泥处理工艺流程，小型、中型模拟工艺试验及生产运行情况。生产运行结果验证了模拟试验的结论。2002年12月，九厂日均处理污泥量17822m3，回收利用上清液15848m3/d，可节约水资源费16.18元/1000m3，相应污泥处理费用为5.26元/1000m3。

关键字：污泥处理浓缩脱上清液北京市第九九水厂(九厂)供水能力150万m3/d，分三期建建成，每期各各50万m3/d。其污泥处处理厂主体工工程随九厂二二期工程同步步建设，于1997年6月建成投产产。并且随着着九厂三期1999年7月正式通水水，与三期工工程配套的污污泥处理厂设设备安装也于于2000年5月完工，从从而实现了与与九厂日供水水量150万m3相适应的污污泥处理规模模。1九厂污泥处处理工艺流程程及主要构筑筑物1.1工艺流流程九厂原水取取自北京市区区东北部的密密云水库和怀怀柔水库，输输水管道全长长75km。净配水厂厂采用常规净净水工艺加颗颗粒活性炭吸吸附。沉淀池池形式一期为为机械加速澄澄清池，二三三期为侧向流流波形斜板沉沉淀池；滤池池一期采用虹虹吸滤池，二二三期采用厚厚滤床均质滤滤料滤池。九厂污泥处处理厂的处理理对象为净水水厂机械加速速澄清池、反反应沉淀池排排泥和滤池反反冲洗产生的的污泥。净水水厂产生的污污泥经一根DN=8000的进泥管后后，重力流入入配泥井，再再分由三根DN=3300的输泥管重重力输送至污污泥处理厂排排泥池。排泥泥池上清液经经提升泵房提提升均匀回流流至水厂回流流泵房，最终终回至原水混混合池重复利利用。排泥池池底部出泥经经泵提升至浓浓缩池，浓缩缩池底泥自流流入脱水机房房，经脱水机机压榨脱水制制成泥饼外运运。污泥处理理工艺流程见见图1。1.2主要构构筑物1.2.1排排泥池排泥池的作作用一方面对对净水厂的间间断来泥起到到调节作用，另另一方面回收收上清液，对对污泥起到一一定的浓缩、储储存作用。池池型采用上方方下圆形辐流流式排泥池，单池尺尺寸24m×24mm，池有效水水深4.5m，并设浮动动槽收集上清清液，设中心心悬挂式刮泥泥机将泥刮至至中心。

图1污泥处理理厂工艺流程程1.2.2浓浓缩池浓缩池的功功能是对调节节后的泥水进进一步浓缩，以以提高机械脱脱水效率，缩缩小脱水机容容量。由于给给水污泥亲水水性很强，污污泥必须具备备一定的浓度度才能得到较较好的脱水效效果，浓缩池池是污泥处理理过程中的核核心部分，其其底流浓度将将直接影响污污泥脱水的效效果。在高浊浊度和脱水机机停机时段，浓浓缩池还应起起到储留污泥泥的作用。池池型采用中心心进泥辐流式式重力浓缩池池，单池尺寸寸24m××24m，池有效水水深4.5m，设中心驱驱动式刮泥机机，并带有垂垂直栅条，可可以加速压缩缩沉淀过程。为为提高浓缩效效果，在浓缩缩池进口污泥泥提升泵前，预预留高分子助助凝剂（PAM）加药口以以作备用。1.2.3脱脱水机房脱水的目的的是进一步降降低污泥的含含水率，以利利于泥饼的搬搬运和最终处处置。主要设设备采用英国国的EDWARRDS&JONESS公司隔膜挤挤压全自动板板框压滤机2台，进泥加加絮凝剂后由由投料泵输入入压滤机，脱脱水后泥饼外外运。隔膜挤挤压板框压滤滤机脱水的工工作原理是对对密闭板框内内的污泥进行行高压挤压，使使滤液通过滤滤布排出，固固态颗粒被截截留下来，以以达到满意的的固液分离效效果。板框压压滤机板框尺尺寸1.5mm×1.5m，泥饼厚度30mm，泥饼含水水率应不大于于70%，便于运输输，滤框（泥泥饼）数量130块/台，运行压压力1.0MMPa，要求进泥泥含固率2%。2污泥处理试试验情况由于九厂污污泥处理投产产前国内给水水厂尚无成功功应用的先例例，仅就脱水水机械的选择择及污泥再利利用进行了一一些探索。同同时国内也没没有明确的规规范和设计标标准，该工程程设计主要参参照日本水道道协会编写的的《净水厂排排水处理设计计》，未经过过任何试验验验证，对于九九厂低温低浊浊原水产生的的以混凝污泥泥为主的亲水水性污泥，排排泥池、浓缩缩池能否实现现预设功能，浓浓缩池底泥含含固率能否达达到2%，脱水机能能否顺利压出出泥饼，应该该选取何种高高分子药剂以以帮助实现浓浓缩稠化、脱脱水功能，人人们心中不免免存在许多疑疑问。针对上面具具体问题，对对九厂污泥的的泥质泥量进进行了调查，模模拟实际工艺艺流程开展了了小型、中型型试验，最后后通过生产运运行加以验证证。2.1污泥性性质调查九厂原水取取自密云、怀怀柔水库。除除暴雨季节外外，原水浊度度常年在5NTU以下，经常常为1～2NTU。原水中主主要投加聚合合氯化铝和三三氯化铁作为为水处理药剂剂，使得水处处理过程中的的排泥压缩性性、脱水性不不佳，难以处处理。

图2全厂各处处泥量对比情情况九厂污泥由由一期机械加加速澄清池排排泥、二期反反应沉淀池排排泥、回流水水池沉泥三处处污泥汇集而而成。其中一一期排泥结构构松散，易发发生上浮，呈呈红棕色；二二期排泥，沉沉降性能良好好，沉降颗粒粒细密，呈棕棕黄色；回流流排泥，比较较粘稠，呈黑黑黄色。各处处泥量对比情情况见图2，混合污泥泥性质见表1，全厂泥量量统计见图3。表1混混合污泥性质质项目混合污泥原水pH7.14～7..9907.60～8..000浊度/NTU100～30000.71～1..661含泥量/mg//LL

(相当于含水水率/%)200～9000

((99.911～99.988)ζ电位/mV-20.13-10.80Fe2O32((%%)34.4Al2O32((%%)13.47

图3排泥量统统计2.2模拟排排泥池和浓缩缩池试验，验验证浓缩底泥泥含固率利用量筒静静沉试验模拟拟排泥池、浓浓缩池小型试试验。利用沉沉降柱静沉试试验及动态沉沉降试验模拟拟浓缩池中型型试验。试验验数据见表2。在动态模模拟浓缩池中中，经过128h，即5.33天的动态沉降降，底泥含泥泥量可达2.2%。表2沉沉降试验数据据项目试验污泥浓度

((mmg/L))不同沉淀时间沉沉后后底泥含泥量(时时间间)(％)量筒静

沉小试模拟排泥池

模拟拟浓浓缩池

模拟浓浓缩池加药药混混凝200～9000

55000～7000

50000～7000(24h)00..3～0.755

(24hh)1.0～1.6

(244h)11..2～1.9沉降柱中试静态模拟浓缩池池

动动态模拟浓浓缩缩池5000

380000～6800(24h)11..3(72hh)1.88

(128hh)2.22在污泥处理理车间的实际际运行中，浓浓缩池刮泥机机设置了垂直直栅条搅拌，可可以加速压缩缩沉淀过程，加加上池深较大大，沉淀路径径长，其浓缩缩沉降效果应应远优于中试试沉降柱。2.3小型压压缩率试验优优选脱水药剂剂试验装置见见图4，将备选药药剂等量加入入泥样中，搅搅拌均匀后，倒倒入5.5ccm布氏漏斗(内置玻璃纤纤维滤纸)，开启真空空泵及闸阀，控控制抽滤时间间持续10miin，抽滤过程程中注意保持持漏斗内泥面面高度恒定。通通过比较投加加不同药剂，滤滤过水体积的的变化，选择择脱水性能优优良且价格低低廉者作为优优选脱水药剂剂。试验结果果见表3。

图4压缩率试试验装置表3药药剂脱水性能能比较投加药剂空白7#(阳)6#(阴)9#(阳)4#(阴)滤液体积(mLL))16.831244446价格(万元/tt)5.53.52.2～2.55((25%)3.5注：原泥含固固率2.29％，抽滤时时间10miin，投药率2‰。比较表33中几种药剂剂，可以得出出4#药剂效果较较优且价格相相对便宜。同同样采用上述述试验方法，比比较4#药剂在不同同投量下的脱脱水效果，优优选加药量，结结果见图5。

图544#药剂药量选选择曲线试验得出：：在污泥含固固率达到2％以上时，4#药剂的适宜宜投配率为2.5‰；而污泥含含固率2％以下时，其其适宜投配率率为2‰。2.4小试模模拟浓缩池优优选浓缩药剂剂及药量配比比根据厂家推推荐和类似用用户使用情况况，选取8种药剂进行行对比试验，其其中5种为阳离子子型，3种为阴离子子型药剂(见图6)。在量筒静静沉试验中，将将加入待选药药剂的泥样快快速注入1L量筒，比较较静沉的效果果(见图7和图8)。按照沉降速速度快，沉降降效果优，底底泥浓度高，投加药量低的原则，选出6#药剂和4#药剂作为试验的首选药剂。而其中加入6#药剂静沉一段时间后，污泥上浮严重，故略去不计。

图6药剂价格格比较

图7投加浓缩缩药剂沉后对对比

图8浓缩药剂剂优选曲线对4#药药剂配制储备备液质量分数数1％，使用液液质量分数1‰，采用不同同药量分组平平行试验，结结果见图9，适宜加药药量为1.8mmg/L。

图94#药药剂药量选择择曲线聚丙烯酰胺胺的使用效果果在水解时比比未被水解的的好，生产中中应尽量采用用水解体。其其水解比通过过试验求得。将4#药药剂配制成0.05‰，0.1‰，1‰，1.5‰四种不同质质量分数的溶溶液，放置一一天待溶液完完全溶解均匀匀后，以相同同的固体投加加量加注到1L浓缩污泥中中，进行模拟拟浓缩池量筒筒静沉平行试试验，观察投投加不同浓度度的药剂对污污泥沉降的影影响。试验结结果见图10。

图10投加不不同质量分数数药剂的污泥泥沉降曲线从图10可可以看出，投投加药剂浓度度越低，初始始沉降性能越越好。但在沉沉降700mmin时，投加药药剂质量分数数0.05‰，0.1‰与质量分数1‰的污泥沉降降效果已基本本接近。经24h沉降后，投投药质量分数数1‰的污泥沉降降效果最佳。可可以认为，使使用液质量分分数1‰时，4#药剂的水解解效果最好。2.5模拟板板框压滤机试试验试验装置见见图11。进料桶内内放置加药搅搅拌后的浓缩缩污泥，将滤滤板配好滤布布(压滤前预先先浸湿)，放置整齐齐。转动螺杆杆推动压紧板板压紧滤板，压压紧程度以通通入物料不发发生泄漏为宜宜。启动齿轮轮泵，开始压压滤,调节压滤机机的进料压力力保持在0.3MMPa左右。压滤滤结束后，反反向转动螺杆杆，松开压紧紧板拉开滤板板，取出滤板板间的泥饼，测测定其含泥量量及有机物含含量。试验结结果见表4和图12。

图11压滤试试验装置示意意压力控制在在0.3～0.35MPa，含固率范范围1.7%～3.6％的污泥，经经过4～10h的压滤过程程，均可顺利利压制出泥饼饼，所得泥饼饼含固率24.7%～31.1％，泥饼中中有机物含量量为37.833%～42.666％；随着压压滤时间的延延长，泥饼含含固率开始阶阶段呈现显著增加的趋趋势，直到接接近某个极限限值后，不再再有明显增加加；而且进泥泥含固率越高高，压滤时间间越短。并且且在较优加药药率(即进泥含固固率为2％以上时，4#药剂投加率2.5‰)下，压滤时时间较短。

图12压滤时时间与泥饼含含固率关系表4压滤时间间比较项目进泥含固率(%%))加药率(%)压滤时间(h))泥饼含固率(%%))不同进泥含固率率2.5～2.66

33.5～3.62.5

2.58.05

5.887726.40

277..7～29.5不同加药量2.6

2.5～～22.61.3

2.58.8

4.05524.7

25..37低含固率污泥1.7～1.992.010.031.12.6高分子子有机物单体体分析根据我国卫卫生部2001年《生活饮饮用水卫生规规范》生活饮饮用水水质非非常规检验项项目中，丙烯烯酰胺限值为为0.00005mgg/L。因此，委委托核工业北北京化工冶金金研究院有机机所对PAM药剂，小型型静态模拟浓浓缩池上清液液及模拟板框框压滤机试验验滤出液进行行丙烯酰胺残残余单体分析析。样品测定定结果见表5。表5样样品中聚丙烯烯酰胺残余单单体含量比较较样品名称药1#药2#药3#药6#药4#上清液滤出液聚丙烯酰胺残余余单单体含量(mg/L))2715732<18<1<1现有分析技技术测定微量量单体丙烯酰酰胺浓度极为为困难，对于于模拟浓缩池池上清液及模模拟压滤试验验滤出液，单单体含量在其其检出限以下下，即小于1mg//L。于是假定定丙烯酰胺单单体在浓缩、脱水过程中不再有析出，则投加药剂中的单体含量是含在分离液中的最大量值。通过以下计算可得出单体丙烯酰胺浓度：A=C×aa/100(1)式中A---分离液中残残余的单体丙丙烯酰胺浓度度，mg/L；

C--高分子絮凝凝剂投加浓度度，mg/L；

a--高分子絮凝凝剂中单体丙丙烯酰胺的质质量分数，%。根据式(11)推算，4#药剂中单体体丙烯酰胺含含量为8mg//L，即a为0.00008，模拟浓缩缩池投加4#药剂浓度C为1.8mmg/L，则A1=1..8×0.00008//100=11.44×110-5mg/L模拟板框压压滤试验，投投加4#药剂质量分分数2.5‰(以干泥计)，含泥量0.02～0.06，以高值0.06估算，C=0.066×2.5‰=0.15‰=150mg/L，则A2=A1+150××0.00008/1000

=1.22144××10-3mg/L由上得出，模模拟浓缩试验验上清液中聚聚丙烯酰胺残残余单体含量量A1小于0.00005mgg/L，符合饮用用水水质要求求。而模拟板板框压滤试验验滤出液A2计算结果略略大于0.00005mgg/L。但实际应应用中，上述述分离液回用用时还要在混混合池内与大大量的排泥池池上清液以及及原水混合、稀稀释，其单体体含量可完全全符合饮用水水水质要求，保保证安全。2.7生产运运行排泥池、浓浓缩池生产运运行情况见表表6。表6九九厂污泥处理理车间运行情情况项目进泥量(m3//dd)上清液日均最高日最低日浊度(NTU))pH回收量(m3//dd)排泥池55221467614463.4～6.227.682222浓缩池330068542005.27.63排弃脱水机实际际运行，参考考每日进泥情情况，采取一一天或两天压压一次泥饼，使使用4#药剂。在进进泥含固率2.28％，投药率2.58‰下，经过一一个压滤周期期，所得泥饼饼含固率为31％。当进泥含含固率5%～6%时，制得泥泥饼含固率可可高达46%；单块泥饼饼成型尺寸1500mm×15500mm，厚约3cm，呈深棕红红色。完全验验证了前期试试验的结论。3现状运行情情况及成本分分析九厂污泥处处理车间自1997年正式运行行以来，已经经历了近6个年头。污污泥处理车间间现有操作人人员8人，三班运运行方式，每每日制泥4～6车。工艺在在原设计基础础上进行了优优化，如在进进入污泥处理理厂前的6号闸井内加加设篦子，避避免排泥池表表面有漂浮物物；将浓缩池池上清液回流流至混合池，节节约原水资源源；在浓缩池池泥水界面处处增设浓度计计，监测污泥泥浓度的变化化；在加药罐罐出口设一手手阀，便于人人工控制进泥泥过程加药。随着环保要要求的日益提提高，节约水水资源意识不不断加强，水水厂自用水量量的控制越来来越严格，九九厂封闭了设设备故障时用用的污泥排放放口。2002年10月运行数据据见表7。进入11月下旬，密密云水库发生生水华，水厂厂预处理工艺艺由预加氯改改为投加高锰锰酸钾，使滤滤池负担增加加，反冲洗周周期缩短，污污泥量猛增。污污泥处理车间间通过增加制制泥班次，增增加浓缩池上上清液回收，保保证了正常生生产。12月运行数据据见表7。污泥处理理成本估算见见表8。表7九九厂污泥处理理车间现状运运行情况月份进泥量(m3//dd)排泥池上清液

((mm3/d)浓缩池上清液

((mm3/d)制泥量

(t/dd))200210108697584210618.39200212178228177767119.68表8九厂污泥泥处理费用估估算净生产10000m3

自来水相应应处理费药费电费设备折旧设备维护人工合计0.151.363.260.050.445.26节约水资源费16.18回收居民用水费费33.36注：①单位为为元/10000m3；

②回收上清液液量158488m3/d(以2002年12月计)；

③机械折旧期期采用20年；

④人工工资为1.9万元/(人·年)；

⑤电费为0.57元/(kW··h)；

⑥水资源费以0.97元/m3计；

⑦水厂日均净净