馬順君 上海南匯自來水有限公司 主任

報(bào)告介紹的排泥水項(xiàng)目主要處理上海南匯自來水有限公司下屬惠南水廠、南水廠產(chǎn)生的凈水污泥，均由青草沙水庫(kù)提供原水，合計(jì)設(shè)計(jì)供水能力達(dá)到44萬(wàn)m3/d，當(dāng)前外部需水量小，合計(jì)日均供水量為29萬(wàn)m3/d。鑒于離心機(jī)及傳統(tǒng)板框機(jī)工藝缺陷，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)降低污泥含水率，減少污泥調(diào)質(zhì)藥劑，提高污泥資源利用范圍，該項(xiàng)目采用了日本石垣的ISDC-H型濾布行走式板框機(jī)（46塊1.5m濾板），單臺(tái)過濾面積167m2，濾室容積2146L。單臺(tái)設(shè)備設(shè)計(jì)污泥處理量5tDS/d。該種濾布行走式板框機(jī)可采用無(wú)加藥脫水，無(wú)加藥產(chǎn)生的泥餅在5mm左右，在相同的擠壓壓力、擠壓時(shí)間下，泥餅薄、含水率低，而且仍能通過濾布行走自動(dòng)完成卸泥，整個(gè)卸泥過程1分鐘，自動(dòng)化程度高。在試運(yùn)行過程中，受到青草沙水庫(kù)原水季節(jié)性的藻類及冬季泥溫低的影響，造成在無(wú)加藥情況下夏季泥餅厚度為2~3mm，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)處理量，冬季泥餅無(wú)法成行，堵塞濾布，嚴(yán)重影響了板框機(jī)的處理能力及效果。在日本是通過污泥加溫，降低污泥粘度，提高過濾效果，但國(guó)內(nèi)水廠很少有外部熱源，單獨(dú)上設(shè)備加熱污泥成本太高。針對(duì)這些問題，開展了青草沙水庫(kù)水廠泥質(zhì)分析以及污泥化學(xué)調(diào)理、濾布篩選及其化學(xué)清洗試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，藍(lán)綠藻類污泥只需CPAM調(diào)理，冬季硅藻類污泥需投加聚合硫酸鐵（PFS）和CPAM進(jìn)行復(fù)合調(diào)理，可顯著降低污泥比阻、毛細(xì)吸水時(shí)間及污泥含水率，改善污泥過濾性能，并根據(jù)泥餅含水率要求輔助投加硅藻土。濾布采用化學(xué)協(xié)同高壓清洗方式可恢復(fù)其透氣度，單復(fù)絲濾布抗拉伸性能滿足濾布行走式板框機(jī)要求。據(jù)此，通過對(duì)原板框脫水系統(tǒng)新增CPAM自動(dòng)投配及濾布化學(xué)清洗系統(tǒng)，在冬季更換透氣度大的單復(fù)絲濾布提高濾布抗堵塞及卸餅率，并協(xié)同投加PFS和CPAM，大幅提高了濾布行走式板框機(jī)的處理效率。對(duì)脫水后泥餅重金屬、難降解有機(jī)物檢測(cè)后達(dá)到園林用土標(biāo)準(zhǔn)，作為園林綠化、回填土摻用土進(jìn)行資源化處置。

附PPT：

當(dāng)前國(guó)內(nèi)水庫(kù)水廠受季節(jié)性藻類的影響，傳統(tǒng)排泥水處理工藝是污泥重力濃縮后離心脫水，脫水后污泥含水率75%-85%，無(wú)法達(dá)到填埋場(chǎng)要求，處置困難。

當(dāng)前也有水廠采用傳統(tǒng)拉板式板框機(jī)、用FeCl3、石灰進(jìn)行污泥調(diào)質(zhì)，脫水后絕干污泥將增量30%，泥餅pH10-12，不利于污泥的后續(xù)處置。石灰投配系統(tǒng)粉塵較大，容易堵塞管道濾布，傳統(tǒng)拉板式板框機(jī)必須配有人工卸泥，自動(dòng)化程度低，許多水廠都不愿意使用。

今天介紹的排泥水項(xiàng)目處理上海南匯自來水有限公司下屬惠南水廠、南水廠產(chǎn)生凈水污泥，均由青草沙水庫(kù)提供原水，合計(jì)設(shè)計(jì)供水能力達(dá)到44萬(wàn)m3/d，當(dāng)前外部需水量小，合計(jì)日均供水量為29萬(wàn)m3/d。

鑒于離心機(jī)及傳統(tǒng)板框機(jī)工藝缺陷，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)降低污泥含水率，減少污泥調(diào)質(zhì)藥劑，提高污泥資源利用范圍，該項(xiàng)目采用了日本石垣的ISDC-H型濾布行走式板框機(jī)（46塊1.5m濾板），單臺(tái)過濾面積167m2，濾室容積2146L。單臺(tái)設(shè)備設(shè)計(jì)污泥處理量5tDS/d。

該種濾布行走式板框機(jī)可采用無(wú)加藥脫水，無(wú)加藥產(chǎn)生的泥餅在5mm左右，在相同的擠壓壓力、擠壓時(shí)間下，泥餅薄含水率低，而且仍能通過濾布行走自動(dòng)完成卸泥，整個(gè)卸泥過程1分鐘，自動(dòng)化程度高。

在試運(yùn)行過程中，受到青草沙水庫(kù)原水季節(jié)性的藻類及冬季泥溫低的影響，造成在無(wú)加藥情況下夏季泥餅厚度2-3mm，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)處理量，冬季泥餅無(wú)法成行堵塞濾布，嚴(yán)重影響了板框機(jī)的處理能力及效果。在日本是通過污泥加溫，降低污泥粘度，提高過濾效果，但國(guó)內(nèi)水廠很少有外部熱源，單獨(dú)上設(shè)備加熱污泥成本太高。

針對(duì)這些問題,首先開展了青草沙水庫(kù)水廠泥質(zhì)分析。

青草沙水庫(kù)有效設(shè)計(jì)庫(kù)容達(dá)4.38億立方米，水庫(kù)滿水時(shí)滿足在咸潮期最長(zhǎng)連續(xù)68天不取水的條件下，保證連續(xù)供水。水庫(kù)庫(kù)容大，易受上游來水影響。

這是2016年1月-2018年4月，青草沙水庫(kù)原水藻密度情況表，水庫(kù)容易出現(xiàn)季節(jié)性輕度藻類水華，藻密度超過1500萬(wàn)cells/L（1500萬(wàn)個(gè)/L<藻密度<10000萬(wàn)個(gè)/L 輕度水華）一般發(fā)生在4-5月、8-10月。水廠往往通過傳統(tǒng)的加氯消毒、混凝沉淀、過濾去除藻類，因此水廠排泥水中集聚大量的藻類，有機(jī)物含量很高。

以2016年青草沙藻類為例，夏季主要以藍(lán)綠藻類的偽魚腥藻為主，冬季主要以硅藻類的小環(huán)藻為主。

青草沙水庫(kù)水廠排泥水有以下特點(diǎn)：

1、水廠污泥有機(jī)物含量隨原水藻密度變化，一般在20%～45%，有機(jī)物含量高致使污泥易發(fā)酵變質(zhì),粘性增大,濃縮脫水性差, 容易堵塞濾布。

2、冬季泥溫較低，只有5-8℃，污泥粘度增大，板框機(jī)過濾速度大幅降低，同時(shí)會(huì)造成濾布難以沖洗干凈，泥餅剝離困難，處理效率較夏季降低50%。

3、在我國(guó)為了消除出水中感染性微生物的影響，一般需過剩投加聚鋁，滿足出水0.1NTU，形成了大量親水性氫氧化鋁無(wú)機(jī)污泥，保水性好，濃縮困難。

4、根據(jù)原水中異味物質(zhì)2-甲基異莰醇（2-MIB）>30ng/L，由原水公司5#溝應(yīng)急投加粉末活性炭進(jìn)行去除，使水廠污泥處理量大幅增加。

根據(jù)青草沙水庫(kù)特定的泥質(zhì)特點(diǎn)，開展了一系列的藥劑篩選及板框加藥系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

首先篩選了三菱化學(xué)的藥劑，最終通過比較礬花大小、單位時(shí)間濾液過濾量、過濾后污泥通過濾布手壓脫水，確認(rèn)脫水性，選定最佳藥劑KP206BH。但是該種型號(hào)的藥劑分子量1000萬(wàn)，粘度較大，容易過量投加堵塞濾布，加藥控制難度大。

我們又篩選了kemira的乳液，選擇交聯(lián)和支鏈結(jié)構(gòu)的乳液產(chǎn)品，最終根據(jù)礬花大小、濾液清澈度及藥劑投加量情況選擇C1598 （分子量600萬(wàn)、離子度80%），藥劑分子量低，粘度小，過量投加也不會(huì)堵塞濾布。

委托石垣公司開展ISD板框小試實(shí)驗(yàn)（過濾面積0.01m2，單側(cè)擠壓單面過濾、濾室厚度15mm），模擬正常板框機(jī)進(jìn)料壓力0.5Mpa（空壓機(jī)壓力）、擠壓壓力1.5Mpa（高壓氮?dú)猓�，處理泥�?/span>厚度提升至15mm，處理量大幅增加。

根據(jù)藥劑篩選及板框小試實(shí)驗(yàn)情況，我們對(duì)原板框機(jī)新增加藥系統(tǒng)，采用在線混合方式進(jìn)行加藥，避免傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)池長(zhǎng)時(shí)間攪拌造成礬花二次破碎，提高板框機(jī)處理效率，進(jìn)泥按壓力PID控制。

加藥量根據(jù)進(jìn)泥流量采用流量PID控制，做到精準(zhǔn)加藥。

改造后泥餅厚度有4mm提升至15mm左右，大幅提升污泥處理量。這是改造后的出泥視頻，泥餅厚度大幅增加，含水率并沒有因?yàn)槟囡灪穸仍黾佣�提高，利于污泥資源化處置。

板框加藥系統(tǒng)使用一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)濾布出現(xiàn)堵塞，原有板框機(jī)自帶的濾布水洗裝置只有8kg，無(wú)法有效恢復(fù)濾布透氣度，于是我們開展了濾布在線化學(xué)清洗系統(tǒng)的研究。

上圖是采用WP900型斜紋復(fù)絲編織濾布，新濾布透氣度150，具有較高抗拉強(qiáng)度，防止濾布拉伸收縮變形后，濾布行走電機(jī)出現(xiàn)過載或?yàn)V布從導(dǎo)向輥脫落現(xiàn)象。但加藥脫水后濾布容易堵塞，我們委托日本敖島株式會(huì)社濾布技術(shù)部對(duì)堵塞濾布過濾面、擠壓面進(jìn)行透氣度檢測(cè)，各做五組平行樣，過濾面透氣度平均16.2 cm3/cm2/min，擠壓面透氣度平均12.2cm3/cm2/min，濾布堵塞嚴(yán)重。

同時(shí)開展濾布化學(xué)清洗實(shí)驗(yàn)，第一個(gè)是高壓水洗實(shí)驗(yàn)：用2.0MPa水壓的高壓水清洗后風(fēng)干；第二是酸清洗實(shí)驗(yàn)：5%的稀鹽酸浸泡17小時(shí)，接著2.0MPa高壓水清洗后風(fēng)干；第三個(gè)是堿清洗實(shí)驗(yàn)：用10%的NaOH溶液浸泡17個(gè)小時(shí)，接著2.0MPa高壓水清洗后風(fēng)干。堿洗后濾布的透氣度恢復(fù)性大，結(jié)合堵塞濾布板框機(jī)停用兩天濾布干燥后又能恢復(fù)一定的處理量，濃縮污泥中有機(jī)物含量高等因素，堵塞濾布的主要原因是由有機(jī)物引起的。

安裝了板框在線濾布清洗裝置。首先配制5%NaOH堿液，通過氣動(dòng)隔膜泵將堿液從濾液管壓入，穿透濾布面，從板框機(jī)進(jìn)泥管排出回流至配藥罐，進(jìn)行循環(huán)3-5h浸泡，把濾布內(nèi)的無(wú)機(jī)物從濾布中洗出，有機(jī)物分解。為了保證濾室內(nèi)部能充滿堿液，堿液回流管必須高于污泥進(jìn)料管高度才能保證堿洗效果。

完成板框機(jī)化學(xué)浸泡循環(huán)后可實(shí)現(xiàn)堿液回收，循環(huán)利用。

ISDC-H型濾布行走式板框脫水機(jī)沖洗壓力只有8kg，化學(xué)浸泡后，板框清洗系統(tǒng)無(wú)法有效清除濾布無(wú)機(jī)性堵塞物質(zhì)，必須輔助人工高壓沖洗（10MPa），濾布才能洗白恢復(fù)透氣度

將堵塞濾布、堿洗濾布、新濾布放大60倍，能清晰發(fā)現(xiàn)通過化學(xué)清洗系統(tǒng)高壓清洗，濾布透氣度基本恢復(fù)。

由于冬季原水溫度降低，泥溫只有5-8℃，污泥粘度增大，冬季污泥中以硅藻為主容易堵塞濾布，清洗周期由原先1周降低至2-3天。采取如下措施：一是提高濾布透氣度（透氣度150提高至600-800）：二是將原有復(fù)絲斜紋為單復(fù)絲斜紋編織，單絲紗是由合成纖維制成的單根的連續(xù)長(zhǎng)絲，用這種紗線織出的濾布表面光滑平整，孔隙分布均一，不易被堵塞，但單絲濾布容易拉伸變形，故采用單絲和復(fù)絲斜紋編織的濾布，提高濾布的抗拉伸性能、抗堵塞性能：三是進(jìn)行污泥調(diào)質(zhì)試驗(yàn)，提高板框機(jī)濾速，降低污泥含水率。

同時(shí)利用硅藻土多孔性、滲透性及PFS的混凝作用對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)，單獨(dú)投加硅藻土最佳投加量25% ；單獨(dú)投加PFS最佳投加量3‰；PFS協(xié)同硅藻土最佳投加量3‰+ 15% 原泥比阻1.5*1012m/kg、PFS+硅藻土PFS 9.89*1011m/kg、CST30降至23。（比阻小于1×1011m/kg的污泥易于脫水，大于1×1013m/kg的污泥難以脫水）。

在WP900復(fù)絲濾布及S2124單復(fù)絲濾布條件下開展污泥調(diào)質(zhì)上機(jī)試驗(yàn)，每種類型試驗(yàn)各做五個(gè)批次取平均值。上機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明板框機(jī)處理冬季硅藻污泥受濾布影響最大，單復(fù)絲濾布較WP900復(fù)絲濾布污泥處理量增加了近80%，根據(jù)濾液SS檢測(cè)情況，污泥固體回收率并未降低。污泥在同種濾布試驗(yàn)情況下，PFS（投加量為3‰）協(xié)同CPAM污泥調(diào)質(zhì)效果最好，在使用WP900型濾布情況下，污泥處理量增加了25%；在使用單復(fù)絲濾布情況下，進(jìn)泥量增加了9%。冬季硅藻類污泥可壓縮性差，雖然通過PFS化學(xué)調(diào)理，降低污泥比阻，但污泥含水率較只采用CPAM調(diào)理下降了3%，投加15%硅藻土調(diào)質(zhì)脫水后污泥含水率可降至60%以下，但硅藻土為無(wú)機(jī)惰性干物質(zhì)，可使泥餅的孔隙率增加，板框系統(tǒng)處理能力提高，隨之泥餅量也會(huì)增加，因此不能顯著提高脫水機(jī)的處理量，同時(shí)還會(huì)造成管道、設(shè)備附件及濾布磨損增大，污泥調(diào)質(zhì)加藥易使用PFS協(xié)同CPAM調(diào)質(zhì)。

通過比較S2124和WP900型濾布濾液，復(fù)絲濾液比較清，單復(fù)絲濾液差一點(diǎn)，但能滿足運(yùn)行條件。我最近有準(zhǔn)備使用濾布表面光潔度更高的新型單復(fù)絲濾布，進(jìn)一步提高濾布卸餅率及抗拉伸性能。

2017年9月將1臺(tái)ISD型LASTA濾布行走式板框脫水機(jī)10塊濾布更換成新型單復(fù)絲濾布，做為期三個(gè)月（1100處理批次）上機(jī)實(shí)驗(yàn)，如圖所示，濾布中部出現(xiàn)拉伸，表面有一定褶皺，但可以通過收縮張緊螺栓調(diào)整濾布，濾布拉伸量控制在使用范圍內(nèi)

該項(xiàng)目2016年9月開始試運(yùn)行無(wú)加藥脫水，2017年1～5月進(jìn)行加藥系統(tǒng)及濾布清洗系統(tǒng)改造，2017年6月正式運(yùn)行，板框機(jī)處理效率大幅提升，較2016年夏秋季同期不加藥脫板框脫水系統(tǒng)處理量增加約6倍。

2017年12月，由于受冬季泥溫低、硅藻影響，使用原復(fù)絲濾布堵塞嚴(yán)重，產(chǎn)量降低，1月下旬更換單復(fù)絲濾布，板框機(jī)處理效率大幅提高，含水降低，但由于冬季污泥可壓縮性差，污泥含水率維持在75%。

通過藥劑篩選、新增加藥及濾布化學(xué)清洗系統(tǒng)及季節(jié)性濾布調(diào)整，石垣ISDc-H型板框機(jī)較傳統(tǒng)相同過濾面積拉板式板框機(jī)處理量提高2-3倍，污泥年平均含水率68%，能適應(yīng)藻類污泥季節(jié)性變換。板框機(jī)及配套設(shè)備小型化（進(jìn)泥泵、擠壓泵、加藥泵及藥劑制備系統(tǒng)）。

根據(jù)2017年5月-2018年4月運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全年運(yùn)行費(fèi)用250萬(wàn)（29萬(wàn)m3/d），凈水單價(jià)增加0.025元/m3。

對(duì)脫水后泥餅重金屬、難降解有機(jī)物檢測(cè)后達(dá)到園林用土標(biāo)準(zhǔn)，作為園林綠化、回填土摻用土進(jìn)行資源化處置。

近年來自來水污泥處理的技術(shù)主要有加溫?zé)o藥脫水、高壓擠壓脫水、膜濃縮協(xié)同天然干燥、電滲透，如需將自來水污泥制成再生土可有效提高自來水污泥的資源化利用率，主要有：破碎后太陽(yáng)能干化或低溫干化處置。加溫?zé)o加藥脫水是主流工藝，在無(wú)熱源前提下可采用投加PAM配合濾布行走式板框機(jī)進(jìn)行深度脫水。

凈水污泥可分別在農(nóng)業(yè)、建材、磚窯原料領(lǐng)域進(jìn)行利用。

根據(jù)日本水道協(xié)會(huì)資料，2008年日本凈水絕干污泥量27.8萬(wàn)噸，污泥資源化利用率63%（東京都：園藝用土、回填土62%、水泥原料20%、填埋18%；大阪府：園藝回填土9%、水泥原料48%、填埋43%）。

日本朝霞水廠170萬(wàn)m3/d，日本第二大水廠，隸屬東京都水道局，采用污泥加溫?zé)o加藥脫水工藝，14臺(tái)石垣ISD-G型濾布行走式板框機(jī)。

3-5mm厚的泥餅經(jīng)破碎后，作為園林綠化用土使用。

通過將脫水后泥餅放置6天發(fā)現(xiàn)泥餅干裂，有較高的強(qiáng)度，凈水污泥中有機(jī)物主要為藻類、微生物，易腐敗的有機(jī)物較少，經(jīng)板框脫水后的污泥可采用破碎后，利用太陽(yáng)能污泥干化，進(jìn)一步降低污泥含水率，提高污泥資源化利用范圍。

如凈水污泥使用在農(nóng)業(yè)用土、家庭園藝用土及土壤改良土中，可采用破碎、低溫干化、篩分造粒再生土制作工藝，來抑制雜草種子發(fā)芽和殺菌。通過污泥造粒設(shè)備調(diào)整粒徑，實(shí)現(xiàn)凈水污泥不同的再生品規(guī)格，使凈水污泥實(shí)現(xiàn)資源化利用。