污水处理厂污泥深度脱水系统设计及调试运行
辽宁省阜新市某污水处理厂包含污水处理工程、再生水处理工程和污泥提标改造工程三部分。该厂于2005年建成投产，设计规模为10万t/d，采用国内外较成熟的A/O工艺，设计出水执行《污水综合排放标准》(GB8978—1996)二级排放标准[1]，污泥处理系统采用带式脱水机脱水，处理后的污泥含水率约80%，脱水后污泥外运至垃圾填埋场填埋。
为了提高水资源利用率、保护地下水资源，该厂于2009年启动再生水项目，主体处理工艺为“混凝沉淀+V型滤池+ClO2消毒”，设计规模为10万t/d，目前供水规模为7万t/d左右。
为达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级A标准[2]及《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》(GB/T23485—2009)中规定的进行卫生填埋的脱水后污泥含水率[3]，应小于60%的要求该厂于2012年6月启动提标改造工程，该工程分两期建设。
一期工程:在原污水处理厂区新建粗格栅及平流沉砂池、碳源投加间及A/O生化池，于2013年9月完成调试运行，出水达到设计要求。
二期工程:除臭及污泥深度处理，除臭系统采用生物滤池除臭方式，污泥深度处理系统为污泥重力浓缩/化学调理/高压隔膜压滤机脱水，污泥深度处理系统于2014年8月完成调试运行。本文主要介绍污泥深度处理系统设计及调试运行。
1设计规模
提标改造工程一期完成后污水厂产生的污泥主要由三部分构成:(1)初沉池污泥，排放量约300m3/d，含水率约97%;(2)污泥回流泵房排除的剩余活性污泥，最大排放量为1300m3/d，含水率约99%;(3)再生水处理工艺的混凝沉淀池排放的化学污泥，排放量为400m3/d，含水率约99%。综合计算上述三部分污泥量，确定设计处理污泥量为2000m3/d，含水率约98.7%。
2工艺流程
图1为污泥深度处理系统工艺流程图。
该工艺流程为剩余污泥、化学污泥首先经过浓缩池，浓缩后的污泥与初沉污泥一并进入均质池，经泵提升至调理池，向调理池中加入聚丙烯酰胺(PAM)、三氯化铁(铁盐)及石灰药剂调理污泥特性，使其易脱水，最后通过高压和低压两种污泥螺杆泵将调理后污泥泵入至高压隔膜压滤机进行深度脱水，使污泥含水率降至60%左右，脱水后泥饼可直接外运。
3主要建(构)筑物设计
新建污泥深度处理系统位于原厂区西南角，包括新建2座污泥浓缩池、1座污泥均质池及1座污泥深度处理车间，同时配套建设有PAM投加系统、铁盐投加系统、石灰投加系统、干泥料仓等。污泥深度处理系统与原污泥处理系统切换通过污泥管道阀门控制，待污泥深度处理系统正常运行后，原污泥处理系统作为备用系统。
3.1污泥浓缩池
原污泥处理系统未设污泥浓缩池，水厂产生的初沉污泥、二沉池剩余污泥和再生水化学污泥通过泵提升进入污泥储泥池内，再由污泥泵打入脱水机房内带式压滤机进行脱水处理。为此，提标改造工程新建辐流式污泥浓缩池两座，进一步对污泥体积进行减量[4]，浓缩池直径为14m，池深为5.0m，污泥固体负荷为48.72kg/m2˙d，浓缩时间为16h，池内设直径为14m的中心传动污泥浓缩机。
3.2污泥均质池
经浓缩后的剩余污泥和化学污泥与初沉池污泥进入均质池进行混合调匀，通过潜污泵提升进入调理池。本工程新建污泥均质池1座，尺寸为10m×7m×4.8m，有效容积为294m3，池内设置污泥提升泵2台，单台流量为150m3/h，扬程为8m，功率为5.9kW，潜水搅拌器1台，叶轮直径为369mm，功率为2.5kW。
3.3污泥深度处理车间
污泥深度处理车间包括加药间、调理车间、压滤车间、设备间，总平面为21m×72.36m。
(1)加药间
加药间主要设置PAM投加系统、铁盐投加系统、石灰投加系统。PAM投加系统采用PAM自动配药装置，投加浓度为0.1%～0.2%，配备2台螺杆泵，单台参数:Q=0.8～4m3/h、H=0.3MPa、n=324r/min，N=1.5kW。铁盐投加系统包括铁盐储药池2座，单座容积为10m3。
配备搅拌机2台，N=3kW;隔膜泵2台，单台参数:Q=6.3m3/h、H=20m、N=1.5kW。石灰投加系统采用一体化石灰投加系统，包含上料风机、拆包机、石灰料仓、给料机及螺旋输送机等，料仓容积为6m3。
(2)调理车间
在污泥调理池投加调理剂，改善污泥脱水性能，经调理后的污泥经高低压螺杆泵输送至高压隔膜压滤机。调理池2座，配备多层浆叶式搅拌机2台，N=22kW，单池尺寸为6.5m×6.5m×4.8m;低压螺杆变频泵2台，规格:Q=100m3/h、P=0.6MPa;高压螺杆变频泵2台，规格:Q=25m3/h、P=1.2MPa。
(3)压滤车间
在压滤车间内设污泥深度处理系统核心设备———高压隔膜压滤机2台，两端进泥，压滤机最大滤室为11.7m3，最大液压保护压力为29MPa，最高液压工作压力20～25MPa，最高过滤工作压力1.2MPa，最高压榨工作压力2.0MPa。压滤机主要由止推板、油缸座、油缸、液压站、主梁、主梁支撑、自动拉板机械手、隔膜板、过滤板、翻板、翻板液压站等组成。同时压滤车间配套有皮带输送机3台(2台水平输送机、1台倾斜输送机)。(4)设备间压榨储水箱1座、压榨泵2台、反洗水箱1座、反洗柱塞泵2台、空压机2台、吹脱储气罐2套、仪表储气罐1套。
4工艺调试运行
4.1调试运行总体要求
系统调试遵循以下过程:系统单机试车，清水联动试车，带负荷调试，满负荷调试。在单机调试前须检查各设备安装是否满足要求，包括相关电气设备安装、控制箱、管道阀门等设施是否符合要求，并填写相关验收记录。经验收合格后，方可进行单机无负荷点动试车。所有设备点动试车合格后进行清水调试。如果发现问题，应找出原因，现场进行调整。
清水联动调试是污泥深度处理系统进泥调试之前的最后一次测试，若进泥后导致设备、管路出现问题，再进行维修将非常复杂、危险，耗费大量财力，因此按照进泥路线分别对污泥浓缩池的进泥路线、出泥路线、均质池的进出泥路线、调理池的出泥路线及高低压污泥螺杆泵的出泥路线的管道和阀门进行全面清水调试，确保联动运行时所有设备可以带负荷正常运行，工艺管道与阀门及设备接口的密封，自控仪表、设备联锁运行状况达到设计及厂家的要求等。
清水联动测试合格后，向新建污泥浓缩池连续进泥，同时，为确保污水厂产生的污泥在调试期间能正常处理，原污泥处理系统根据进入新建污泥浓缩池的污泥量进行调整运行。
待污泥深度处理系统调试运行成功后，新系统逐步增加进泥量，直到满负荷运行。整个调试阶段落实各方(建设、设计单位、设备厂家、调试人员、施工、监理单位)责任，保质保量完成调试工作。
4.2调试运行参数及过程
浓缩:将含水率为98.7%～99.8%的剩余污泥提升至重力浓缩池，浓缩时间为16h，浓缩池排泥方式为间歇排泥，初步设为每隔2～3h排一次，每次10min，浓缩后污泥含水率为95%～98%，分离的上清液回流至污水处理系统。
调理:根据厂家经验值确定初次投药量，药剂投加顺序为三氯化铁、石灰、PAM。为使三氯化铁与污泥充分反应，在调理池进泥的同时投加三氯化铁，每批次污泥(污泥量约170m3)投加浓度为38%的三氯化铁0.5～0.7m3，待铁盐投加完毕及污泥液面达到设定值时，启动石灰投加系统，每批次污泥石灰投加量为0.8～0.9t，停止投加石灰5min后，启动PAM投加系统，每批次PAM投加量为0.1%～0.2%PAM溶液2m3，投加完PAM后继续搅拌10min，停止搅拌或调节搅拌转速至5r/min。
4.3调试运行结果
污泥深度脱水工程于2014年7月开始单机调试，2014年8月正式进入联动调试运行阶段，调试期间污泥处理情况如表1所示。
由表1可知调试期间，除降雨外(2014.08.16降雨导致均质池污泥含水率达到98.6%)，脱水污泥含水率略高于60%(即62.03%)，其他批次脱水污泥含水率均低于60%(47.1%～60%)，最小含水率甚至低于50%，说明达到设计要求。根据现场脱水后污泥性状，发现当PAM投加量较多(1kg/批次)时，会导致脱水污泥黏度增加，污泥含水率增加。当石灰投加量较少(450kg/批次)时，不足以改善污泥脱水性能。为此，建议正常运行时PAM投加量为0.5kg/批次左右，铁盐投加量为700kg/批次左右，石灰投加量为900kg/批次左右。
4.4运行中存在的问题及解决对策
(1)设计时未考虑高低压螺杆泵及进泥管道的冲洗;若污泥深度处理系统单体或设备出现故障维修，高低压螺杆泵长时间不能运行时，由于调理池后的污泥含有氧化钙，长时间在螺杆泵及进泥管道内沉积，最终将导致泵及管道被石灰堵塞。为此，在后期增设泵及管道的冲洗设施。
(2)皮带输送机滴泥，有时压榨后的污泥存在一些湿污泥并形成泥浆，在皮带输送过程中会粘在皮带上，待皮带运转到与地面相对的一侧时，泥浆掉落在地上，污染工作环境。为此，在输送机皮带上靠近滚筒电机、从动滚筒附近增加刮泥板、接泥板，将泥浆收集到接泥板上，同时在皮带输送机两侧地面上设置排泥沟，运行一段时间后将泥浆冲刷到排泥沟，通过排泥沟排到污水处理系统。
5结语
辽宁省阜新市某污水处理厂污泥深度脱水处理工程设计采用重力浓缩，经均质池调蓄后，顺序投加铁盐、石灰和PAM进行污泥调质，最后经过高压隔膜压滤机脱水。经过调试运行阶段，表明污泥深度处理系统能满足脱水后污泥含水率小于60%的要求，达到设计目的。该工程设计参数及调试经验将为采用重力浓缩/化学调理/高压隔膜压滤机进行污泥深度脱水系统的设计及调试运行提供经验。