摘要：本文對自來水廠生產廢水處理的工藝流程進行了優化，并對工藝的組成及其運行控制要求進行了較為詳細的分析。
關鍵詞：自來水廠 排泥水 反沖洗廢水 污泥濃縮
自來水廠的生產廢水主要來自沉淀池或澄清池排泥水和濾池反沖洗廢水，其中包含了原水中的雜質以及水廠投加的藥劑殘留物，其水量一般約占水廠總制水量的3%~7%，對環境的沖擊作用是顯而易見的。據估計，上海市全部水廠每年排入江河的懸浮物約達30萬噸以上，有機物3萬噸以上。
近年來，隨著人們環境意識的增強，特別是強調走可持續發展道路以后，自來水廠排泥水處理以及污泥處置問題越來越受到重視，環保部門對自來水廠生產廢棄物的排放和處置要求也逐漸提高。我國許多規模較大的新建水廠和水廠擴改建工程也開始考慮排泥水處理和污泥處置問題，所采用的工藝流程也各不相同。本文的主要目的是就自來水廠排泥處理采用的有關流程以及自控要求提出一些個人看法，供有關人士參考。
1.排泥處理常采用的工藝流程布置方式
在工程設計中選擇排泥水處理工藝流程時需考慮排泥水的沉降性能，上清液是否能達標排放，集泥池中的泥水濃度是否能滿足濃縮脫水的需要，以及排泥水調節池和濾池反沖洗廢水調節池是否能滿足排泥水與廢水預濃縮的體積要求等。通常有下列幾種布置方式可供選用參考：
方式(1)：沉淀池排泥水濃縮處理，濾池反沖洗廢水直接回用或排放。適用于濾池反沖洗廢水可滿足回用要求的情況，考慮到長時間回用可能引起的金屬離子富集等問題，亦考慮排放措施。
方式(2)：沉淀池排泥水濃縮處理，濾池反沖洗廢水經廢水調節池預沉，上清液回用或排放，底部污泥水濃縮處理。適用于濾池反沖洗廢水不能滿足回用要求，但預沉后上清液可以滿足回用要求的情況。
方式(3): 沉淀池排泥水和濾池反沖洗水經調節池混合后，上清液回用或排放，底部污泥水濃縮處理。適用于濾池反沖洗廢水不能滿足回用要求，但單獨濃縮無法脫水機械要求，只能與沉淀池排泥水混合濃縮的情況。
國內外有些資料上還介紹了一些工藝流程，基本上都是在以上三種基礎上略做修改，此處不再介紹。
2.排泥水處理工藝優化
自來水廠沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水的濃度和沉降性能之間存在著較大的差別。沉淀池排泥水的濃度一般較高，如果對沉淀池排泥加以有效控制，可將排泥水平均含固率控制在0.6%以上，進行一定時間的濃縮后，一般情況下可將濃縮池底部排泥濃度控制在3%以上，有利于污泥脫水機械的高效運行。濾池反沖洗廢水的平均濃度較低，一般平均含固率在0.1%以下，進行濃縮后濃縮池底部排泥濃度一般低于1%，經過長時間的濃縮壓密也很難超過2%，不宜直接進行污泥脫水。
針對上述情況，筆者建議將濾池反沖洗廢水的濃縮污泥與沉淀池排泥水混合，進行二次濃縮，具體的工藝布置如下：
這種運行方式可以明顯改善反沖洗廢水的濃縮效果，且由于反沖洗廢水的濃縮污泥總量少，對沉淀池排泥水濃縮的影響小，可滿足脫水機械的運行要求。
3.污泥脫水工藝的運行控制要求
污泥脫水的運行控制包括沉淀池吸泥機的運行、平衡池和調節池的設置以及加藥和提升系統等多方面的要求，以下從設計角度提出一些看法：
(1)吸泥機的運行
建議采用泵虹吸式吸泥機，并在吸泥機上安裝泥位濃度梯度檢測儀。通過對泥位梯度變化的檢測，控制吸泥機的泵吸、虹吸運行選擇，提高排泥濃度。在沉淀池的起端和末端易受水流影響的地方，一般排泥濃度較高，可通過程序控制結合泥位梯度檢測結果在局部區域多次往復，直至達到排泥要求。
(2)調節池
沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水是間歇產生的，且流量較大，而濃縮池設計時考慮處理負荷，基本上是連續運行的，因此需設置調節池以解決廢水收集和濃縮之間能力差值。排泥水調節池用以收集沉淀池排泥水，其容積必須滿足排泥期間吸泥機排泥能力和排泥水濃縮能力的差值;反沖洗廢水調節池則收集濾池反沖洗廢水，不僅需在容積上考慮濾池反沖洗廢水排放能力與濃縮能力的差值，還需考慮反沖洗廢水的回用問題。
調節池運行控制方面，建議采用可調節的提升泵，根據調節池的運行液位及污泥濃縮池上清液固體懸浮物含量調節運行速度，以確保回用的上清液中的懸浮物含量小于設定的標準限制。
(3)污泥濃縮池
污泥濃縮池的設計需考慮生產廢水的沉降性能和所需達到的處理負荷。為節約濃縮池面積，往往在濃縮池固液分離部分加斜板，以提高濃縮效率。如果同時考慮沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水的濃縮，則建議在設計時考慮兩組濃縮池之間可切換使用，反沖洗廢水濃縮池排泥管路考慮二次濃縮的可能。
濃縮池進水管路考慮流量信號的輸出以及進水閥門的狀態控制;濃縮池內則包括液位信號、泥水分離區濁度信號和污泥壓密區的濃度信號的輸出;排泥管路建議采用調流閥，根據排泥管路的污泥濃度調節進入平衡池的污泥量，保證平衡池內的污泥濃度滿足脫水機械的要求。
(4)污泥平衡池
污泥平衡池的作用是收集濃縮污泥，保證脫水機械的連續運行。平衡池的容積決定了污泥脫水系統的抗沖擊能力，如果原水濁度短期大量提高，產生的濃縮污泥超過了脫水機械的處理能力，則超出部分的污泥可儲存在平衡池內，待以后處理。
污泥平衡池主要考慮液位、濃度信號的輸出以及攪拌設備和出水閥門的狀態控制。
(5)脫水機械、PAM溶投系統及提升系統
自來水廠的污泥脫水機械主要有帶式壓濾機、板框壓濾機和離心脫水機三種。帶式壓濾機由于出泥含固率較低，很難達到泥餅處置要求，較少使用，但有時也被用于污泥濃縮;脫水機械比較常采用的是板框壓濾機和離心脫水機，兩者產生的脫水污泥基本都能滿足處置要求，前者脫水效果比較優，但設備、土建投資大且系統復雜，后者投資相對較低，系統較簡單，但噪音較大，脫水效果較前者略差。
PAM溶投系統包括PAM溶液的配置系統和投加系統，其投加點主要在脫水機械以前，必要時也可在濃縮池內少量投加PAM，以改善泥水分離和污泥沉降效果。
提升系統包括濃縮池、平衡池和脫水機械之間泥水輸送系統，根據濃縮和脫水系統的運行情況，有一定的調流要求。
脫水機械、PAM溶投系統及提升系統的控制系統，往往由廠家根據具體設備要求配套提供，包括狀態、濁度和壓力等信號的輸出、控制和開關等要求。
(6)上清液回用
上清液回用，主要指濾池反沖洗水調節池中的水和濃縮池上清液是否可作為原水重新接入常規處理工藝。前者主要需考慮其對鐵、錳等金屬離子的富集問題以及對出廠水濁度等常規指標和隱孢子蟲等微生物指標的影響;后者除考慮前者的這些問題外，還需考率投加PAM后對出廠水質的影響，這對自控檢測系統的要求很高。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。
4.結束語
目前，國內自來水廠排泥水處理尚屬于起步階段，不僅有關的理論和生產實踐研究尚未深入，設計方面也缺乏經驗，還有大量的工作要做。因此在設計時，必須根據原水的水質和水廠的工藝流程，進行必要的試驗探討，以選定污泥處理的合理工藝流程，并結合所選定的設備情況確定運行控制要求。
參 考 文 獻
1. 聶梅生等. 《水工業工程設計手冊-水資源及給水處理》 中國建筑工業出版社 2001.12
2. 上海市政設計研究院科學研究所 給水廠污泥濃縮性能的研究 1997.12
3. 許建華等 自來水廠排泥水處理和污泥處置(培訓教材，內部資料) 1999.4
4. 金儒霖，劉永齡《污泥處置》 中國建筑工業出版社 1982.8
5. 謝志平編，《給水廠的污水及污泥處理》安徽科學技術出版社1988.2
