中鐵上海工程局集團(tuán)市政環(huán)保工程有限公司 劉傳

“十四五”時期，我國生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入了以降碳為重點戰(zhàn)略方向、推動減污降碳協(xié)同增效、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善由量變到質(zhì)變的關(guān)鍵時期。城鎮(zhèn)污水廠的污泥是指處理污水所產(chǎn)生的固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)的廢棄物,是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌體、無機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。污水經(jīng)過處理之后產(chǎn)生的污泥有毒成分和有害物質(zhì)較多，不僅會對周圍水質(zhì)造成影響，還會對地質(zhì)產(chǎn)生影響，因此污水處理廠污泥處理亟待加強(qiáng)。污泥中污染物的主要成分主要為漂浮物、沉淀物、顆粒物、化學(xué)藥劑和其他活性物質(zhì)。在此過程中，污染物不斷堆積，形成難以處理的頑固性污泥。為了進(jìn)一步處理污泥，本文著重研究污水處理廠污泥處理工藝及技術(shù)，為污水處理廠的技術(shù)提升提供幫助。

一、污水處理廠污泥處理工藝及技術(shù)分析

（一）污水處理廠污泥處理現(xiàn)狀

城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)生量較大，根據(jù)污水處理廠規(guī)模的大小，污水處理廠產(chǎn)生的污泥分別為 30t/d、50t/d、70t/d、100t/d不等。分析目前常用的污泥處理工藝，污泥日處理量較少，通常包括污泥填充、覆蓋、壓實，等多個工序，并將滲濾液進(jìn)行集中回收，使污泥得到初步處置。此種方式在一定程度上減少了污泥中的有害物質(zhì)對周圍環(huán)境的污染。但是，污泥填埋方式也僅僅是將污染從地上帶到了地下，周圍環(huán)境雖然不會受到污染，地下環(huán)境卻會受到污染。除此之外，滲濾液集中處理的過程中污泥分解出的氣體并不能及時排放，一旦滲濾液導(dǎo)出，殘留氣體就會成為一個“定時炸彈”，在炎熱的午后發(fā)生爆炸，對周圍環(huán)境造成更大的影響。由于污泥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)與腐殖質(zhì)，污水處理廠往往利用污泥制作成生態(tài)肥，為蔬菜與糧食提供肥料。但是，污泥中的重金屬并不能完全去除，制作成生態(tài)肥之后形成的肥料更加不利于蔬菜與糧食的食用。因此，污泥處理中的問題亟待解決。

（二）當(dāng)前污泥處置工藝問題分析

一般情況下，大型污水處理廠每天產(chǎn)生的污泥量在80t/d至120t/d之間，污泥產(chǎn)量較大。當(dāng)前污泥處理工藝的問題主要為污泥中鹽分較高，存在病原微生物危害、有機(jī)污染物危害、N、P等營養(yǎng)物質(zhì)危害、重金屬危害。采用當(dāng)前的污泥處置工藝后，污泥中鹽分較高直接影響了土壤的后續(xù)填埋，使周圍植物的養(yǎng)分失衡，甚至抑制周圍植物的生長，嚴(yán)重時會直接傷害到植物的根莖，使污泥填埋區(qū)域的植物生產(chǎn)率為0。污泥處置之后，病原微生物去除不完全，雖然經(jīng)過高溫消毒，病菌、病毒、寄生蟲等物質(zhì)得到消殺，但是仍存在較多的大腸菌、痢疾菌、寄生蟲卵等不易消除的微生物，其對動植物健康成長有害。污泥處置之后，有機(jī)蛋白質(zhì)、苯、氯酚等化合物仍然留存，這些化合物會以農(nóng)田灌溉、施肥的方式進(jìn)入到農(nóng)田養(yǎng)殖環(huán)境中，長期累積，對人體造成傷害。N、P等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入湖泊、水庫等封閉式水體后，水體容易富營養(yǎng)化，藻類快速繁殖，影響水中生物的生長，破壞水生態(tài)平衡，使得水質(zhì)環(huán)境變差、水質(zhì)污染情況嚴(yán)重。Mn、Hg、Cd、Ni等原子量較大的重金屬是污泥中最難處理的物質(zhì)，未完全排除會造成二次污染，影響周圍生態(tài)環(huán)境。

二、污水處理廠污泥處理技術(shù)優(yōu)化及應(yīng)用實例分析

（一）項目概述

本文以南部三期污水處理廠擴(kuò)建工程為例，對污泥處理工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。南部三期污水處理廠擴(kuò)建工程主要設(shè)置污泥貯池及污泥脫水車間。設(shè)計處理規(guī)模及處理目標(biāo)為：污水處理廠擴(kuò)建規(guī)模為50萬t/d，總污泥量為11265.68m3/d，含水率為99.18%，經(jīng)過濃縮之后污泥含水率為96%，濃縮之后的污泥量為2296.30m3/d，經(jīng)過脫水之后污泥含水率為80%，脫水后污泥量為459.26m3/d。

（二）污水處理廠污泥處理流程及設(shè)計參數(shù)

污泥在處理過程中，分別經(jīng)過污泥貯池、螺桿泵、濃縮機(jī)、污泥暫存池、螺桿泵、離心脫水機(jī)、污泥柱塞泵、污泥深度處理系統(tǒng)，經(jīng)過了攪拌、濃縮、脫水、消壓等處理。

如圖1所示，污泥處理過程中使用的成套設(shè)備包括污泥濃縮系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)、PAM投加系統(tǒng)以及污泥輸送系統(tǒng)等，以及與其對應(yīng)的污泥濃縮機(jī)、離心脫水機(jī)、PAM自動溶藥裝置、污泥柱塞泵。其中，污泥濃縮機(jī)與離心脫水機(jī)成套設(shè)備通過主機(jī)、液壓站、進(jìn)泥管壓力變送器對污泥電磁流量進(jìn)行分析，并通過配電控制箱控制污泥進(jìn)出量。污泥濃縮機(jī)通過濃縮裝置精密地過濾掉污泥中的有害成分，并利用儲氣罐與配電控制箱將污泥中的水分與氣體去除，在儀表控制系統(tǒng)的加持下，使污泥螺桿泵中的螺桿空壓機(jī)的風(fēng)量與板框壓濾機(jī)相匹配，在配有隔音罩的條件下，滿足污泥處理噪聲規(guī)范。

圖1 污泥處理流程

PAM投加成套設(shè)備通過PAM自動溶解裝置將PAM投加到污泥中，使污泥進(jìn)行自處理，再利用加藥螺桿泵在線稀釋污泥中的有毒有害物質(zhì)，最后，利用電磁流量計、配電控制箱、儀表控制系統(tǒng)對污泥排出量進(jìn)行控制。無軸螺旋輸送機(jī)的支架和固定使用化學(xué)膨脹螺栓，在污泥緩沖池中使用三葉推進(jìn)式攪拌器，每片葉均可拆卸與安裝。與污泥接觸部分的所有配件的材質(zhì)均為304不銹鋼，不會受到污泥的腐蝕。在此污泥處理流程的基礎(chǔ)上，本文對污泥處理參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計，如表1所示。

表1 設(shè)計參數(shù)

如表1所示，在此設(shè)計參數(shù)下，本文采用鋼管作為污泥管，鋼管的閥門之間以焊接的方式進(jìn)行連接，固定在法蘭盤上，使鋼管與閥門之間可以活動。排水管材料為復(fù)合材料，金屬管配件、閥門等的連接以橡膠材料的固定圈固定，與板框壓濾機(jī)的連接采用其他連接。壓縮空氣管采用不銹鋼管進(jìn)行安裝，鋼管的連接主要采用電弧焊接，與設(shè)備、閥門之間的連接根據(jù)實際情況而定?；赜霉芗皦簽V機(jī)清洗水管材料的強(qiáng)度更高，為了防止管道被污泥腐蝕，本文采用PE管。管道之間的連接處采用先加熱后連接的方式，與設(shè)備或金屬管件的連接以螺旋的方式進(jìn)行連接，使其與板框壓濾機(jī)之間的聯(lián)系更加穩(wěn)固。PAM加藥管采用PVC管，并以橡膠圈相連接。

塑料管與金屬管配件、閥門連接。管溝內(nèi)每隔1.5m處安裝一個管道支架，用來支撐管道重量，在混凝土平臺與鋼平臺下的管道每隔1.5m處安裝一個吊架，并利用螺栓進(jìn)行固定，管道吊架采用過渡接頭螺紋連接。除此之外，污泥相關(guān)管道材料均進(jìn)行了防腐處理。濃縮機(jī)及壓濾機(jī)排水管以i=0.01的坡度排向排水點，螺桿泵池以i=0.01的坡度排向排水溝。通過上述管材的處理制作，污泥處理量得以增加，污泥處理效果隨之提升。

（三）污泥處理工藝改進(jìn)技術(shù)

傳統(tǒng)污泥處理工藝以脫N處理為主、反硝化為輔，在污泥處理過程中，需要保證反硝化所需的碳氮比，在處理過程中需要實時監(jiān)測，運(yùn)行管理難度較大。

本文對污泥處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，在脫N處理之前優(yōu)先進(jìn)行反硝化處理。在保持原有反應(yīng)池反應(yīng)容積不變的條件下，在反應(yīng)池前端進(jìn)行微曝氣處理，在前端區(qū)域形成一個缺氧區(qū)，開始進(jìn)行反硝化作用，在污泥深度處理系統(tǒng)中，增加了一個混合液的回流循環(huán)裝置，為反硝化提供硝態(tài)氮。硝化與反硝化是污泥處理過程中的重要部分，無法充分硝化，污染物濃度就會上升，影響污泥處理效果。優(yōu)先進(jìn)行反硝化處理的污泥深度處理系統(tǒng)中的內(nèi)循環(huán)是重中之重，它將污染物中的N、SS、P、重金屬等進(jìn)行消除，并過濾掉污泥中的有害氣體，使污泥的敏感度下降，提高污泥處理效果。對于不同種類的污染物，污泥處理時間也不同，在一天24h的運(yùn)行時間中，每增加5h，污泥處理效果更進(jìn)一步。本文選取COD、TN、重金屬等主要污染物作為分析條件，得出污泥排除口污染物濃度變化情況。具體變化態(tài)勢如圖2所示，經(jīng)過污泥處理之后，COD、TN、重金屬等污染物濃度均有所下降。COD在0h至5h時，濃度下降最快，5h至25h時，均處于平穩(wěn)下降的態(tài)勢，因此，在0h至5h時的處理效果最佳；TN在10h至15h時，濃度下降最快，此階段的處理效果最佳；重金屬在20h至25h時，濃度下降最快，此階段的處理效果最佳。無論是COD、TN、重金屬等污染物中的哪一種，在20h左右時，污染物濃度均達(dá)到適當(dāng)排放的標(biāo)準(zhǔn)，污泥處理效果更佳。

圖2 污泥排出口污染物濃度變化圖

（四）應(yīng)用效果

在上述條件下，本文隨機(jī)選取出10個不同處理工程的污泥總量，污泥總量呈增長態(tài)勢。在污泥每日最低處理量一致的條件下，利用本文設(shè)計的污泥處理工藝對工程中的污泥進(jìn)行處理，得出污泥每日處理量結(jié)果如表2所示。

表2 應(yīng)用效果

如表2所示，上述10個污泥總量分別代表不同的工程，本文分別在生化池、化學(xué)物質(zhì)沉淀池等區(qū)域進(jìn)行污染物沉淀之后，將污水中的污泥水分進(jìn)行脫除處理，保證污泥的干燥處理效果。其中，面對較多的污泥總量，污水處理廠的污泥處理存在一個最低量，低于最低量，則無法滿足污泥處理需求。在此條件下，使用本文設(shè)計的污泥處理工藝之后，污泥每日處理量增加，均高于污泥的最低處理量污泥處理效果較佳。在污泥總量為11265.68m3/d時，該處理工藝可在一天內(nèi)處理10962.43m3/d。因此，使用本文設(shè)計的污泥處理工藝，污泥處理效率更高、處理效果更佳，符合本文的研究目的。

三、結(jié)束語

近些年來，隨著城鎮(zhèn)化高速發(fā)展、人口增長，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)排放的污水中，COD、BOD、SS、TN、TP、NH3-N、 重 金屬等污染物濃度持續(xù)增加。因此，污水處理廠的污泥處理工藝亟待優(yōu)化。本文分析污泥處理現(xiàn)狀，提出處理工藝的相關(guān)問題，并針對問題對處理工藝進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化。在污泥處理流程與設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化條件下，改變了污泥的性質(zhì)，對于污泥的處理具有重要作用。通過本文的研究，污泥處理效果得到提升，更符合我國實際，為人們的良好生活環(huán)境提供了保障。

相關(guān)鏈接

在城市也稱污水處理廠或污水廠。設(shè)在工廠的常稱處理站，出水放入城市排水管道時，處理站實際上是一種預(yù)處理設(shè)施。廢水處理廠是由多個單元過程組成的復(fù)雜系統(tǒng)，各單元過程的費(fèi)用和效率互相聯(lián)系、互相影響，并最終決定整個系統(tǒng)的費(fèi)用和效率。

在城市也稱污水處理廠或污水廠。設(shè)在工廠的常稱處理站，出水放入城市排水管道時，處理站實際上是一種預(yù)處理設(shè)施。廢水處理的一般目標(biāo)是去除懸浮物和改善耗氧性（即穩(wěn)定有機(jī)物），有時還進(jìn)行消毒和進(jìn)一步的處理。工業(yè)廢水的處理側(cè)重于油類、懸浮物、重金屬和妨礙城市污水廠運(yùn)行的或高殘留的有機(jī)物的去除或轉(zhuǎn)化，以及pH值的調(diào)整。

城市污水廠的流程依照需要的處理程度和經(jīng)濟(jì)分析確定。通常區(qū)分為三級：①一級處理。采用沉淀法，懸浮固體和五日生化需氧量的去除率一般可分別達(dá)到60%和30%左右。②二級處理。采用水的生物處理法，懸浮固體和五日生化需氧量的去除率一般都可達(dá)到90%左右，采用高負(fù)荷率活性污泥法時五日生化需氧量去除率在60%左右。③三級處理。進(jìn)一步去除二級處理未處理的物質(zhì)。