西安市某净水厂建设总规模100万m³/d，分两期实施。一期规模40万m³/d，二期新建规模60万m³/d。水厂占地面积457.49亩（1亩=666.7m²），厂区竖向高差呈南高北低的坡向，最大高差约13m。一期工程实施后，将承担西安市区约17%的供水任务。

原水一期采用黑河系统水源，二期拟采用“引汉济渭”工程水源。原水除总氮超标外，其余满足地表水Ⅱ类水质，温度基本在4～20℃，具有平时低浊、冬季低温低浊、雨季高浊、夏秋季可能出现高藻的水质特点。

净水厂出水满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）、《城市供水水质标准》（CJ/T 206-2005）、《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》要求，其中出水浊度小于0.5NTU。

原水经由黑河干渠自流进入厂区，采用预处理+混合、絮凝、沉淀、过滤的常规处理工艺，远期预留臭氧、活性炭吸附、紫外消毒深度处理工艺条件。一期工程分两阶段实施，工艺流程见图1。

净水厂排泥水处理规模是由所处理的干泥量的大小决定的。干泥量可依据《室外给水设计标准》（GB 50013-2018)^[1]第10.1.4条公式计算如式（1）所示。

式中C₀———原水浊度设计取值，NTU;

k₁———原水浊度单位NTU与悬浮物SS单位mg/L的换算系数；

D———药剂投加量，mg/L;

k₂———药剂转化成泥量的系数；

Q———原水流量，m³/d;

S———干泥量，t/d;

k₀———水厂自用水系数。

排泥水处理构筑物一期一次建成，按40万m³/d水量设计。原水浊度的设计取值由对同为黑河水库水源的A水厂、B水厂的2010～2012年度原水水质数据资料分析得出，经技术经济比较确定。设计原水浊度设计取值采用非完全处理模式，当取30NTU时，全年保障率为88%。

对原水水样进行多次化验分析得知，原水浊度与悬浮物换算系数k₁约为1.2。投加药剂为聚合氯化铝铁，加药量18mg/L（纯品），药剂转化泥量的系数k₂为1.53，计算得出一期干泥量约为26tDs/d。

滤池冲洗水的水质和水量均波动大，具有浊度较高、有机物浓度随原水水质季节性变化等特点，有时伴随着高浓度金属离子或高藻现象。滤池反冲洗水一般浓度较低，平均含固率仅0.02%～0.05%。由于进入滤池的浊度一般较低且相对稳定，因此排放量和平均含固率变化较小^[2]。

滤池冲洗水可以单独设置排水池进行调节处理，也可与沉淀池排泥水一同进入排泥水调节池进行处理。前者减少了泥线构筑物的处理规模、降低运行成本，后者沉淀池排泥水收到了反冲洗废水的稀释，对浓缩池的冲击影响较大。

对反冲洗废水实行进一步处理的方式可采用沉淀、气浮、超滤膜等方法^[3]。结合现行水厂运行经验，经技术经济比较，综合考虑选用序批式排水池进行冲洗水处理。

排泥水随原水和净水工艺的不同存在较大差异。含混凝剂的沉淀排泥水主要由铝盐或铁盐混凝剂形成的金属氢氧化物、泥沙、淤泥等各类无机物和有机物组成。其特点是随原水水质变化而有较大的变化，包含净水工艺去除的大部分物质。

沉淀排泥水在排泥初期的浓度很高，但持续30～60s后排泥浓度陡然下降。最高可达15 000mg/L，不能直接排入天然水体和市政排水管道^[3]。

常用的污泥浓缩工艺包括重力浓缩和机械浓缩。重力浓缩其本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。其优点是减少需脱水污泥的体积，有效减小脱水机数量，节省设备投资，降低电耗，脱水污泥浓度较均匀，使脱水机运行稳定；其缺点是需要建浓缩池，土建费用较高，占地面积较大。机械浓缩目前主要是离心浓缩，对排泥水量的改变没有调节作用，给日常维修管理带来一些困难^[3]。

针对重力浓缩工艺，净水厂污泥处理工艺主要以调节、浓缩单元工艺的为主，不同的工艺选择主要受排泥水沉降性能、上清液SS能否达标排放的影响^[1]。处理工艺将直接影响排泥水的处理效果和节水效率，而脱水、处置单元基本以设备选型和污泥处理方式为主要比选点，可以有3种典型处理工艺组合。

(1）重力式辐流浓缩池。传统的重力浓缩池的优点是日常运行费用低，管理较方便；另外由于池容大，对冲击负荷有一定的缓冲能力，适应原水浊度变化的能力较强。浮动槽排泥池为调节和浓缩功能的间歇式浓缩池。对于减小后续污泥处理单元规模，节约工程投资，节省占地有着非常重要的意义。

(2）斜板浓缩池。斜板浓缩池主要由斜板浓缩装置、中心传动刮泥（浓缩）机和相关配件组成。由于其系统负荷高，池容小，在应对较高的原水浊度，沉淀池排泥水量变化较大时，调节能力不如辐流式浓缩池，其运行、管理、维护要求也相当较高。

(3）高效污泥浓缩池。高效污泥浓缩池结合了斜管沉淀及污泥回流的特点，斜板上升流速可达到10m³/（m²·h）以上，污泥回流采用变频泵，可将反应池内的污泥浓度维持在适当的范围内。该系统负荷高，节省占地，但对运行、管理、维护要求高。

结合现行水厂运行经验，本工程推荐采用运行稳定、管理方便的浮动槽重力式浓缩池的浓缩方式。

目前国内外泥渣脱水大多采用机械脱水，也有部分规模较小规模的水厂，当地气候条件比较干燥，周围又有荒地，用地不紧张也可采用干化场^[2]。

常用的污泥机械脱水的设备有带式压滤机、板框压滤机、离心脱水机。离心脱水机具有设备效率较高，占地小，机房环境清洁，对污泥浓缩效果的适应性较强，对絮凝剂类型的选择性较宽，运行稳定可靠等优势，但同时存在着设备运行噪音较大，能耗较高，出泥含水率低于板框压滤机等问题。结合现行水厂运行经验，经技术经济比较，综合考虑选用离心脱水设备。

砂滤池初滤水进入回流水池，同时回流水池具备接纳上清液集水池的出水条件，经泵提升后均匀回流至沉砂池出水井。

砂滤池反冲洗水进入排水池，其上清液经泵提升至沉砂池出水井，底泥经泵提升至排泥池。远期针对炭吸附池新建其初滤水的回流水池及接纳其冲洗水的排水池。

浮动槽排泥池接纳折板絮凝池、平流沉淀段+斜管沉淀池的排泥及排水池底泥泵提升的底泥。排泥池底部污泥经污泥提升泵提升至浓缩池。浮动槽排泥池起到预浓缩作用。

重力浓缩池底泥通过泵提升进入污泥平衡池，污泥平衡池即可以使得进入污泥脱水机的流量和含固率保持稳定，又能降低因原水水质变化引起污泥量变化所造成的冲击负荷。污泥平衡池出泥经泵提升进入污泥脱水机房。

本工程冲洗水处理工艺为废水回收-回流水池-排水池，见图2。排泥水处理工艺确定为重力浓缩-离心脱水，见图3。

将排水池与回流水池合建、排泥池与浓缩池合建，形成集团式组合紧凑布置，将使生产联络线布置简洁顺畅、节省占地、优化管路布置，减小水力损失。

回流水池与排水池合建，总占地36.9m×19.3m。回流水池分2格，单格长17.5m、宽8.5m、有效水深6.5m、有效容积V=967m³,2格水池可单独使用或同时使用，每格可收集2格砂滤池的初滤水排放量。单格回流水池设置2台潜水泵，1用1备。

排水池分4格，单格长9.3m、宽8.5m、有效水深4.0m、有效容积V=316.2m³，总有效容积为1 265m³，回流冲击负荷<6%。泥斗容积126.75m³，泥斗深3m。每格水池均可收集1格砂滤池的反冲洗水。

(1）运行工况。充分考虑各种运行工况，为方便于运行回流水池和排水池，实现排水池上清液可重力回流至回流水池，并由回流水池的水泵统一提升至沉砂池出水井的条件，每格回流水池西侧池壁设置联通闸门1台。

(2）排水池运行方式。排水池工作方式为序批式：单格进水（0.2h）→静沉（3h）→上清液回流至格栅前（1h）→底泥提升至排泥池（0.5h）→（进水），4格依次轮流循序工作。单格排水池设置1台上清液泵，共4用1库备，单格排水池设置1台上底泥泵，共4用1备。

目前砂滤池冲洗水处理方式主要有2种，分别是直接回流与经过混凝、沉淀处理工艺后回流。冲洗水直接回流存在有时会冲击水处理构筑物的风险；经过混凝、沉淀、澄清处理工艺后回流，需加药，能耗较高，且只适用于滤池反冲洗排水含固率较高的工况。针对滤池冲洗水现有技术中存在的不足，本工程采用新型序批式排水池设计优化：可减少药剂用量，提高反冲洗废水回用的安全性，且符合节能、节药、低碳环保的要求。

排泥池、浓缩池、污泥提升泵房合建，总占地58.9m×54.2m。

设置2座浮动槽排泥池，在进行调节的同时可进行初步浓缩。运行工况为间歇进水，连续出水。底泥泵提升至浓缩池；上清液经浮动槽收集后重力流至上清液收集池。进泥含水率按约99.8%，出泥含水率按99%进行设计。固体负荷为0.85kg/（m²·h），单座平面尺寸为W×B=25m×25m，有效水深4.0 m。停留时间为9h，处理干泥量26tDs/d。上清液由浮动槽连续的均匀收集，浮动槽浮动幅度宜为1.5m。

设置2座浓缩池，进泥含水率按约99%设计，出泥含水率按97%～98%进行设计。固体负荷为0.85kg/（m²·h），单座平面尺寸为W×B=25m×25m，有效水深4m。底泥提升到离心脱水机进行脱水，上清液重力排至污泥提升泵房内的集水池后泵回流至格栅间出水井。

污泥提升泵房位于北侧排泥池与浓缩池之间。泵房长26.1 m，宽6 m，设置排泥池底泥提升泵3台，2用1备；浓缩池底泥提升泵3台，2用1备；上清液泵3台，2用1备。

上清液集水池位于南侧排泥池与浓缩池中间，有效调节容积235m³。集水池接受排泥池和浓缩池上清液及溢流，经上清液泵提升至沉砂池出水井。上清液集水池具备重力流至回流水池条件。

(1）集团式紧凑布置。将排泥池、浓缩池、污泥提升泵房集团式布置，将使生产联络线布置简洁顺畅、节省占地、优化管路布置，减小水力损失；将排泥池底泥泵、浓缩池底泥泵、上清液泵统一放置在提升泵房内，方便集中管理。

(2）浮动槽设计。充分利用我院已授权的实用新型专利，净水厂排泥水处理调节池浮动槽^[4]、模块集成式排泥水处理调节池浮动槽装置^[5]，结合现有水厂浮动槽运行经验，进行浮动槽设计优化：排泥池浮动槽导向柱的位置在满足虹吸管安装需求下，尽量靠近浮动槽，避免排泥池上层向池内悬挑的走道板挡住虹吸管水平段上的球阀与虹吸破坏装置，影响运行控制。

(3）管廊设计。在两座排泥池之间、两座浓缩池之间布置管廊，设置照明、通风系统，便于运行管理、人员巡视、设备维护检修。

(4）污泥管路。排泥池底泥采用泵提升方式进入浓缩池，可避免造成污泥管堵塞，影响浓缩池运行。

(5）运行工况。充分考虑各种运行工况，泥线上清液集水池DN300上清液重力回流管与回流水池DN600进水总管勾连，根据回流水池水位工况可实现泥线上清液重力回流条件。

(6）结构设计。变形缝的设置位置充分考虑污泥管路、上清液管路走向及布置情况，避免管道穿越双墙，优化穿墙套管布置。由于浓缩池与污泥提升泵房一侧管线种类较多，且管路走向复杂，因此将变形缝设置在排泥池与污泥提升泵房所在的一侧。

脱水机前设污泥平衡池，以避免脱水机进料泵直接从浓缩池中直接抽泥。设置1座，分2格，单格平面尺寸为9 m×9 m，有效水深3 m，有效容积243m³。实际停留时间约9h，为防止污泥在池内沉降，单格内设潜水搅拌机2台。

脱水机房平面尺寸26m×16.2m，处理干泥量26tDs/d。采用离心脱水机系统处理，包括进泥系统、加药系统、冲洗系统。离心脱水机进泥含水率约为97%～98%，泥饼含水率<80%。设置2台离心脱水机，1用1备。采用螺杆泵作为污泥进泥泵，一期一阶段安装2台，1用1备。

离心脱水机冲洗给水管接自厂区自用水。设置冲洗水箱1座及2台冲洗水泵，1用1备。离心脱水机的加药系统包括PAM制备装置、絮凝剂投加泵及配套设备。PAM自动制备装置由两个不锈钢储罐及相应的附属设备和压力传感器组成。药剂在溶药罐中经溶药搅拌后，制成浓度为0.3%～0.5%的溶液储存，药剂熟化时间45～60min。投加时经稀释系统将药剂浓度稀释为0.1%～0.2%浓度，定量与污泥混合。PAM制备装置能力为3～5kg/h，设置加药泵2台，1用1备。

西安某净水厂排泥水处理主要针对砂滤池初滤水、砂滤池反冲洗排水、折板絮凝池、平流沉淀段+斜管沉淀池排泥水。泥线处理构筑物包括回流水池、排水池、排泥池、浓缩池、污泥提升泵房、污泥平衡池、脱水机房。泥线构筑物布置充分利用竖向高差，将回流水池与排水池合建；排泥池、浓缩池与污泥提升泵房合建，采用集团式、组合式紧凑布置，节省占地，优化污泥管路布置，减小管路损失，降低工程投资。在工艺设计中充分考虑运行工况、优化结构做法等因素完善排泥水设计。