原有污泥脱水系统剩余污泥来源于污泥回流池, 经剩余污泥泵抽吸污泥回流池中污泥至污泥储存池作临时储存, 储存池深5 m地面超高0.5m, 池中配有搅拌器, 对剩余污泥进行连续搅拌、均质。储存池中剩余污泥经螺杆污泥泵抽吸至带式脱水机絮凝反应器与熟化好的浓度为1‰左右的絮凝剂进行反应, 形成的污泥絮体进入污泥预浓缩转筒进行预浓缩, 预浓缩后的污泥再进入带式脱水机进行脱水。

原有污泥脱水系统主要设备有2台带式压滤脱水机、3台污泥螺杆进料泵、3台絮凝剂螺杆进料泵和2台絮凝剂配制机。

原有污泥脱水系统主要存在以下问题: (1) 污泥螺杆进料泵入口处为负压, 污泥螺杆泵长时间运行时泵体容易出现高温报警, 日常需经常交替使用不同污泥螺杆泵, 才能缓解泵体高温问题, 人工现场监视强度大; (2) 污泥储存池未有浓缩污泥功能, 进入带式脱水机的污泥浓度一般为仅6~8g/L, 污泥脱水效率不高; (3) 带式脱水机已使用超过8年, 无法满足污水处理厂日渐增多剩余污泥脱水需求, 加之进水中氯离子浓度较高, 带式压滤脱水机腐蚀严重, 亟待更换。

原有污泥储存池尺寸为7m×7m×5.5m, 池中配有搅拌器1台, 结合原有污泥储存池的特点, 作如下改造:

(1) 制作4个钢筋混凝土空心四棱台预制件作为污泥浓缩斗, 棱台上四边边长为3.4m, 棱台下四边边长为0.5m, 棱台侧面与水平面为50°, 棱台高为1.8m, 棱台共有4个梯形钢筋混凝土侧面, 上下两面空着。4个预制件污泥浓缩斗制作好后, 整体吊至储存池底部并用混凝土固定好, 改造后池体底部可实现污泥重力浓缩。

(2) 剩余污泥排入污泥储存池的位置调至池体中心, 以实现对4个污泥浓缩斗均匀配泥, 并增设1个直径0.9m、高1.2m不锈钢缓冲空心圆筒, 剩余污泥管套在不锈钢缓冲空心圆筒中, 并与池面垂直, 末端设有缓冲环状板, 以降低排泥时对水体的扰动。

(3) 4个浓缩斗中沿着侧面敷设4条对称的浓缩污泥排放明管, 最后汇总为一条浓缩污泥排放总管接至污泥螺杆进料泵, 经其抽入离心机进行脱水处理。储存池顶部四边处增设上清液出水堰板。上清液经堰板溢流汇入上清液收集总管, 上清液可自流重新回到进水泵站。

(4) 4条浓缩污泥排放明管均设开关, 可控制排放不同浓缩斗中的浓缩污泥;且4条浓缩污泥排放明管中配有反冲洗气体入口和控制开关, 当浓缩污泥排放明管发生堵塞时, 使用空压机鼓入高压气体, 利用高压气体反向疏通底部管道污物, 操作简便。

离心脱水机体积小, 运转可靠, 车间臭气少, 环境卫生, 自动化操作程度高, 管理简便, 生产能力大, 为不少污水处理厂污泥脱水系统升级改造的首选设备之一。离心机的选型必须结合污水处理厂自身的污泥性状来选择, 对于无初沉池的, 且活性污泥有机成份比例大于60%、污泥泥龄较长的污水处理厂需要选择转速较高的离心机, 具体选型时需综合考虑离心机的进泥流量、绝干固体进料量、固体回收率、泥饼含固率、主电机和副电机功率、核心部件材质、转鼓内径、长径比及自动控制程度等。

对离心机性能参数的正确认识是顺利完成污泥离心脱水的关键, 生产操作人员上岗操作之前必须接受离心机运行操作培训, 熟悉离心机各项性能参数。主机转速决定了污泥在离心机内部受到离心力的大小, 越高的主机转速, 排出离心机的泥饼越干, 可处理污泥量也随之上升。差速越低, 泥饼被螺旋推出离心机的速度越慢, 泥饼在离心机内部停留时间相对变长, 产生的泥饼越干, 泥饼含固率越高, 但分离液会比较混浊, 固体回收率降低;反之亦然。泥饼含固率和分离液的清澈度是相互矛盾的, 调试离心机时需找出兼顾两者平衡点的差速。离心机参数的调试经验可参考相关文献, 本文不作赘述。

选择适用于污水处理厂污泥的絮凝剂对离心机调试成败起着关键作用, 必须经过严格筛选才能长期稳定使用。在絮凝剂筛选过程中需观察絮凝剂与污泥的反应速度、形成污泥絮体的结实程度等等, 絮凝剂选型工作应由絮凝剂供应商、离心机厂家以及污水处理厂工作人员共同完成, 综合各方意见后才能确定脱水效果最佳絮凝剂。

絮凝剂筛选的具体步骤是:烧杯试验、实验室离心机试验和上机试验。烧杯试验的主要目的是识别适用于所在污水处理厂活性污泥脱水用的可能的絮凝剂种类, 主要是通过查看烧杯试验过程中形成污泥絮体的反应速度、污泥絮体体积大小及其结实程度, 这些关注点在烧杯试验过程中可观测到, 通常以形成污泥絮体时烧杯之间相互倾倒的次数来量化反应时间快慢, 以污泥絮体破碎时烧杯之间相互倾倒的次数来衡量污泥絮体的结实程度。但是由于烧杯试验的操作条件与污泥脱水离心机的工况差别较大, 烧杯试验识别出来效果理想的絮凝剂若直接上机调试的话, 离心机运行效果包括分离液浑浊度、固体回收率、离心机处理能力等未必一定理想。

为模拟离心机的离心分离效果, 确保絮凝剂选型正确, 首次提出使用实验室小型离心机对污泥絮体进行离心分离以筛选适用絮凝剂。通过实验室小型离心机模拟污泥絮体在真正离心机内所承受的分离因素和分离作用时间, 经分离作用后观察添加不同絮凝剂形成的泥饼的密实程度, 并用力摇晃分离瓶一次, 进一步观察泥饼被打散难易程度及散开的污泥絮体大小, 泥饼不易散开且散开部分污泥絮体较小来判断适用的絮凝剂, 经过实验室离心机比选确定适用絮凝剂再进行上机试验。上机调试结果表明, 烧杯试验结合实验室离心机试验可更有效筛选出适用的絮凝剂, 离心机分离液清澈度较为理想, 固体回收率可稳定高达98%以上。

结合烧杯试验、实验室离心机试验和上机试验可在非常短的时间内完成适用絮凝剂的选型工作, 可大大缩短离心机调试时间, 实践表明是非常有效的方法, 可供同行参考借鉴。

絮凝剂的不同投加位置会对絮凝剂的适用性和絮凝剂用量有较大影响, 一般而言与污泥絮凝反应快的絮凝剂投加位置应越靠近离心机内部, 新型离心机其絮凝剂的投加点设计在离心机内部, 絮凝剂与污泥迅速反应形成絮体, 经离心力作用可立即完成泥水分离。实践表明, 在相同进料情况下, 在离心机内部投加絮凝剂的离心机其絮凝剂的用量比在外部投加絮凝剂的离心机絮凝剂用量有所减少, 分析认为主要是减少了污泥絮体在未进入转鼓前因污泥输送发生的絮体破碎, 且大大提高了絮凝剂的有效使用率, 从而减少了絮凝剂的使用量。离心机的絮凝剂投加点位于离心机外部时, 则适宜选用絮凝反应时间稍慢一点且实验室离心机试验效果较好的絮凝剂。经过多次比选, 确认爱森公司SNF 4240 (雨季时) 和4290 (旱季时) 这两种絮凝剂比较适合该污水处理厂使用, 南方地区其他水质类似的污水处理厂污泥离心脱水也可以参考使用上述絮凝剂, 节省絮凝剂的选型时间。

经改造的污泥储存池成为污泥浓缩池, 通过设置合理的剩余污泥排放和沉淀周期, 经重力浓缩后污泥浓度一般可达25~35g/L, 且生产时可连续同步进泥、排出上清液及排出浓缩污泥, 大大提高了污泥脱水效率;其次, 改造后污泥储存池液面高度高于污泥螺杆泵安装高度, 污泥螺杆进料泵入口处变为正压, 污泥螺杆泵长时间运行时也不会出现高温报警问题;再次, 当浓缩污泥排放管发生堵塞时, 生产人员可自行使用空压机鼓入高压气体进行疏通。改造后的污泥储存池可实现正常稳定运行, 节省了污泥浓缩设备的购置和运行成本。

经重力浓缩后的浓缩污泥可确保卧式螺旋离心机稳定运行, 离心脱水泥饼不会出现突然变稀的情况。采用烧杯试验+实验室离心机试验+上机试验方法筛选出来的絮凝剂适用于该污水处理厂污泥;在卧式螺旋离心机运行过程中, 泥饼含固率和固体回收率指标均较为理想。

污水处理厂污泥脱水系统经长期使用其处理能力和工况将有所下降, 运营人员可根据污泥脱水系统自身特点进行优化改造, 或选用离心机代替带式压滤脱水机, 本文介绍的污泥脱水系统改造和调试经验可供同行参考借鉴。