水處理行業(yè)中水廠排泥水處理探討
【www.wotx.net南京純水設備】對水廠的排泥水的處理，真正提到議程上來的也是近幾年的事。在90年代中期以前，國內很少有水廠配套完整的排泥水處理的單元，大多數(shù)水廠的排泥水基本上以直接外排為主。進入90年代中后期后，國內新建的水廠，出于環(huán)保驗收的要求，在設計及建設時，同步考慮了排泥水的處理單元，但大部分建成后，基本上也是處于閑置狀態(tài)。直到最近幾年，浙江省先行倡導的“五水共治”行動，對自然水體的治理引起了空前的注意，并落實具體措施，水廠排泥水直接外排也作為一項整治內容，對于建而未用的，要求投入正常使用；對于還未建設的，則要求限期配套建設并明確投運時間。
1 排泥水是否適合回用，如何回用的問題
排泥水的來源是日常的反應池排泥、沉淀池排泥、濾池反沖洗水以及周期性的反應沉淀池（一般以年為單位，甚至更久）、清水池等的清空清掃期間的排放水。有一些水廠為充分利用水資源，把一些常流水的水質取樣點的水也收集并匯入排泥水系統(tǒng)（投加過試劑的應排入廢水系統(tǒng)）。南京純水設備
在這些來水中，濾池反沖洗水中的雜質，主要是沉淀后出水中殘留的絮體顆粒。這部分泥水混入原水后，可起助凝作用，且其本身無不良的水質影響因素；其次是反應區(qū)、沉淀池、清水池在清洗時的排空水，除了排放初期和末期，會有高濃度泥漿水帶出，后續(xù)中段的水，基本上接近于清水，可直接回用；對于水質取樣點的流動水，本身就是制水環(huán)節(jié)中的過程水，當然也可以直接回用。而反應池的排泥水、沉淀池的排泥水均是間隙排出的，一般以天為周期，個別水質較好的水廠，排放周期更長，一些管理上欠缺的水廠，排放周期更存在不確定性，這些正常或非正常的工況中，排出的泥水均帶有明顯的泥腥味，而泥腥味是影響自來水感觀指標的一個重大因子。即使其它水質指標均達標，而存在泥腥味的自來水很難讓用戶接受。尚不論這些泥水中還存在著其它污染指標，所以這一類水不應直接回用，而且其上清液也不應回用。
設計院給出的常見的水廠處理工藝流程，認為排泥水經(jīng)過處理后，其上清液是可以回用的，這也符合環(huán)保部門提出的零排放、清潔生產(chǎn)的要求，所以會把所有的泥水匯集到泥水調節(jié)池，然后經(jīng)過濃縮，上清液回流，濃縮部分的泥水再進入下步的脫水處理工藝段。但實際情況是，這樣做存在較大的水質風險。南京實驗室純水設備
所以，經(jīng)過實踐驗證有效的做法的是
1）脫水機系統(tǒng)的壓濾水，這部分水的成分更復雜，且含有PAM殘留成分等，匯入到排泥水濃縮池的入口處是適宜的去處，可明顯改善濃縮池處的泥水分離效果，同時經(jīng)濃縮沉淀后，壓濾水中絕大部分的成分留置在泥水之中。
2）濾池反沖洗水：可以直接回用至反應池入口處，勿需再經(jīng)過沉淀、濃縮等一系列復雜的程序和操作。其回用水在原水中的占比一般宜控制在3%~5%，回用點應在原水流量計及濁度儀安裝點之后，也就是說，這部分水的摻入，不需要增加投藥量，相反的，回用水流量經(jīng)計量接入加藥控制系統(tǒng)中，在回用期間還可以按比例減少投藥量，當然在一些水質突發(fā)期，如藻類爆發(fā)期等，濾池反沖洗水不宜回用，那就匯入排泥水系統(tǒng)綜合處理（只需在回用水池與排泥池的進水處或出水處有聯(lián)絡閥門/閘門即可）。南京純水設備
3）反應池排泥水、沉淀池排泥水，除非是連續(xù)排放作為低濁度原水的助凝水，否則，對于間隙排放的泥水，尤其是排放周期較長的排泥水，存在泥腥味重等的水質影響因素，泥腥味僅為感官指標，還不包括實質性存在超標的理化指標，再加上污染物富集等影響因素，即使是上清液，都不適合回用。
4）排泥水濃縮池上清液，如第3點中講到的原因，不適合回用，應予以排放。
5）周期性檢修、維護時的池體排空水。主要是反應區(qū)、沉淀池、清水池等區(qū)域的排空水，這些部位的排空水在排放初期，會混有底層泥漿水，到后期也會夾帶底泥，其排放中段的水優(yōu)于原水，因此，中段的水完全可以利用，具體做法是在排泥池進水處與回用水池進水處，留有聯(lián)通的閘門或閥門（設計建設時，考慮了這些內容為上策，水廠投運后視時機技改也不算太難）。
6）各取樣點處的長流水。這部分水量較小，但日積月累，一年下來也有一定的量，一個30萬m3/d的水廠，據(jù)統(tǒng)計，共有至少10處取樣點及水質儀表安裝點，全年共排放水量約5萬m3。所以把這部分水直接匯入回用水系統(tǒng)也是很有必要的。在此，對于加有試劑的水樣須在測試時同步添加試劑，這些點位上的取樣水應與水廠化糞池水等一起排入城市下水道系統(tǒng)。南京實驗室純水設備
2 設備設施的合理選用
排泥水處理系統(tǒng)中的核心設備是脫水裝置，可選的主流設備有板框機、離心機、帶機、螺壓機、旋轉壓濾機等，最終的污泥處置方式，決定了脫水設備的選用，如脫干污泥用于垃圾填埋場填埋，那么高含固率能達標的只有板框機可選；如泥量比較少，螺壓機、旋轉壓濾機等也可以考慮選擇；如果想降低工程造價，且對現(xiàn)場環(huán)境衛(wèi)生條件不是太苛刻，帶機也是一個不錯的選擇；如果想自動化程度高，現(xiàn)場衛(wèi)生條件好，且能保證每次啟用后有較長可以連續(xù)運行的時間。南京純水設備
與脫水機械配套的另一項主要設備是PAM制備裝置。PAM制備裝置，從結構形式上來區(qū)分，有二廂式與三廂式兩種產(chǎn)品可選，兩種形式均各有利弊，如用量大、需連續(xù)制備，宜選三廂式；如用量不大，二廂式也可選。無論是哪種形式，關鍵的一個參數(shù)是熟化時間，即PAM在溶液中的停留時間，一般選取45分鐘，但這個時間與溶解水的水溫密切相關，有些場合到冬季時會發(fā)現(xiàn)PAM的用量偏大，究其原因是水溫低導致PAM要求的熟化時間不夠，所以考慮到四季通用，此時間宜選擇在一個半小時以上，具體可經(jīng)過實驗室模擬試驗確定，另外要注意的是，按PAM熟化時間延長，選配的裝置容量會明顯增大，那需要另外考慮的一個問題是，配好的PAM溶液最好能在24小時內使用完，那么在使用過程中要合理調節(jié)好PAM的配置數(shù)量。
由于排泥水處理是一個完整的系統(tǒng)，所以要以系統(tǒng)性的觀點來設計與運行管理，如反應池處排泥閥的開關頻次、持續(xù)時間、每組閥之間的間隔；沉淀池排泥機的分段分時運行，在設計、制作之初，考慮到應對高濁度和低濁度時的雙管與單管的切換等等，均對排泥水處理整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、節(jié)水節(jié)能運行有至關重要的影響。
3 排泥水的協(xié)同處理
水廠排泥水的特點是含泥砂量大，含有未完全反應的混凝劑成分，在自然靜止狀態(tài)下，只要經(jīng)過3~5分鐘，可看見明顯的泥水分層現(xiàn)象，如果將排泥水與原水混合，也可以見到與投加混凝劑的同等效果。設想將排泥水引入到鄰近工廠的污水預處理設施或市政污水廠，不失為是一種經(jīng)濟有效的處理方法。
但也有限制條件，這部分排泥水占污水廠處理能力的占比是否在允許范圍之內？由于較強的混凝效果，是否會削減污水廠后續(xù)工藝的碳源（部分碳源沉淀于前端處理工藝段）？以及需警惕泥砂是否會淤積在輸送的管道及泵站處。但對于常年濁度很低的水廠，這似乎不是問題。南京實驗室純水設備
對于常年高濁度的水廠或洪水期間有沖擊性的高濁度水廠，可考慮用泵，槽罐車運輸將濃縮泥水送入污水廠的污泥濃縮段。
還有一個問題是要突破環(huán)保監(jiān)管部門的固有思維，浙江省曾有一個大規(guī)模水廠的排泥水進入污水處理廠處理，多年來一直運行良好，但在2017年環(huán)保風暴的督查中，被作為一項問題指出，要求予以整改。要求水廠自行處理，理由是這股水稀釋了污水廠的進廠濃度。由于歷史原因，進入污水廠有多少量的雨水、地下滲漏水、工廠的冷卻水、游泳池的排放水甚至家庭中極大部分的用水，這些水比起排泥水的數(shù)量及清潔程度而言，均有過之而無不及。如有稀釋可能，這部分水才應該是首當其沖。
4 臨時應急排放處理措施
由于設備設施存在故障檢修的可能性，也會出現(xiàn)暴雨洪水以及潮汐影響的原水高濁度的影響，而水廠正常生產(chǎn)，不會因為這些原因而減產(chǎn)或停產(chǎn)，因此有必要要有確保排泥水不經(jīng)處理而直接排向環(huán)境水體的抗風險措施，對于時間短促的影響因素，可通過水廠運行模式的調整，如采用在沉淀池、排泥池、濃縮池臨時存儲的方法，把部分泥水安排在濁度較低的時段再排出處理。
但對于原水高濁度持續(xù)時間較長的情形，在廠區(qū)內建自然干化池；應對低濁度時應急排入市政管網(wǎng)等措施，事實證明也都是切實可行的措施。南京純水設備
5 泥的去向
水廠排泥水經(jīng)濃縮脫水后，一般產(chǎn)出來的干泥含固率大約在30%左右（重量法），由于投加了鋁鹽或鐵鹽、KMnO4、石灰、PAM，通常的去向是填埋、建材利用（磚、水泥、陶粒）、綠化基質土、也有見到報道是重新用酸浸出后做成低品質混凝劑的。業(yè)主對最終去向要承擔責任，而不是付錢外包式的一推了之。
6 現(xiàn)場衛(wèi)生
水廠整體環(huán)境給人的感覺是一個花園式工廠，各個車間也是窗明幾凈，員工的工作服、鞋也可以一塵不染，但是有了排泥水處理單元后，畫風瞬間改變。如果在設計初期沒有考慮周全，日常運行管理不到位，那么泥處理這個區(qū)塊可以用臟亂差來形容，尤其是PAM制備車間、脫水機間和脫干泥堆場的區(qū)塊。要想做到一個衛(wèi)生達標車間，也不是一件難事，首要的一點是設計及施工時要從細節(jié)著手，踏實做好每一點，如PAM的堆場及上料區(qū)間，相對獨立，地面材料要容易清潔，脫水機間的沖洗、取樣出液口及四周的下水溝的合理布置，特別是脫干泥堆場。方案是不落地清運方式，用料倉或搬運車輛，而不是靠先落地再鏟車倒運的方式，避免跑冒滴漏。在此區(qū)塊沖洗設施的考慮，地漏、溝渠、排水泵等的配備等，都屬于必須的內容。南京實驗室純水設備
7 出水標準的提升與人工濕地的建設
對于泥處理單元的出水，排向自然水體的，無論是指標還是感觀只能是優(yōu)于接納水體的水質，才能被社會接受，不然就會天天遭遇新聞熱線、網(wǎng)絡問政、鄰近百姓的投訴，直接的一個指標是SS，據(jù)說上海已出臺標準，要求水廠的排泥水處理后的出水標準是準Ⅳ類標準，意味著出水的SS要求是小于5mg/L，對應濁度指標大約是3~5 NTU，這是一個比較高的要求，在很多時候，澄清池出水很難達到這個要求，如遇到短時間沖擊性負荷時、停運后再投運時，會出現(xiàn)飄泥現(xiàn)象，此時出水的感觀是泥水在外排。還有一個情況是接納水體比較渾濁，出去的水體有明顯分層，類似黃海與渤海的交界面一樣，所以設想在水廠的澄清出水經(jīng)過濕地緩沖或在排出口處設置一處可以減緩流速的濕地緩沖處，這樣在感觀上會明顯好一些，而且對于沖擊性負荷時出現(xiàn)的短期飄泥也是一個有效的阻滯措施。
8 關于原水濁度保證率的問題
《室外給水設計規(guī)范》（GB 50013-2006）凈水廠排泥水處理10.1.3條規(guī)定：凈水廠排泥水處理系統(tǒng)的規(guī)模應按滿足全年75%~95%日數(shù)的完全處理要求確定。設計時的參考依據(jù)，僅為原水取值的保證率。但在實際水文觀察數(shù)據(jù)中，NTU與SS之間的轉換系數(shù)、年平均、最大、最小濁度及出現(xiàn)頻率的觀察記錄值很少，所以設計取值的全面性、合理性欠缺。南京純水設備
凈水廠排泥水處理起步較早的日本，全量完全處理的保證率按95%及以上設計，原水濁度設計取值按多年平均濁度的4倍取值，按4倍取值適合于濁度變化幅度較大的河流，但對于濁度變化幅度較小水庫而言，有較大的安全余地，它實際上可能是3倍或2倍多，甚至是1倍多，也就是說按4倍取值，可以涵蓋95%保證率的各種情況。
對于規(guī)范的理解與修編也有必要性，如果想達到百分之百處理，實現(xiàn)未經(jīng)處理泥水的零排放，采用日本的全量處理的保證率95%，再輔以一些臨時的措施，則既不會存在排泥水處理系統(tǒng)的超大投資浪費，也不會存在超量泥水直接外排的風險。
總之，水廠排泥水的處理單元，已作為水廠日常正常運轉的一環(huán)，有必要像對待水廠其他生產(chǎn)單元一樣，從設計、施工、運行、維護各個環(huán)節(jié)引起足夠的重視，確保泥水處理單元運行正常，出水達標排放。
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