水處理行業中水廠排泥水處理探討
【www.m.21gzbz.com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。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（投加過試劑的應排入廢水系統）。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、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，本身就是制水環節中的過程水，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，認為排泥水經過處理后，其上清液是可以回用的，這也符合環保部門提出的零排放、清潔生產的要求，所以會把所有的泥水匯集到泥水調節池，然后經過濃縮，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，經過實踐驗證有效的做法的是
1）脫水機系統的壓濾水，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，回用水流量經計量接入加藥控制系統中，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期，如藻類爆發期等，濾池反沖洗水不宜回用，那就匯入排泥水系統綜合處理（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、沉淀池、清水池等區域的排空水，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，據統計，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。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，且對現場環境衛生條件不是太苛刻，帶機也是一個不錯的選擇；如果想自動化程度高，現場衛生條件好，且能保證每次啟用后有較長可以連續運行的時間。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，從結構形式上來區分，有二廂式與三廂式兩種產品可選，兩種形式均各有利弊，如用量大、需連續制備，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現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好PAM的配置數量。
由于排泥水處理是一個完整的系統，所以要以系統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穩定可靠、節水節能運行有至關重要的影響。
3 排泥水的協同處理
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，在自然靜止狀態下，只要經過3~5分鐘，可看見明顯的泥水分層現象，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保監管部門的固有思維，浙江省曾有一個大規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，不會因為這些原因而減產或停產，因此有必要要有確保排泥水不經處理而直接排向環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時間較長的情形，在廠區內建自然干化池；應對低濁度時應急排入市政管網等措施，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
水廠排泥水經濃縮脫水后，一般產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 現場衛生
水廠整體環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塊。要想做到一個衛生達標車間，也不是一件難事，首要的一點是設計及施工時要從細節著手，踏實做好每一點，如PAM的堆場及上料區間，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、網絡問政、鄰近百姓的投訴，直接的一個指標是SS，據說上海已出臺標準，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，會出現飄泥現象，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
《室外給水設計規范》（GB 50013-2006）凈水廠排泥水處理10.1.3條規定：凈水廠排泥水處理系統的規模應按滿足全年75%~95%日數的完全處理要求確定。設計時的參考依據，僅為原水取值的保證率。但在實際水文觀察數據中，NTU與SS之間的轉換系數、年平均、最大、最小濁度及出現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，實現未經處理泥水的零排放，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，有必要像對待水廠其他生產單元一樣，從設計、施工、運行、維護各個環節引起足夠的重視，確保泥水處理單元運行正常，出水達標排放。
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