湘江流域某水厂排泥水系统设计经验总结

周 正

（湖南省建筑设计院有限公司，湖南 长沙 410082）

我国水资源贫乏，其分布不均匀，水资源日益紧张。目前，节约用水、提高水资源利用率是水处理工作的重点，水厂排泥水作为可回收利用水资源，越来越被人们重视。近年来，世界上大多数国家和地区都已积极研究和实施自来水厂排泥水的处理工作。本文通过对湘江流域一座水厂排泥水处理系统的设计思路进行介绍，为类似设计提供参考。

1 排泥水系统建设的必要性

1.1 保护环境的要求

水厂沉淀池排泥和滤池反冲洗的排泥水，如不处理或处理不当，会对受纳水体或污水处理厂造成冲击。随着国家经济的发展及对环境保护的重视，水厂生产排泥水的治理越发严格，明确规定“城镇水厂的工艺排水应回收利用，城镇水厂产生的泥浆应进行处理并合理处置”[1]。

1.2 节能减排，节约水资源的需要

我国水资源总量丰富，但人均水资源仅为世界平均水平的1/4，且水资源空间分布不均匀，水资源较为紧缺。有时为找到合适的水源，往往耗费巨资进行长距离引水，如南水北调工程等。排泥水占水厂生产水量的3%～7%[2]，对其进行处理回收再利用，一方面可以节约水厂运行能耗，减少废水排放量；另一方面可以有效缓解水资源日益紧张的现状。

2 排泥水处理规模计算

2.1 原水浊度分析

本项目水厂原水取自湘江，对湘江原水浊度数据进行统计分析，结果如图1所示。

图1 湘江2017年1月～12月的原水浊度统计

根据统计结果，湘江原水平均浊度26.9 NTU，最大浊度362 NTU，最小浊度5.8 NTU，85%保证率浊度35 NTU。其中3～4月和6～7月浊度较高，主要是由于上游连续暴雨以及湘江汛期所致。根据排泥水处理系统规模应能完全处理全年日数的75%～95%的要求[3]，本工程排泥水处理系统按85%保证率设计。

2.2 干泥量计算

本设计采用净水厂排泥水处理系统设计处理干泥量计算公式如下：

式中：

S—总干泥量 （t/d）；

C—原水浊度设计值 （NTU）；

K1—浊度与SS的换算系数，参考类似工程，本设计取1.4[3]；

D—药剂投加量 （mg/L），根据水厂提供，加药量取12.86 mg/L；

K2—药剂转化为干泥量系数，该水厂现状投加药剂为聚合氯化铝，K2=1.53[2]；

Q—原水流量 （m3/d）。

计算出水厂设计干泥量 （85%保证率）S=30.22 t/d。

2.3 排泥水量计算

根据现状调查，该水厂主要排泥水来源有一期絮凝沉淀池、一期滤池、二期絮凝沉淀池、二期滤池以及炭滤池。对各部分排泥水量分别计算，结果如表1所示。

表1 排泥水量调查计算结果

由表1可知，水厂排泥水总量约2 4721 m3/d，占水厂生产水量的6.2%。经测定，滤池、炭滤池反冲洗废水含固率约0.03%，由此计算絮凝沉淀池排泥水含固率约0.31%。

3 排泥水系统处理工艺技术

3.1 工艺流程选择

排泥水处理系统来水为絮凝沉淀池排泥水、滤池反冲洗排水，前者含固率一般为0.2%～2%，后者含固率一般为0.05%～0.15%[4]。常见的水厂排泥水处理工艺包括将沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水合并收集和分别收集处理两类。本工程排泥水量大，且现状反冲洗废水和沉淀池排泥水已分别设置管道系统，设计考虑分别处理。

3.2 脱水工艺选择

目前水厂污泥脱水常用设备包括带式压滤机、离心脱水机和板框压滤机。其中板框压滤机虽然占地面积大、设备造价高，但较其他两种具有进泥含固率要求低、脱水污泥含固率高、滤液含固率低、泥饼稳定性好等优点。考虑到后续污泥的处理处置要求以及建设单位经济状况，本工程设计采用板框压滤机脱水，多余泥量采用离心机脱水。

3.3 泥水平衡计算

根据上述计算调节进行泥水平衡计算如图2所示，据此进行工艺设计。

图2 泥水平衡计算图

4 主要工艺参数

4.1 排泥池及回收水池

设计将排泥池和回收水池并排合建。设计排泥池尺寸L×B×H=43.2 m×14.45 m×5.1 m，分2格，排泥池总有效调蓄容积1 768 m3。沉淀底泥抽送至浓缩池处理，上部清水经集水槽收集后排至回收水池。

设计回收水池尺寸L×B×H=43.2 m×13.25 m×6.1 m，分2格。回收水池总有效容积2 300 m3。上清液经水泵提升至预处理前端回用，底泥抽送至排泥池。

4.2 斜板浓缩池

设计斜板浓缩池1座，分2格，单格尺寸L×B=14.2 m×14.2 m，有效浓缩面积158.6 m2，有效水深7.26 m，设计固体负荷92 kgTDS/ （m2·d），液面负荷0.192 m3/ （m2·h）。

4.3 贮泥池

设计贮泥池1座，贮泥池直径14 m，有效水深5 m，有效容积为770 m3。

4.4 脱水机房

设计脱水机房1座，设置2台板框压滤机，单台处理能力35.2 t/d，每台运行10 h/d，可满足85%设计保证率的要求。另设置2台离心脱水机，单台处理能力36 t/d，对超出设计保证率的排泥水进行应急处理。

5 结语

（1） 工程对厂区砂滤池、炭滤池反冲洗废水以及絮凝沉淀池排泥水分别进行收集处理，其中对反冲洗废水全部回收，对絮凝沉淀池排泥水进行收集并经浓缩处理后上清液全部回收，实现排泥水的全收集、全处理、全回收、零排放，沉淀池排泥水浓缩脱水处理后泥饼含水率≤60%；泥饼委托环卫局外运处理、回填处置。

（2） 本设计考虑排泥池和回收水池合建，并采用斜板浓缩池，以节约用地，厂区排泥水用地面积9.61亩，仅为国家标准的64%。

（3） 本工程建成后，可节约水电费约3 800 元/d，单位制水成本可减小约0.009 5元/m3，能够达到节水节能减排的效果，具有一定的经济效益。