污泥斜板濃縮動態(tài)試驗研究

污泥斜板濃縮動態(tài)試驗研究

污泥濃度是處理水的重要過程。具有不同類型和結(jié)構(gòu)的連續(xù)重力污泥濃度池可分為普通濃縮池和傾斜板濃度池。與普通濃縮池相比,斜板濃縮池具有濃縮效率高、占地面積小等優(yōu)點,較適合用于占地面積緊張的水廠。雖然斜板濃縮池目前在國內(nèi)的幾家自來水廠已有應用,但在設計和應用該池型時仍缺乏足夠的依據(jù)。為此,開展了自來水廠污泥斜板濃縮的試驗研究。1試驗安裝和方法1.1調(diào)節(jié)池斜板設計試驗裝置設置于杭州市南星水廠沉淀池附近,試驗流程見圖1。污泥首先從沉淀池排泥槽內(nèi)由潛污泵抽入調(diào)節(jié)池,經(jīng)攪拌均勻后通過管道排污泵提升到斜板濃縮池,濃縮池中的上清液由上部集水槽收集后排放,濃縮后的泥水由池底排泥管排放。調(diào)節(jié)池采用兩座鋼制水池,每座尺寸均為2.8m×2.8m×2m,有效水深為1.8m,調(diào)節(jié)容積約為14m3。每座調(diào)節(jié)池內(nèi)設攪拌機1臺,對池內(nèi)的泥水進行攪拌以勻化水質(zhì)。斜板濃縮池的池體采用普通鋼板制成,上部斜板區(qū)平面尺寸為4.65m×2.55m,下部污泥濃縮區(qū)平面尺寸為2.55m×2.55m,濃縮池總高度為5.3m,有效水深為5.0m,其中斜板區(qū)高度為2.25m,濃縮區(qū)深度為2.75m。不銹鋼斜板分兩排布置,每排設34塊,共68塊,每塊板長為2.7m,寬為0.75m,厚度為1mm,安裝傾角為59°,板間垂直距離為6cm(可根據(jù)試驗要求調(diào)節(jié))。每組斜板的兩側(cè)分別設有導水槽,上層為上清液集水槽,下層則為排泥水配水槽。污泥首先由配水槽的側(cè)面、底部進入斜板區(qū),泥水分離后上清液從頂部溢流堰排出,濃縮后的泥水則沉入下部濃縮區(qū)從池底排出。濃縮區(qū)安裝有帶柵條攪拌器的刮泥機1臺,在刮泥的同時對污泥進行慢速攪拌,促進其濃縮。1.2污泥化學成分試驗污泥采用南星水廠沉淀池排泥,該廠原水取自錢塘江,其性質(zhì)受潮汐影響較大,正常時期和潮水期的沉淀池排泥性質(zhì)相差較大,兩個不同時期污泥的化學成分和污泥顆粒粒徑分布分別見表1和表2。2試驗結(jié)果與分析2.1濃縮池的ss濃度采用正常時期污泥,在斜板間距為6cm、攪拌器的外緣線速度為1.96cm/s下控制濃縮池進、出泥量基本平衡,考察了進泥流量和上清液SS濃度之間的關(guān)系,結(jié)果見圖2。由圖2可知,隨著進泥流量的增加,濃縮池上清液中的SS濃度逐漸升高,當進泥流量>15.3m3/h[水力負荷為3.7m3/(m2·h)]時,上清液中的SS濃度>70mg/L,不能滿足《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)中一級標準對上清液SS濃度的要求。設計濃縮池通常以污泥固體負荷為設計參數(shù),但由圖2可知,當進泥含固率為0.10%、進泥流量為20m3/h時,濃縮池的固體負荷只有3.1kg/(m2·h);而當進泥含固率為0.5%、進泥流量為8m3/h時,濃縮池固體負荷已達6.2kg/(m2·h),但前者的上清液中SS濃度遠高于后者。因此,設計濃縮池不能僅以固體負荷為設計參數(shù),還應該考慮水力負荷,以滿足上清液達標排放的要求。2.2濃縮池的出泥含固率采用正常時期污泥,在斜板間距為6cm、攪拌器外緣線速度為1.96cm/s時考察了進泥含固率對斜板濃縮效果的影響。結(jié)果表明,當進泥含固率>0.29%、進泥固體負荷為3.1~3.4kg/(m2·h)時,濃縮池的出泥含固率可達2.6%~3.0%,上清液中的SS濃度較低;而當進泥含固率為0.10%~0.12%、進泥固體負荷為3.1kg/(m2·h)左右時,濃縮池的出泥含固率<1.9%,達不到通常對濃縮池出泥含固率>2.0%的要求,且上清液中SS濃度較高;只有當固體負荷降到1.7~1.8kg/(m2·h)時,出泥含固率才達到2.0%以上?？梢姰敐饪s池進泥濃度很低時,不但要降低濃縮池的設計負荷,而且也很難達到理想的出泥含固率。為滿足污泥脫水機械對進泥含固率的要求,需采取其他方法提高濃縮效果。2.3器液攪拌轉(zhuǎn)速和攪拌轉(zhuǎn)速對濃縮效果的影響采用正常時期污泥,在斜板間距為6cm、濃縮池的出泥含固率為3.0%、上清液的SS<70mg/L時考察了攪拌轉(zhuǎn)速對斜板濃縮效果的影響。試驗結(jié)果表明,在攪拌器外緣線速度為4.2、1.96、1.29cm/s下,攪拌轉(zhuǎn)速對濃縮效果的影響基本一致,在進泥固體負荷為3.1~3.4kg/(m2·h)時,濃縮出泥含固率基本都可達2.6%。當攪拌器外緣線速度為0.78cm/s時,濃縮效果比在其他幾個攪拌轉(zhuǎn)速下的濃縮效果稍好,在相同的進泥固體負荷下,排泥含固率可達2.7%;但試驗過程中發(fā)現(xiàn),在該轉(zhuǎn)速下的刮泥機運轉(zhuǎn)太慢,造成排泥濃度不均勻。2.4污泥濃縮效果采用正常時期的污泥,在攪拌器外緣線速度為1.29cm/s、進泥含固率>0.2%、上清液中SS<70mg/L時,分別對斜板間距在6、12、18cm和無斜板4種工況進行了污泥濃縮效果的研究,試驗結(jié)果見表3。由表3可以看出,隨著斜板的安裝及斜板間距的逐漸減小,濃縮池的濃縮效率逐漸提高,當斜板間距達12cm時,與無斜板濃縮池相比,在相同的排泥濃度下斜板濃縮池的負荷提高了近1.5倍。但是濃縮效果并不是隨著斜板間距的減小而無限制地提高,斜板間距過小反而會增加工程投資,且易造成阻塞。根據(jù)試驗結(jié)果,斜板間距采用12cm較合適。2.5污泥含固率及粒徑控制斜板間距為6cm、攪拌器外緣線速度為1.29cm/s、上清液SS<70mg/L,對南星水廠潮水期污泥與正常時期污泥的濃縮性能進行了比較研究。試驗結(jié)果表明,潮水期污泥在進泥固體負荷為3.7~4.3kg/(m2·h)時,濃縮池出泥的含固率可達到4.7%~5.4%以上,與正常時期污泥濃縮性能相比,不但進泥固體負荷高,而且濃縮后的出泥含固率也高很多?？梢?潮水期污泥濃縮性能遠遠高于正常時期污泥的濃縮性能。這是由于潮水期污泥中的有機物和氧化鋁的含量均低于正常時期污泥的,而二氧化硅等無機物的含量卻遠高于正常時期污泥的;另外,潮水期的污泥顆粒粒徑也大于正常時期污泥顆粒粒徑。這表明了污泥的化學成分和顆粒粒徑對污泥的濃縮性能影響很大,通常有機物和氧化鋁含量越低、氧化硅等無機物含量越高、污泥的顆粒粒徑越大則污泥的濃縮性能越好。不同水源、不同的水處理工藝產(chǎn)生的污泥濃縮性能相差較大,在設計濃縮池時應根據(jù)具體污泥的性質(zhì)選擇合適的設計參數(shù)。2.6無斜板濃縮池對土地價格的影響雖然斜板濃縮池比不設斜板的濃縮池的濃縮效率高,但是在經(jīng)濟上它是否同樣具有優(yōu)越性,這對污泥處理工程來講也是非常重要的問題。筆者對干污泥產(chǎn)量為5.5t/d的水廠污泥分別采用不銹鋼斜板濃縮池和無斜板輻流式濃縮池濃縮并進行了經(jīng)濟比較。根據(jù)前述濃縮試驗的結(jié)果,斜板濃縮池設計固體負荷采用3.2kg/(m2·h),濃縮池面積為71.6m2,斜板間距為12cm;無斜板輻流式濃縮池設計固體負荷采用2.2kg/(m2·h),濃縮池面積為104m2。表4是對不銹鋼斜板濃縮池和無斜板濃縮池的經(jīng)濟比較。表中土地價格按上海市西南地區(qū)某水廠征地價格計算。從表4可以看出,雖然斜板濃縮池的占地面積較小,但由于不銹鋼斜板費用較高,導致斜板濃縮池比無斜板濃縮池總造價稍高。在費用構(gòu)成中,斜板濃縮池占地費用是總造價的48.8%,無斜板濃縮池占地費用為總造價的67.6%,因此土地價格在濃縮池技術(shù)經(jīng)濟比較中非常重要,是決定哪種濃縮池更為經(jīng)濟的關(guān)鍵因素,如果土地價格>6100元/m2,則不銹鋼斜板濃縮池的總造價低于無斜板的濃縮池。3濃縮池的設計要點①斜板濃縮池的濃縮效果受水力負荷、進泥濃度、斜板間距的影響較大,攪拌速度則對污泥濃縮性能的影響較小;污泥性質(zhì)不同,其濃縮性能也不同,且相差較大,因