导读：生物活性炭滤池在给水深度处理中的应用，摘要：以臭氧一活性炭给水深度处理工艺中试试验为基础，研究活性炭滤池对微污染水的处理效果，实验结果表明：活性炭滤池出水高锰酸盐指数平均值为1．077mg／L，活性炭滤池在此工艺中发挥着很重要的作用，关键词：生物活性炭滤池，常规饮用水处理工艺主要是去除水中浊度、色度和病原菌，采用常规给水处理工艺不可避免地存在出水高锰酸盐指数较高、产生消毒副产物较多、生物，本中 生物活性炭滤池在给水深度处理中的应用 施燕， 陆少呜 (华南理工大学环境科学与工程学院，广东广州510006) 摘要：以臭氧一活性炭给水深度处理工艺中试试验为基础，研究活性炭滤池对微污染水的处理效果。实验结果表明：活性炭滤池出水高锰酸盐指数平均值为1．077mg／L，对砂滤池出水高锰酸盐指数的去除率为40．130％；氨氮平均值为O．037mg／L，去除率为9457％；亚硝酸盐氮平均值为O．003mg／L，去除率为97．39％；浊度平均值为0．438NTU，去除率为13．61％。由此可见，活性炭滤池在此工艺中发挥着很重要的作用。 关键词：生物活性炭滤池；高锰酸盐指数；氨氮； 亚硝酸盐氮 中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：4(6-03 随着水污染的日益严重，大量的污染物尤其是有机物和氨氮等流入水体，这使得饮用水水源污染越来越严重。常规饮用水处理工艺主要是去除水中浊度、色度和病原菌，对原水中溶解性污染物的去除能力十分有限。因此，面对水源普遍存在溶解性有机物以及氨氮指标过高的污染状况，采用常规给水处理工艺不可避免地存在出水高锰酸盐指数较高、产生消毒副产物较多、生物不稳性增强，用户水出现异臭和异味等问题。 本中试试验以预臭氧(取消预加氯)+常规处理+后臭氧+BAC工艺为基础，研究探讨了生物活性炭滤池在饮用水净化中的作用效果。在常规工艺不能确保供水水质的情况下，建立生物活性炭滤池进行试验，研究其净水效果就具有现实意义，能给广州市某水厂净水工艺进一步改造提供依据。 1试验部分 1．1试验装置及运行参数 中试装置活性炭滤池结构图见图l。 活性炭滤池尺寸：∮1．5mx5．05m，为全不锈钢结构；
内部装填规格为∮1．5mm柱状炭，炭层高度为2．0m；活性炭滤池采用长柄滤头，小阻力配水系统；活性炭滤池运行流量为13m3／L，滤速为7．36m／h。 后臭氧接触塔尺寸：∮O．7mx5．8m，为全不锈钢结构，有效容积为2．3m3，底部装有微孔曝气头，服务半径r≥0．35m(Ozonia／DPl80)；水气逆流接触，气上行，水下行；后臭氧接触塔接触时间为9．6min。中试试验用水为广州市某水厂水源水。 1．2测定指标及方法 各项水质指标均按国家标准分析方法测定，测定指标及测定方法见表l。
2结果与讨论 试验以2008年3月份检测数据作为对象，分析生物炭滤池对各污染物的去除效果。 2．1对高锰酸盐指数的去除效果试验期间各工艺单元出水高锰酸蝴含量见图2。
根据图2，试验运行期间原水高锰酸盐指数含量变化范围为3．000～6．040mg／L，平均值为4．516mg／L；常规工艺出水高锰酸盐指数平均值为1．795mg／L，与原水相比减少60．25％；活性炭滤池出水高锰酸盐指数平均值为1．077mg／L，对砂滤池出水高锰酸盐指数的去除率为40．00‰ 根据相关文献介绍，只有混凝沉淀砂滤和加氯消毒的常规净水工艺的水厂，对高锰酸盐指数的去除率一般只有20％～30％。本工艺常规处理对高锰酸盐指数的去除率为60．25％，去除效果较好，这主要是因为经过预臭氧氧化加常规处理已经分解去除大部分有机物，并将难以降解的大分子分解为小分子增加水的可生化性，所以去除率比一般的常规工艺高。资料显示，后臭氧对砂滤池出水高锰酸盐指数的去除率为15％左右，而活性炭滤池对砂滤池出水高锰酸盐指数有40．00％的去除率，不仅仅是因为后臭氧对高锰酸盐指数有一部分的去除，更重要的是后臭氧能够将原水中的难降解的大分子有机物氧化为易降解的小分子有机物，增强了有机物的可生化性，从而促进活性炭滤池对有机物的去除。由此可以看出，存在后臭氧投加的情况下，活性炭滤池能很好地发挥其生化作用。 2．2对氨氮的去除效果 试验期间各工艺单元出水氨氮含量见图3。
根据图3，本试验运行期间原水氨氮含量变化范围为1．490―3．070mg／L，平均值为2．444mg／L；常规工艺出水氨氮含量平均值为0．682mg／L，与原水相比减少72．09％；活性炭滤池出水氨氮含量平均值为0．037mg／L，对砂滤池出水氨氮的去除率为94．57％。 常规工艺对氨氮的去除主要集中在混凝、沉淀工艺中，一方面是氨氮和氯发生化学反应产生氯胺系物质；另一方面则町能是某些胶体杂质或水中吸附了氨氮的杂质颗粒在沉淀工艺中被沉淀去除。本工艺采用预臭氧氧化代替前加氯，而且相关资料表明，臭氧氧化不能去除氨氮。因此，试验常规工艺对氨氮的高去除率主要归功于某些胶体杂质或水中吸附了氨氮的杂质颗粒在沉淀工艺中被沉淀去除。而活性炭滤池对氨氮的去除主要靠生物膜的吸附氧化作用，通过亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用将氨氮转化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮进而将氨氮最终转化为硝酸盐氮去除。 本试验活性炭滤池出水氨氮含量为0．037mg／L，满足我国2002年建设部I类水质标准中关于氨氮小于0．5mg／L的要求，而对砂滤池出水氨氮的去除率高达94．57％，证明滤池中生物膜生长状况良好，活性强，对氨氮有很好的去除作用。 2．3对亚硝酸盐氮的去除效果 试验期间各工艺单元出水亚硝酸盐氮含量见图4。
根据图4，试验运行期间原水亚硝酸盐氮含量变化范围为0．015～0．176mg／L，平均值为0．086mg／L；常规工艺出水亚硝酸盐氮含量平均值为0．115mg／L，与原水相比增加33．72％；活性炭滤池出水亚硝酸盐氮含量平均值为0．003mg／L，对砂滤池出水亚硝酸盐氮的去除率为97．39％。 常规工艺出水亚硝酸盐氮含量与原水相比有所升高，主要原因是亚硝化细菌的硝化作用将氨
氮转化为亚硝酸盐氮，使常规工艺出水亚硝酸盐氮产生了积累。由于活性炭滤池具有很强的硝化作用，所以对砂滤池出水亚硝酸盐氮有高达97．39％的去除率，滤后水亚硝酸盐氮0．003mg／L也满足我国2002年建设部I类水质标准中关于亚硝酸盐氮<0．1mg／L的要求。 2．4对浊度的去除效果 试验期间各工艺单元出浊度见图5。
根据图5，试验运行期间原水浊度变化范围为7．550～19．800NTU，平均值为12．819NTU；常规工艺出水浊度平均值为o．507NTU，与原水相比减少96．04％；活性炭滤池出水浊度平均值为0．438NTU，对砂滤池出水浊度的去除率为13．61％。 根据数据，活性炭滤池对砂滤池出水浊度的去除率为13．61％，去除效果明娩，这主要归功于活性炭层对浊度的吸附降解和机械截留作用。 3结论 (1)试验运行期间，活性炭滤池对砂滤池出水高锰酸盐指数的去除率为40．00％，滤后水高锰酸盐指数含量1．077mg／L满足我国饮用净水(CJ94―1999)规定<2mg／L的标准。虽然臭氧对高锰酸盐指数有一部分的去除，但更重要的是后臭氧将原水中的难降解的大分子有机物氧化为易降解的小分子有机物，增强了有机物的可生化性，从而促进活性炭滤池对有机物的去除，所以对高锰酸盐指数起主要去除作用的是活性炭滤池。 (2)试验常规工艺对氨氮和亚硝酸盐氮具有一定的去除效果，但均不满足我国饮用水关于氨氮和亚硝酸盐氮含量的标准。而活性炭滤池出水氨氮和亚硝酸盐氮含量分别为0．037mg／L和0．003mg／L，均满足我国2002年建设部I类水质标准中关于氨氮小于0．5mg／L和亚硝酸盐氮<0．1mg／L的要求。因此，活性炭滤池在去除氨氮和亚硝酸盐氮方面发挥着很大的作用。 (3)活性炭滤池对砂滤池出水浊度的去除率为13．61％，去除效果明显，说明中试系统对浊度的降低除常规工艺流程的巨大作用外，活性炭滤池的吸附降解和机械截留作用也起着重要作用。
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资源描述：第28卷第9期2008年9月工业水处理Industrial Water TreatmentV01．28 No．9Sep．，2008炭砂滤池与砂滤池处理稳定性微污染地表水对比试验曾植，杨春平(湖南大学环境科学与工程学院，湖南长沙410082)[摘要]针对常规净水工艺处理稳定性微污染地表水的不足，进行了炭砂滤池与砂滤池对比试验研究。结果表明．活性炭一石英砂双层滤料具有良好的强化过滤效果，对稳定性微污染地表水中的浊度、COD№、氨氮、亚硝酸盐氮、UV254的去除率分别可达到95．8％、49．7％、53．3％、52．3％、67．7％，比单层石英砂过滤提高了0．5％、9．9％、13．3％、30．8％、6．2％。增强了滤池的处理负荷，提高了过滤出水的化学安全性。[关键词]强化过滤；稳定性微污染地表水；颗粒活性炭【中图分类号]TU991．2[文献标识码]A [文章编号】X(43-04Contrast experiment of the treatment of stable micro—polluted ground waterbetween GAC．．sand filtration and sand filtrationZeng Zhi，Yang Chunping(College ofEnvironment Science and Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China)Abstract：Owing to the disadvantage of the treatment of stable micro-polluted ground water by the conventional waterpurification technology,the contrast experiment between granular activated carbon(GAC)-sand filtration and sandfiltration has carried through．The results indicate that the two-layer GAC-guartz sand fiheration has favorablyenhanced filtration efficiency．The removal rates of turbidity，CODm ammonia-nitrogen，nitrite-nitrogen，and UV254are 95．8％，49．7％，53．3％，52．3％and 67．7％respectively。Compared with single-layer sand filtration，the rates haveraised 0-5％，9．9％，1 3．3％，30．8％，6．2％respectively．The treatment load of filtration is enhanced，and the chemicalsafety of the filtered effluent water is improved．Key WOrds：enhanced filtration；stable micro—polluted ground water；granular activated carbon近几年来，由于污染的日益严重，我国大部分地区水源水水质不断恶化，太湖流域某地地表水受水体污染和水土流失等因素的影响，其水质属于明显的微污染地表水。其水质特点主要是：有机污染·+—+—+一+-+-+-+·+-+-+—+——+_——+一—+——卜——卜-+·+·+-+-+-+·+-+-+—+-·卜-+-+一—卜·+-+-+-+-+·+-+—+—+一—卜-—卜—+一—f‘-—+一-—+一·AE—IA具有优良的阻垢性能。几种阻垢剂的阻垢性能顺序为：AA—AE—IA>PAA>T225>N7319>PASP。3结论(1)对不同条件下AA．A蹦A三元共聚物阻垢性能的测试结果表明，共聚物的最佳合成条件为：引发剂用量为5％，链转移剂用量为10％，聚合反应温度为90℃。(2)采用静态蒸发浓缩法和极限碳酸盐硬度法，将合成的AA—AE—IA三元共聚物与市售的同类阻垢分散剂进行阻垢性能的对比实验，结果表明：AA—AE—IA三元共聚物的阻垢效果优于同类市售阻垢剂，最佳用量为6 mg／L，静态阻垢率高达90％。[参考文献][1]Godlewski I T'Schuek J J，Libutti B L．Polymers for m in watertreatment[P]．US 77．[2]Masler W F．Amjad Z．Scale inhibition in water systems[P]．US86．[3]曹新壮．碱性水处理的沉积与TS-609[J]．工业水处理，)：32—35．[4]林保平，李俊文，龙荷云．丙烯酸，2一丙烯酰氧基乙磺酸钠共聚物阻碳酸钙垢性能研究[J]．工业水处理，)：8-10．[5]马志，魏天俊，冯光瑛．从一MAn—AMPS共聚物的合成及其阻垢分散性能[J]．精细化工，)：1-3．[作者简介]刘振法(1963一)，1983年毕业于河北丁学院，研究员，工学博士。河北省能源研究所所长。河北省下业节水工程技术研究中心主任。联系电话：08；；E-mail：izf63@sohuc伽。[收稿日期】2008—04一ll(修改稿)··——43--——万方数据T、Ik水处理(9) 曾植．等：炭砂滤池与砂滤池处理稳定性微污染地表水对比试验严重，有机物浓度相对较高，水中胶体颗粒被有机物包裹，形成高稳定性地表水，常规给水处理工艺难于满足日益严格的水质标准；冬季水低温低浊；低温水的黏度大。絮体颗粒碰撞凝聚的难度大，影响絮凝体的成长；夏季高藻、高铁锰，而水中的铁锰主要以溶解态和胶体态铁锰共存，胶体态铁锰被有机物包裹，形成高稳定性高浓度铁锰，常规给水处理工艺对其难于去除[1]。因此，针对稳定性地表水水质特点和常规工艺的不足．进行了强化过滤工艺改善水质的试验研究。1实验部分1．1 原水水质实验原水取自某水厂取水口。1月5 El一2月9日水质如表1所示。袁l 原水水质统计表1．2实验装置构造物工艺设计参数：混合池600 mm×150mm×300 mm：网格絮凝池300 mm×300 mm×l 150 mm，具体参数见表2。表2 网格絮凝池参数沉淀池l 200 mm×300 mm×l 150 mm，内置1 m长斜板，倾角600。滤柱采用直径300 mm、高度2 000 mm的有机玻璃。炭砂滤柱滤料由活性炭和普通石英砂组成。滤层厚700 mm，承托层厚度100 mm。炭砂配比l：l。活性炭采用宁夏天福活性炭有限公司生产的8×16目颗粒活性炭，具体参数见表3。表3颗粒活性炭参数规格 灰分 碘值／(rag·g。) 强度 水分8×16目 8％～12％800一l 000 ≥90％ <5％砂滤料采用的是平均粒径为0．85 mm的石英砂。混凝剂为江苏无锡凯米拉化工有限公司生产一44一的碱式聚合氯化铝(PAC，质量分数为10％，以A1：0，计)，助凝剂是法国某单位生产的阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)。实验流程见图1。炭砂滤柱溢流管反冲洗出水管溢流管反冲洗H{水管反冲洗臂图1 中试工艺流程1．3运行条件中试装置进水流量为0．6 ma／h。PAC的投加质量浓度为2．5 mg／L(以A1203计)，PAM的投加质量浓度为0．04 mg／L。炭砂滤柱和砂滤柱均采用淹没式恒水位过滤．空床停留时间都为6 min。采用水厂加氯消毒的滤后水进行反冲洗，反冲洗周期为24 h，膨胀系数为30％左右。反冲洗时间为8～12 min。排泥与反冲洗同步进行．反应器一周清洗一次。1．4检测方法及仪器浊度：HACH2100P型浊度仪。COD：酸性高锰酸钾法．HH一4数显式恒温水浴锅。氨氮：纳氏试剂分光光度法．721型可见分光光度计。亚硝酸盐氮：Ⅳ_(1一萘基)一乙二胺光度法，721型可见分光光度计。硝酸盐氮：麝香草酚分光光度法，721型可见分光光度计。UV254：UV2300型紫外／可见光光度计。2实验结果与讨论2．1 对浊度的去除效果对比实验期间原水平均浊度为4．29 NTU，温度为5．5℃。呈现出明显的低温低浊水特征。水中胶体颗粒物少。有机物吸附在胶体颗粒表面，形成有机保护膜，增加了胶体表面的电荷密度，加大了颗粒间的静电斥力，阻碍了胶体颗粒间的结合。炭砂滤柱和砂滤柱对浊度的去除效果对比如图2所示。昌罨制髫术褥篮犏Ol一05 0l—10 Ol—15 Ol一20 Ol一25 0l一30 02一04日期+原水浊度 +炭砂滤m水浊度．--0--砂滤出水浊度+炭砂滤去除率—一砂滤去除率图2炭砂双层滤柱与砂滤柱除浊效果对比万方数据试验研究 工业水处理(9)由图2可知。炭砂滤柱出水浊度平均为0．18NTU．去除率为95．8％：砂滤柱出水浊度平均为0．20NTU．去除率为95．3％。两个滤柱出水浊度均低于饮用水规定的标准∞】。运行前期，两滤柱出水浊度都比较高。可能是由于新装的炭和砂没有洗干净，干扰了滤柱出水浊度。但炭砂滤柱出水浊度比砂滤柱稳定，砂滤柱出水的浊度波动大。而炭砂滤柱能维持稳定状态。这可能是由于炭砂滤柱的滤料是由炭滤料和砂滤料组成的，截污能力 相关资源
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暂无评论，赶快抢占沙发吧。福州市西区水厂污泥处理工艺初探
更新时间： 16:31
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摘要：通过福州市西区净水厂生产排泥的重力沉降试验并进行污泥处理工艺小型化干化床现场观测，对西厂水厂的污泥特性作了揭示，为污泥干化脱水工艺的设计、运行提供了重要参数，进而在对国内水厂机械脱水工艺考察的基础上提出福州市西区水厂污泥厂处理工艺选择。
关键词：净水厂污泥 污泥性质 处理工艺
1、城市净水厂污泥处理、处置 发展 概况
在过去的城市净水厂建设中，污泥处理一直被忽视的一个环节，人们更多的关注于 工业 生产的排污治理，二十世纪七十年代以前，各国建设的净水厂排泥水处理设施，多是沿用污水处理厂的污水和污泥处理 方法 进行设计和 应用 ，主要采用污泥塘与干化场处理和污泥。随着城市化进程的发展，六十年代开始， 研究 人员工着手认真研究净水厂排泥水处理和污泥处置工作，调查了净水厂的排泥与净水厂净水工艺间的关系，探讨了净水厂排泥与污水厂排泥的异同，七十年代，美国联邦政府颁布布《水污染控制法》，要求各州制定标准，水厂污泥必须经处理再行排放;并且拟定了一个污泥处理发展草案。其发展目标是：到七十年代末，应用可实行技术合理进行污泥处理，并要求各类水厂排除污水的pH值及总悬浮物达标。到八十年代初，必须考虑污泥处理工艺的 经济 性，要求对污泥处理后的析出液或滤液回用;到八十年代中期，在全国范围内消除污泥排放造成环境污染。日本于1975年也颁布布了《水质污浊防止法》，规定没有沉淀池和滤池的净水厂，其排出水必须经处理至符合水质排放标准。近年来，美、俄、日、英、法等发达国家的各大、中城市新建的净水厂中均设置了较为完善、自动化程度高的污水和污泥的处理设施。离心脱水、加压脱水等机械脱水方法应用普遍。欧洲有些净水厂，由于原水中的悬浮物含量低，浊度小，水厂排水中泥含量少，往往将排泥直接排入市政污水管理，输送到就近的污水厂统一进行污泥处理，据有关资料，欧洲许多国家净水厂经过浓缩和脱水处理的污泥量，占全部净水厂污泥量的70%。污泥脱采用的具体技术，因各国的 自然 条件和习惯，有明显差异。然而近年来的总体趋势是，干化声和干化塘的使用减少，离心与压滤脱水逐渐占统治地位。
我国的净水厂污泥处理和处置工作起步较晚，由于净水厂的排泥，在过去一般均认为其组成与水体的原有固体组分相当，只增加了处理过程中的一些絮凝剂，对环境害 影响 甚微，因而， 目前 为止绝大数净水厂的排泥还是直接排入水体，但随着我国政府对水资源保护工作的日益重视，特别是城市规模的不断的扩大，净水厂的排泥逐渐突出，据粗略统计，我国最大城市，上海市各净水厂每年能过排泥进入水体的悬浮就达30万tds(吨干固体)，有机物按10%含量，可达3万tds以上。净水厂的排泥正受到有关部门的密切关注，《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国水污染防治法》等一系列水资源保护 法律 法规的颁布实行，我国在八十年代净水厂排泥被提上议事日程，对水厂污泥进行无害化处理已成为目前国内城市供水行业的重要任务。
目前我国在净水厂专设污泥处理并投入运行的只有少数几个大规模的城市净水厂，有北京市第九水厂、石家庄润石化厂、深圳梅林水厂、上海闵行水厂、河北保定二水厂。
2、福州市西区净水厂污泥处理研究
福州市西区水厂总规模为60万m3/d，已建成投产45万m3/d，计划于2000年再扩建功立业5m3/d达到终期规模。由于多方面的原因，目前西区水厂的排泥均未经处理直接排放。根据福州市自来水总公司2000年技术进行规划，西区水厂终期规模建成后，水厂的排泥水必须达标排放，即SS&70mg/L，同时由于江滨大道的建成，不经处理的生产污水直接排入作为饮用水源的闽江，大量污泥对市中心江段的景观造成不利影响，为此，我院与上海同济大学在西区水厂进行污泥干化处理试验研究。
⒉1福州市西厂水厂污泥干化试验方法
各种条件下污泥的测试的特性参数有：污涨的含固率、污泥的悬浮固体浓度(SS)、污泥的可挥发性悬浮固体浓度(VSS)、污泥的化学需氧量(CODMn)、污泥的比阻(r)、污泥的压缩系数(s)。
试验方法包括：
⑴重力沉降柱模型
如图1示，柱高1200mm，直径200mm，电动调速机转递0.5r/min。
⑵玻璃干化柱模型
如图2示，柱高1500mm，直径100mm。
⑶小型干化床模型
如图3示，长1.2m、宽0.8m、高1.5m的砖砌小型干化床4个。滤床由10cm厚的粗砾石与30cm厚的建筑用沙组成，床底部沿长度方向安装有塑料穿孔集水管，及时排除下渗滤液。沙面以上不同高度安装有撇水阀门，可及时排除上澄水。
⒉2污泥量的确定
⒉2.1原水浊度与悬浮固体浓度间的关系
净水厂的化学凝聚沉淀污泥，主要由原水中的悬浮物、胶体物质、有机物、以及混凝剂形成的胶状金属氢氧化物组成。在原水中有机物含量不高情况，水厂污泥中的固体物含量，大体上可由原水中悬浮物总量加上投加的药剂量 计算 得到。
原水浊度(Turbidity)和悬浮固体含量(Suspension Solid)均可用来表征原水中含泥量的多少，水厂通常只有浊度指标。西区水厂原水浊度及其悬浮物含量的相关关系如图4，
经线性回归有如下关系：
SS=1.76T+4.9
式中SS&&原水的悬浮固体含量，mg/L;
T&&原水浊度，NTU。
回归 分析 中相关系数为R2=0.98，相关性很好。
⒉2.2.污泥量的 计算
根据式(1)的回归关系，以及矾耗与生成的A1(OH)3的重量比，可得出原水浊度、矾耗与污泥的干固体产量之间的关系如下式所示：
式中Cw--单位水量的污泥干固体量，mg/L;
P&药剂和由药剂产生的固体物之间的重量比，这里取0.234。(西厂矾耗折算为A12(SO4)3.18H2O,　2A1(OH)3/A12(SO4)3.18H2O=0.234)
A&药剂投加量，mg/L。
Sw=Cw&Q&10-6
式中Sw&日产干固体量，t/d;
Cw&&单位水量的污泥干固体量，mg/L;
Q& 以终期日产量60万m3/d计。
西区水厂取水口上游建有水口水电站，对闽江上游的泥砂有较强的静沉和拦截作用，西区水厂原水浊度常年较低，但是由于受洪水及水口水库存放水的 影响 ，常年在5&&8月份有较大的波动。以最高浊度作为净水厂排泥处理设施的选择依据显然是不 经济 的，比较合理的作法是以95%保证率为基本要求，对最高浊度时进行校核调节容积。
以1999年西区水厂原水浊度作频率 分析 ，得原水浊度频率曲线如图5。
由频率曲线及西厂生产报表可知，西厂原水平均浊度为24.9 NTU,相应矾耗为14.4mg/L;浊度较高时(即95%概率)浊度为35NTU，相庆矾耗为19mg/L;1%概率时浊度约为150NTU，相应矾耗为24mg/L。沉淀池出水浊度最不利时为8NTU，滤池出水浊度最不利时为0.5NTU。所以，在95%保证率下，西区水厂日产干污泥量Sw=42.6tds。
2.3.污泥的浓缩
污泥的重力浓缩是污泥脱水前必不可少的预处理过程，无论是天然干化或是机械脱水，经过浓缩预处理可以大大降低后续过程的设计规模和工作负荷。
2.3.1.西区水厂污泥性质
现场测试的西区厂沉淀池污泥性质如表1。
西区水厂沉淀池污泥性质表
悬浮固体SS
挥发性悬浮固体VSS
化学需氧量
压缩性系数s
比阻r在4.7&&1012cm/g的范围内变化，如果沉淀池及时排泥，絮凝污泥未因放置时间太长而失去活性，比阻不超过1.251012cm/g，按AWWA的划分标准，西区水厂污泥的脱水性能在铝盐絮凝污泥中发球中间水平。西厂沉淀池排泥有时周期比较长。这虽然对提高排泥含固率有利，但对污泥脱水性能及控制浓缩池上清液浊度不利。因此及时排泥，有利于保证污泥的处理效果。压缩系数s在0.79-1.13之间变化。s太低污泥颗粒容易堵塞滤布，太高则颗粒刚性大，颗粒间的水分部不容易被挤压排出。西区水厂压缩系数在0.79-1.13之间属比较理想的范围。西厂污泥中VSS占SS的比例为10%左右，属河水水源的正常范围，比一般水库存水污泥的灰分低。有机物含量低，污泥的亲水性也就小，比较容易脱水。西厂污染性质测试的结果，从r、s、VSS等方面看，西区水厂的污泥脱水性能尚好，比多数水库水的污泥好;较浊度较高，且有机物含量低的河水污泥稍差。
2.3.2.西厂污泥的重力浓缩
迪克(Dick)的固体通量法5静态沉降试验是重力浓缩最常用的试验 方法 。
固体通量法可以表示为：
G=Gu+Gi=uCi+viCi
式中 G&&总固体通量，kg/m2.
Ci--=-污泥固体深度，kg/m3;
Gu----向下流固体通量，kg/m2。
Gi----自重固体通量，kg/m2.
u----向下流济m/
vi---初始固体浓度为的界面沉速m/hr。
浓缩池的面积：
式中Q0--入流污泥流量，m3/
CO--入流污泥浓度，kg/m3;
GL--极限固体通量，kg/m2.
A--浓缩池面积m2。
西区水厂沉淀池污泥进行了多次沉降性能的测定，图6、图7为其中两组。
由于试验污泥的比阻不同，试验得出的4条固体通量曲线存在明显差异。在不同的浓缩池出泥浓度要求下，可根据工程的污染设计比阻，由上述曲线得到相应的污泥极限固体通量如表2。同样的底流浓度，比阻越小，浓缩池的固体通量越大，相应的浓缩池面积越小。
出泥浓度（t/m3）
污泥比阻（cm/g)
不同比阻、出泥浓度下的浓缩池极限固体通量（kg/m2.hr)
8.75& 1011
2.4.污泥的脱水
目前 常见的处理设施及脱水方法有：天然干化、真空过滤、回压过滤(带式，反框式等)、冰冻解冻、离心机脱厂、造粒技术、排入其它净水厂、进入下水道输送给就近的污水处理厂等。对西区水厂污泥的脱不我们主要进行现场小型干化床试验，由于试验经费和试验设备的原因，对机械脱水 问题 采取考察方式调研。
2.4.1.干化场
现场实验对干化床的脱水、干化效果进行了考察评价。图8反映了砂床上污泥的重力脱不过程。污泥脱水效果与污泥比阻、施泥厚度、进泥含固率及上澄水的撇除情况有关。通常在撇除上澄水情况下，重力脱水时间(脱除90%可重力脱除水量)为一至两天。脱水阶段结束后，泥饼含因率在20%&&25%(与比阻及施泥厚度等有关)。
干化床运行中的一个重要 问题 是上澄水与渗滤液浊度是否满足排放要求。试验结果，上澄水中悬浮物浓度与污泥性质有关。沉淀池及时排泥所得的新鲜污泥，处理时所形成的上澄水悬浮物浓度一般均小于一级排放标准(SS&70mg/L)，可直接向闽江排放。如果污泥在沉淀池内停留时间太长，已经压实失去了絮凝活性，在浓缩、及干化床撇水过程中所形成的上澄水不容易澄清，悬浮物浓度很大。所在，在水厂运行过程中，及时排泥，保持污泥活性是重要的。渗滤液浊度受污泥压缩系数 影响 。西区水厂污泥的压缩系数在0.79--1.13之间，干化床的渗滤液的SS很低，总是小于排放标准，可直接排放。另外，模拟滤床使用总次数达30次以上，以未发现污泥堵塞滤层或穿透滤层的现象。初步说明，西厂污泥的压缩系数已足够，用干化场处理不会发生污泥堵塞滤层问题。
干化床的干化试验结果见图9。重力脱水阶段结束后，脱水性能好的污泥，脱水泥饼含固率可接近30%，基本达到运输、堆放要求。而通常情况下，泥饼还需一段干化时间才能达到清运要求(含固率R30%)。图9曲线中的低谷是降雨的结果。污泥开裂之后(含固率R20%)，短时间的集中降水可通过裂缝快速下渗，对干化周期的影响不大。而施泥厚度大、污泥不易开裂时，降雨的影响较大。
西区水厂每年污泥量的最不利时段为洪水期的6月。由于干化床处理系统的容积很大，对污泥量波动具有良好的调蓄能力，所以按除汛期6月份之外的历年污泥量最大月作为设计污泥量的最不利时段。每扯季度为阴雨季节，蒸发量最小。选取一季度为气候最不利之校核期。为安全计，选取试验期间污泥的最大比阻1.25&1012cm/g为西厂污泥的设计比阻。根据污泥量的统计结果以及当地气象资料，各设计周期的 计算 参数如表3所示。各种设计条件下所需的干化面积如表5所示。
各设计周期的计算参数
（吨/周期）
平均蒸发速率
污泥中水分的平均蒸发速率
污泥量不利阶段（7月份）
气候最不利阶段（1季度）
不同设计周期及施泥厚度时干化场所需的面积
设 计 条 件
干化床面积（亩）
施泥厚度30cm
施泥厚度60cm
施泥厚度90cm
按年平均值计算
以气候条件的最不利阶段为计算周期
以污泥量最大阶段为计算周期
2.4.2.国内净水厂采用的机械脱水工艺
机械脱水有真空吸滤、板框压滤、带式压滤、离心脱水及螺旋压滤等。其中真空吸滤因能耗高、泥饼含水率高已逐渐被淘汰。而新出现的螺旋压滤在工程上尚未得到普遍 应用 。 目前 在工程上得到广泛应用的脱水设备是离心机、板框压滤机与带式滤机。
离心机是能连续运行的转筒式离心机，也称卧螺离心机。经高分子絮凝剂调质处理的污泥进入离心机转筒后，在高达3000g以上的强烈离心力作用下，比重较大的固体颗粒快速沉降在转筒内壁上形成泥饼，分离出的水分在泥饼表面形成液体层。转筒内的螺旋状输送器与转筒之间的转速差，使泥饼被螺旋输送器叶片挤压到转筒的锥形出口处排出。而分离出的水分则从转筒的圆柱端经溢流堰流出。
压滤机的工作原理是，多组滤板串联排列，经油压机紧形成一连串相邻的封闭空间滤板两侧覆有多孔的滤布。污泥泵将污泥压入相邻滤板之间的空间，污泥中的水分透过滤布被排出，固体颗粒被截留并压实成泥饼。目前污泥脱水中使用的压滤机，主要是膜式压滤机。有板框压滤和带式压滤机。
脱水装置本身的基本性能作简单归纳如表5。
常用污泥脱水机械的性能特点
板框压滤机
带式压滤机
脱水泥饼含固率
中（20-30%）
高（30--40%）
低（20--25%）
析出液性质
较混，不能直排
清澈（可&70mg/L）
调质药剂量
可较低（1%-2%）
对进泥适应性
对泥量、含固率波动有良好适应能力
适用难脱水污泥
对进泥含固率、调质要求高
自动化程度高
简单，环境差
多，系统复杂
脱水机械的选择，需考虑泥饼含固率、污泥回收率、调质药剂用量、电耗、设备投资、运行管理条件、对进泥及场地的要求等。水厂的污泥性质与规模等对工艺的选择有很大影响。项目组先后调研考察了上海闵行水厂等国内五个净水厂的污泥机械脱工艺，各水厂污泥脱水工艺基状况如表6：
各水厂污泥脱水工艺基本状况表
上海闵行水厂
深圳梅林水厂
北京水源九厂
厂家庄润石
保定二水厂
设计原水浊度
间歇式浓缩池
板框压滤机
板框压滤机
带式压滤机
Afla Laval
Edvares&jones
各厂运行效果而言，各厂的进口设备的自动控制系统均比较先进，如使用超声传感器与PLC保证沉淀池排泥浓度，控制排泥水量;污泥浓度计控制浓缩池排泥，污泥浓度计、液位仪与变频泵控制离心机的进泥;北京水源泉九厂的板框压滤机的也完全实际了自动控制。
对比脱水工艺，离心机运行的适应性较好，国外实测报告的结论：在洪水期间，污泥量增加时，可以在较高的进泥流量下工作，处理更多的污泥，代价是稍多的PAM用量，较低的出泥含固率。闵行厂的结论比这个更多的污泥，代价是稍多的PAM用量，较低的出泥含固率。闵行厂的结论比这个更乐观，进泥量提高30%，出泥含固率并未下降。带式压滤的回收入率容易出现问题，现状润石水厂的带式机的滤液是不宜达到直接排放标准的。梅林水厂的设计进水浊度较北京市第九水厂高，因此其120万m3/d水量的大，但梅林水厂用了6台1.2m&1.2m国产压滤机，设备台数多而且国产设备何种较大，国产设备的使用、维修、保养情况下待今后考察。
对比浓缩工艺，闵行水厂的Lamella浓缩池作用不是明显，进泥浓度&3%，离心机的运行结果就十分令人满意。Lamella浓缩池是引进专利产品，出泥含固率&6%，参数储备较大。似乎意义不大。但是，保定二水厂的Densadeg不但有浓缩作用，毫无疑问还有澄清出水的作用，最大表面负荷可达20m/m2.hr，澄清水水质较好&70mg/L，达到排放标准。
其他方面，润石水厂排泥水收集、浓缩系统运行没有北京第九水厂的理想、可靠。梅林水厂的回收入水系统简单、实用。对梅林水厂，用石灰调质可能是重要的，但是使用了石灰，预处理从操作到设备都变得十分复杂。
系统上各家水厂的污污泥处理能力都有很大的余量，这是原水设计浊度及设备处理能力两方面都取了充分的安全系数所致。
西区厂水厂污泥的处理重要目标是污泥的减容外运，根据剪切力的测试，达到外运要求一般含因率应大于33%。从水质特性上看与闵行水行厂接近。有关 文献 对原水水质及投药情况与污泥比阻的关系进行了统计。表7将有关数据与闵行水厂、西区水厂的数据进行了汇总比较。可见，西区水厂污泥用离机脱水，是可以达到比较满意的效果的。预计在PAM投加量1&-2&时，泥饼含固率可达到25%-35%(闵行水厂PAM用量1.0&--1.5&，泥饼含固率R42%)。运行中如遇到特别不利的时段，可适当增加絮凝剂用量。离心机的污泥回收入率通常R95%，但出水仍不能直接排放，宜设Densadeg将析出液回流处理后排放。因而可以初步确定西区水厂机械脱水工艺方案的基本由一格Densaedg池(通量为6kg/m2.hr)，两台离心机脱水机(45m3DS/h)和附属PAM干粉投加器共同构成。
原水水质、药剂用量与污泥性质
原水浊度NTU
硫酸铝加量（mg/L)
浓缩污泥浓度(%)
污泥比阻1012m/kg
#：原水浊度变化范围15-280NTU，平均80NTU。
*：西区水厂的浊度与矾耗均为平均值。
2.5.投药调质
投药调质就是对污泥进行化学预处理，从而降低污泥的比阻，使其易于脱水，常用的 方法 有：石灰处理、酸处理、碱处理、高分子絮凝剂处理等， 目前 广泛采用高分子PAM，效果显著。
2.5.1.调质药品的选择
PAM(polyacrylamide)是一种水溶性高分子，属聚电解质。聚丙烯酰胺具有&头尾相连构，有絮凝性和粘合性，其线型聚合物在200℃以上软化后分解。PAM可分阳离子型、阴离子型和非离子型三类，它们的分子量可达1000万以上。一般结构式可如下表示：
根据药剂初筛结果，选用三种阴离型PAM：A-3001800、AN910SH及AN905SH进行污泥调质试验。图10为加药对污泥比阻的 影响 。试验结果的趋势与 文献 报道的一致，比阻先是随投加PAM下降，然后又上升。图11反映了调质对压缩系数的作用。
2.5.2.调质对干化床效果的影响
调质对污泥干化效果的影响见图12。加药改善了干化床的运行效果，其原因主要是加药调质后，污泥形成较大絮体，更易脱除自由水。在其它条件不变的情况下，污泥中重力脱除的水分比例增加，脱水泥饼含固率明显增加。因此大大减少脱水泥饼的蒸发风干时间。
经过投加高分子絮凝剂PAM，污泥脱水速度加快，干化周期缩短到4--7天。加药使干化床的负荷能力明显提高。调质后西区水厂污泥干化床所需面积如表8所示， 计算 结果对照表4可见调质将使干化床的面积大大缩小。
污泥经调质后的干化床面积
干化床面积（亩）
气候最不利条件
污泥量最大条件
年平均条件
2.5.3.调质对机械脱水效果的影响
同济大学在闵行水厂离心机脱水作了运行试验，图13表示AN910OPWG阴离子PAM投加于进口Alfa Laval公司的DSNX-4550型离心机(离心机工况：进泥流量，11m3/h;转速2920r/产量，638kg/进泥浓度，5.8%;差数，7.2-10.5r/min。)可以看出，由于投加PAM&0.5%时分离水的SS迅速下降，污泥回收入率可达99%以上。
图14表示AN910PWG阴离子PAM投加于国产SA-140型离心机，(离心机工况：进泥流量，7.2m3/h，转速3284r/产量，410kg/进泥浓度，5.7%;差数，11-15r/min。)说明可取得类似的效果，只是投加率略有增加，最佳PAM投药率为1.5&-1.8&，从运行参数上对比，国产设备与进口设备存在一定的差距。
净水厂是水源污染的直接受害者，由于原水污染给净水工艺在技术上带来许多困难造成净水成本的不断上升，保护水源，走可持续 发展 的道路，净水厂的排泥要首先做到达标排放是责无旁代的。福州市西区水厂污泥处理的目标定位为：排水以达标&70mg/L，污泥含固率&33%。针对福州市西区水厂污泥处理的调研初步可得到以下几点结论：
⑴福州市西区水厂常年浊度在95%概率下为35NTU，原水SS与浊度有较强的直线相关性，其排出污泥比阻r在4.7 && 1012cm/g的范围内变化，压缩系数s在0.79-1.13之间变化。西区水厂污泥的脱水性能在铝盐絮凝法泥中属于中间水平。西厂污泥中挥发性悬浮固体浓度占悬浮固体浓度的比例为10%左右，属河水水酒泉的正常范围。沉淀池及时排泥，有利于保证污泥的处理效果。
⑵经过PAM加药调质的污泥其比阻可以缩小几倍甚至到一个数量级，可以有较地缩小浓缩池面积，减少干化床的占地，显著改善机械分离水的SS，最佳的投药率约为0.1%干固体量。
⑶无论是采用干化床或是采用机械脱水，污泥的重力浓缩预处理过程是必要的，调研中考察的各水厂浓缩池形式多样，其中Lamella池和Densadeg池效率较高，有很好的澄清水出流，满足澄清水达标排放的要求，离心机分离水回流浓缩池后，可弥补分离水不能直接排放的缺陷，浓缩池工艺选择有待深入考察。
⑷福州市西区水厂的污泥脱水处理，采用干化床和离心机脱水均可达到33%以上，满足脱水、减容、外运的目的。前者占用土地多，后者经常性电耗大，福州市区水厂污近期可以采用干化床工艺，远期的趋势是采用机械方式脱水，工程实施中需近、远期结合进一步做好工程技术 经济 分析 。
参考 文献：
1 水厂排泥水处理工艺技术 研究 ，上海市自来水公司，1991.10
2 福州市西区水厂污泥处理干化床工艺研究，福州市给排水工程设计院、同济大学，1999.12
3 给水厂的污水及污泥处理，谢志平，安徽 科学 技术出版社，1998
4 Management of Water Treatment Plant Residuals,ASCE,AWWA,USEPA,USEPA,USEPA/625/R-95/008
5 污泥处置，金儒霖等， 中国 建筑 工业 出版社，1982
6 Water Treatment Handbook,degroment,1991
7 排泥水处理工程生产性研究，陈静，同济大学，1998
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