自来水厂排泥水处理的国内外发展概况
刘辉，许建华
(同济大学环境科学与工程学院，上海200092)
摘 要：自来水厂产生的废水主要来自沉淀池或澄清池的排泥水和滤池的反冲洗水，这些废水如果不经处理直接排入水体，不但严重污染水体，而且浪费大量的水资源。在当前水资源严重缺乏，水环境污染日益严重的情况下，作为受水源污染之害的自来水厂更不应该将排泥水直接排入水体，而使之成为污染源。自来水厂排泥水处理和污泥处置工作势在必行，刻不容缓，人们对此要引起足够的重视。
关键词：自来水厂；排泥水；污泥
中图分类号：X505
文献标识码：B
文章编号：1000-4602(2001)08-0026-03
自来水厂沉淀池排泥水和滤池反冲洗水等自用水水量一般约占水厂总净水量的4%～7%，对目前水资源日益紧缺的现状来说弥足珍贵，是不容放任流弃的水资源，尤其是对一些严重缺水城市的自来水厂来说更是如此。从节约水资源和节约长距离引水的基建投资及日常输水电耗等方面考虑，也不容许任意排放排泥水。
保护人类的生存环境，珍惜日益紧缺的水资源，走可持续发展的道路，是目前水处理各项工作的主题工作。自来水厂排泥水处理和污泥处置两项工作的重要意义越来越被人们所认识和重视。近年来，世界上大多数国家和地区都已积极研究和进行自来水厂排泥水的处理和污泥处置工作。
1 国内外发展概况
20世纪70年代以前，世界上先期建造的一些自来水厂排泥水处理设施，很大程度上是沿用了污水厂的污水和污泥处理方法来设计，没能结合自来水厂排泥水的特点综合考虑。
随着经济的发展和人口的不断增长，近几十年来，城市自来水厂的数量和规模显著增多和扩大，自来水厂集中排入水体的排泥水也越来越多。据上海市的粗略统计，各自来水公司所属水厂通过排泥水进入江河的悬浮物达10×104 t/a以上(干固体计)，耗氧有机物以CODCr计算达6×104 t/a以上。
大量的排泥水集中排入江河，不仅淤积河床，妨碍航运和行洪，而且成为水体的重大污染源。20世纪60年代，有人开始着手认真研究自来水厂排泥水处理和污泥处置工作。各国研究人员调查了自来水厂的排泥水处理与水厂净水工艺之间的关系，探讨了自来水厂排泥水与污水厂污水处理之间的相同点和不同点，在总结已建成的自来水厂排泥水处理设施的运行经验和教训基础之上，根据自来水厂排泥水的有关特点，设计了许多自来水厂排泥水处理和污泥处置的有效工艺、方法和设备。70年代以来，一些发达国家的自来水厂排泥水处理和污泥处置工作在经济蓬勃发展的带动下得到了迅速发展。日本于1975年6月颁布了《水质污浊防止法》，规定设有沉淀池和滤池的自来水厂，其排水必须经处理至符合水质排放标准才能排出，从而在法律上规定了自来水厂必须进行排泥水处理。1978年末，日本有关部门对世界各国已设置污水和污泥处理系统的363个自来水厂中污泥的脱水方法进行了调查，调查结果如表1所示。
近年来，美国、日本和欧洲等国的较大规模自来水厂，一般均配置有较完善的、自动化程度高的排泥水处理和污泥处置设施，而离心机脱水、加压过滤脱水等机械脱水方法更是得到了普遍应用。在欧洲某些水源较好的自来水厂，由于排泥水中含泥量少，往往将排泥水排入市政下水道，输送到就近的污水厂统一进行污泥处理。据资料介绍，欧洲许多国家的自来水厂经过浓缩和脱水处理的污泥量，占全部自来水厂污泥量的70%；日本自来水厂经过浓缩和脱水处理的污泥量，占全部自来水厂污泥量的80%以上。
我国的自来水厂排泥水处理和污泥处置工作正式被提上议事日程始于20世纪80年代。1996年—1998年，上海市自来水公司、同济大学和上海市环境保护科学研究院合作，针对上海市闵行水厂一车间的排泥水进行了一系列现场的排泥水浓缩和脱水处理等试验研究工作，取得了较好的成果。
1996年—1998年，石家庄市润石水厂、北京市第九水厂和上海市闵行水厂一车间的排泥水处理工程先后建成并投产运行。现深圳市梅林水厂的排泥水处理工程也已基本建成，即将投产运行。
2 我国排泥水处理工程实例
2.1 石家庄市润石水厂
石家庄市润石水厂的源水取自黄壁庄水库，设计规模为30×104m3/d。据黄壁庄水库长年水质监测资料，水的浊度＜10 NTU。
润石水厂排泥水处理工艺流程见图1。
润石水厂排泥水处理工程设计按最大干泥量约为12 t/d考虑，主要构筑物有：①沉淀池排泥水和滤池反冲洗排水混合调蓄的调节池；②澳大利亚技术的SUPAFLO高速污泥浓缩池；③设有带式压滤机等设备的污泥脱水间。
2.2 北京市第九水厂
北京市第九水厂的水源为密云水库、怀柔水库。设计处理规模为150×104m3/d，分三期建成，每期各50×104m3/d(一、二期工程已投产运行)。第九水厂的污泥处理厂按150×104m3/d处理水的规模一次建成，部分设备留待三期工程再行安装。第九水厂源水浊度常年较低，平时浊度为1～2 NTU，短时高浊为60～120 NTU；设计平均浊度按5 NTU计，平均投加混凝剂(碱式铝)量按5 mg/L计。水厂自用水量按5%计，即设计总水量为157.5×104m3/d。污泥处理厂设计日处理干泥总量按进水年平均浊度的4倍与混凝剂投加量之和考虑。
污泥处理厂收集的排泥水主要为：净水厂沉淀池、絮凝池排泥及滤池反冲洗排水。净水厂污泥处理调节构筑物由两个池组成：一是排水池，亦称回流水池，用于接收滤池反冲洗排水；另一个是排泥池，用于接收沉淀池排泥及排水池底泥。
净水厂的排泥经一根DN800的输泥干管重力输至污泥处理厂的排泥池，排泥池的上清液经泵提升回流至进水井重复使用，排泥池底部出泥经泵提升至浓缩池，浓缩池底泥自流进入脱水机房进行污泥脱水。污泥处理厂的排泥水浓缩脱水工艺流程见图2。
污泥脱水机房主要设备：仪表为英国EDWARD&JONES公司产品，采用隔膜挤压全自动板框压滤机进行污泥脱水。
2.3 上海市闵行水厂一车间
上海市闵行水厂一车间的源水直接取自黄浦江闵行江段，水厂排泥水排入黄浦江支流竹港河。该厂产水能力为7.2×104m3/d。在排泥水处理工程设计中，根据近几年该厂源水浊度的变化数据，确定以平均浊度为80 NTU作为选用污泥脱水设备装备容量的依据；再按实测源水浊度值与水中SS值的相关关系，确定以源水SS为160 mg/L作为选用污泥脱水设备装备容量的依据；再结合水中投加混凝剂沉积量等计算，总共按该厂处理污泥干固体量为12.06 t/d考虑。
闵行水厂一车间的快滤池反冲洗废水排入专设的反冲洗废水截留池中，经泵提升至源水进水管中回收利用。
平流式沉淀池的排泥水，重力流入专设的排泥水截留池，再通过潜污泵提升到设有斜板的排泥水浓缩池中浓缩。浓缩池中的上清液直接排放，池下部的含固率≥4%的浓缩污泥经污泥切割机后由偏心螺旋泵送至污泥平衡池。污泥平衡池中的污泥，经投加适量聚丙烯酰胺溶液后用泵送入离心机房脱水，脱水后的含固率≥25%的污泥由螺旋输送器提升至污泥堆场装车外运。闵行水厂一车间的沉淀池排泥水处理工艺流程见图3。
闵行水厂一车间的排泥水处理系统中的Lamella沉淀装置和NX—4550离心脱水机等，由瑞典PURAC公司提供。
2.4 深圳市梅林水厂
深圳市梅林水厂的源水主要来自深圳水库，供水规模为60×104m3/d。排泥水处理系统按源水浊度为50 NTU进行设计。
来自絮凝池、沉淀池的排泥水和V型滤池的反冲洗废水进入回收水泵井截留调节，然后用泵提送入回收水沉淀池沉淀，其上清液进入回收出水泵井，经潜水泵送回水厂的配水井回用；回收水沉淀池的沉泥经吸泥机排入浓缩池，浓缩后的污泥由潜水泵提送入配泥缸，经投加聚丙烯酰胺和石灰絮凝沉淀后，其上清液溢流排放，其沉泥由泥浆泵送至板框式自动隔膜挤压压滤机进行脱水。脱水后含水率为65%～70%的泥饼由皮带运输机运至集料井，用汽车运出水厂。深圳市梅林水厂的排泥水处理工艺流程见图4。
3 结语
从上述4个我国已建成投产或基本建成的水厂排泥水处理工程可知，它们分别采用了当今较有代表性的膜式板框压滤机、带式压滤机和离心脱水机进行污泥脱水。各水厂排泥水处理的工艺流程有所不同，有待于实践中不断总结提高，逐步完善。而对于不同的源水、不同的水处理工艺所产生的排泥水中干泥的数量、性质和其适合的处理工艺、脱水方式及在污泥预处理过程中如何选择合适的处理药剂等，目前在国内的研究几乎还是空白。
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收稿日期：2001-03-04
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