自来水厂污泥处理技术综述

自来水厂污泥处理技术综述

王莹莹1 侯煜堃1 蔡世军2

1.郑州市自来水总公司郑州 450007

2.河海大学南京 210098

摘要：随着给水厂的数量不断增加，供水能力与日俱增，给水厂排出的污泥数量越来越多。自来水厂污泥主要来自沉淀池排泥水和滤池反冲洗排水。这些污泥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，自来水厂污泥处理工作势在必行。本文从污泥收集、浓缩、调质、脱水和泥饼处置等主要环节，介绍了排泥水处理中有关污泥量确定、污泥调质、污泥浓缩、污泥脱水和脱水泥饼等的处置方法，概述了自来水厂污泥处理技术，并对其进行了总结和展望。

关键词：自来水厂；污泥调质；污泥减容；污泥浓缩；污泥脱水；泥饼处置

城市自来水厂在生产饮用水的同时，也产生了大量的污水。这部分污水约占总净水量的4%~7% ，其中包括浓缩后的悬浮物和有机物，以及残存在泥中的混凝剂。自来水厂的污水主要来自沉淀池的排泥水和滤池的反冲洗废水。如果污水不经处理直接排人水体，不但严重污染水体，而且浪费了大量的水资源和能源。在当前水资源严重紧缺，水环境污染日益严重的情况下，针对我国当前约有95%以上的给水厂排泥水未经处理的现状，排泥水处理和污泥处置的重要意义越来越受到人们的重视。与净水技术相比，自来水厂污泥处理技术仅处于初级阶段，早期建造的污泥处理设施大多是照抄和套用污水处理厂的处理方法。经过实际操

作，技术人员了解了两者的共同点和不同点，在调查研究的基础上不断完善了自来水厂污泥处理技术。

1 自来水厂污泥的种类与性质

自来水厂污泥主要来自沉淀池排泥水和滤池反冲洗排水。

沉淀池排泥主要有石灰软化污泥和化学絮凝沉淀污泥两种。软化污泥主要产生于地下水软化，其主要成分是CaCO3, Mg(OH)2,淤泥、过剩石灰和有机物。其中Ca, Mg与胶状污物的比率决定了污泥的脱水性质,比率越高，越易脱水。化学沉淀污泥大约占原水量的

0.5%~3%，是水厂污泥处理的主要对象。它是由原水中的悬浮物、溶解状胶质、有机物、微生物及加入的净水药剂组成。污泥的脱水性能好坏与污泥固体中用作絮凝剂的Al的含量有关，含量越高,脱水性能越差。与软化污泥相比，絮凝沉淀污泥不易脱水。

至于滤池反冲洗排水据估计约占原水量的1%-2.5%，其含固率比沉淀池排泥水低得多。主要由悬浮胶体、粘土、有机物及化学药剂残余物组成。反冲洗废水澄清一般需加入有机絮凝剂，处置方法有：直接排放、作为原水回用、单独处理。作原水回用不但可回收利用废水，对低浊水而言，更可提高絮凝效果。如果采用该方法造成滤池出水浊度升高，影响滤池出水质量，则应考虑对其单独加药处理，上清液回用，底泥与沉淀污泥一起再行处理。

由上述可知，给水厂的污泥主要由从原水中去除的有机物、无机物、重金属元素等杂质及水处理过程中投加的混凝剂组成。污泥的BOD与COD比值很小，无机物占污泥组分的绝大部分。混凝剂的品种和投加量对给水厂中污泥的数量和性质有很大影响。目前，我国给水厂大部分仍使用传统的硫酸铝等无机盐类混凝剂。在欧美等国，已有相当数量的给水厂采用有机高分子絮凝剂（聚丙烯酰胺），部份或全部替代铝盐等无机混凝剂。高效的混凝剂和助凝剂在给水工艺中的应用日益增加，也就减少了混凝剂投放量，这样，所产生的污泥体积和数量会大大减少，而且污泥更易脱水和焚烧。所以，采用合适的混凝剂对给水厂排泥水的处理和处置非常关键。[1-2]

2 国内外自来水厂污泥处理发展历史和现状

国外对自来水厂污泥处理的研究开展较早，一些经济发达国家经过几十年的发展，现在已有较系统、完整的排泥水处理技术工艺和有关的法律法规，自来水厂有污泥处理设施的也较为普遍。

早在1937-1938年，美国芝加哥实验性自来水厂就开展了自来水厂污泥处理研究[3]。1946年，美国给水协会(AWWA)任命了一个8人工作委员会 ( Committee E5. 8) [4]，分别对“石灰-石灰苏打软化污泥处理”、“沸石法离子软化处理再生盐水”和“水厂滤池反冲废水、沉淀池排泥水处理”展开了调查和研究。

五六十年代，在美国和其它国家（如英国、日本）开始有人对自来水厂的废弃物处理进行了少量研究。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,污泥处理同样日益得到重视。七十年代国外自来水厂污泥处理的技术发展很快，尤其是新型污泥脱水机械的出现，使带式压滤机、离心脱水机和板框压滤机开始在实际工程中得到应用，真空过滤机已不再是脱水机械的唯一选择。自来水厂采用机械脱水处理工艺的实例也逐渐增多。这一时期对自来水厂污泥处理研究的内容非常广泛，公开发表的综述文献和专门研究文献也非常丰富，内容包含有机高分子絮凝剂、污泥调质、污泥性质、污泥干化床、污泥浓缩、冰冻-解冻污泥调质、污泥处理工程实例和铝铁回收等。

进入八、九十年代，国外自来水厂污泥处理工艺已形成一个较完善的系统。在污泥处理技术得到完善的同时，这些国家自来水厂污泥的处理率也迅速提高。欧洲许多国家的自来水厂污泥处理量已占总量的70%，日本则为80%以上。

到目前为止，欧美、日本等发达国家的水厂一般均设有完备的污水污泥处理处置设施。欧美及日本等国家和地区的新建水厂，尤其是大型给水厂，已将净水设施与其污水污泥的处理设施一起进行设计施工，布置了很完善的污泥处理设施。老的水厂则根据其净水工艺流程、

用地情况和有关的法令法规，因地制宜地制定出适宜的污泥处理流程。目前各国对自来水厂排泥水处理的研究，也由工艺流程、设备应用及污泥调质药剂选择等方面逐渐延伸到微观理论和脱水泥饼的处置和综合利用上来。如欧洲国家推行的“3R”原则(Reduction，Recycling，Reuse)。

我国开展自来水厂排泥水处理研究始于八十年代末。1987年，上海市公用事业局向上海市自来水公司下达了题为“水厂排泥水处理研究”的重点科研项目。上海市自来水公司成立了专门的科研小组进行专项研究，并于1991年提交了四份研究报告。1998年至1999年，程曦[5]对福州市西区自来水厂采用干化床污泥处理工艺进行了小试研究。目前，自来水厂污泥处理技术的研究和设施的建设已成为国内市政建设的重要内容，北京、上海、石家庄、深圳等城市的自来水厂都设置了较为完善的污泥处理系统。

3 自来水厂污泥处理技术

自来水厂污泥处理主要包括污泥收集、浓缩、调质、脱水和泥饼处置等几个环节。[2,6]但是，不是所有自来水厂的污泥的处理和处置都要包括这几个环节，根据具体情况，有的自来水厂可省略其中的某些环节。但要实施排泥水处理工程，首先必须确定自来水厂产生的污泥量。

3.1 污泥量的确定

自来水厂产生的污泥量受多种因素的影响，这些因素包括原水水质、水处理药剂的投加量、采用的净水工艺和排泥方式等。确定经济合理的污泥量设计值是广大排泥水处理工作者面临的一个难题。污泥量确定包括两方面内容：一是排泥水总量的确定，它将决定排泥水截留池和浓缩池的设计规模；二是总干泥量的确定，它用来确定污泥脱水设备的设计规模。可见，污泥量的确定直接影响整个排泥水处理工程的设计规模，从而影响整个工程的设备配置

和投资规模。