大型污水处理厂污泥脱水系统的设计要点_黄瑾
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根据污泥处理方案论证结果， 污泥处理后需外 运综合利用或进行卫生填埋方案。为减少外运污泥 体积并根据污泥填埋工艺的要求， 污泥的含水率应 不大于 ６５％。
离心脱水机脱水能力大， 占地少、工程投资较 少、操作简单、环境卫生条件好、自动化程度高、连续 处理能力强， 因此上海地区采用较多。离心脱水机 分为普通型和高干度型两种产品。高干度离心脱水 机 可 使 污 泥 含 水 率 降 低 至 ６５％以 下 ， 因 此 ， 工 程 中 主要采用高干度离心脱水机。
２） 絮凝剂选择和投加量： 与脱水主机达到的固 液分离效果取决于污泥性质， 絮凝剂品牌、型号、溶 液配置速度（ 如加入过快， 容易造成絮凝剂表面形成 一层水解膜， 不易溶解导致药剂浪费） ， 投药点位置 等许多因素， 具体投加量和分离效果更多依赖于调 试运行。
（ 收到修改稿日期： ２００５—０７—２１）
脱水机工作时间由脱水机数量和单机处理能力 确定。
为防止污泥在机体内板结和避免带负荷开机， 离心机要求停机冲洗， 每天运行前还需预留 ６０ ｍｉｎ 絮凝剂制备熟化时间。大型脱水机开机耗时长， 每
天开机、停机给运行管理带来麻烦并操作复杂。 在大型污泥脱水系统设计中， 单台离心脱水机
按 ２４ ｈ／ｄ 工作 时 间 考 虑 （ 离 心 机 可 ２４ ｈ／ｄ 连 续 运 转） ， 以备用机进行维修切换的形式运行。
（ １） 钢筋混凝土料仓是经济实惠的土制料仓， 污 泥沿锥形斗自行滑落卸泥至卡车外运。为防止污泥 在料仓内架拱而造成料仓实际储存容量减少， 设计 时在料仓的顶部开设破拱口， 出现污泥架桥时可用 长形工具入料仓破拱， 确保污泥储泥、运泥的通畅。
（ ２） 柱形平底钢结构料仓是成套组合装置， 空间 利用率高。结构设计中含滑动架装置以保证污泥畅 顺， 不产生结块堵塞现象， 底部有计量卸载装置， 仓 内设有料位指示系统以监控泥位、超高时的报警和 确定装卸泥。
关键词： 污水处理厂 脱水机 水力负荷 重力负荷 泥饼输送 絮凝剂熟化
污泥脱水系统的功能是降低污泥含水率， 以减 小污泥体积， 便于污泥储存、处理、外运及再利用。
据统计， 目前， 国内已运行的污水处理厂约 ７００ 多座， 处理规模 ３ ０００～４ ０００ 万 ｍ３／ｄ， 产生的泥饼以 干固量计约 ７ ０００ ｔ。
单机处理量由水力负荷和重力负荷两个指标来 控制。进泥含固率与水力负荷、重力负荷两个指标之 间的关系可例举说明如下：
１） 基础数据： 干固量为 ２４９ ｔ／ｄ； 进泥 含固率为 ３％（ ±１％） ； 工作时间为 ２４ ｈ／ｄ 连续运行。
２） 脱水机选型： 单机最大处理量为固体负荷 ３．９ ｔ／ｈ， 水力负荷为 １３０ ｍ３／ｈ， 则系统应配置 ５ 台高 干度离心脱水机（ ４ 用 １ 备） 。
１） 絮凝剂制备： 一般进厂絮凝剂多采用粉剂， 投 加前要加水制备成溶液状药剂， 而且要经熟化。熟化 是一个水解过程， 让絮凝剂分子链充分伸展、充分溶Baidu Nhomakorabea解、发挥活性， 在悬浮固体颗粒之间架桥， 使微细粒 子絮集成大颗粒。熟化时间需要 ４５￣６０ ｍｉｎ。
冬季， 水温低， 熟化时间较其他季节长。加药能 力配置计算上要满足最不利情况时系统的用药量要 求。如增加用药量； 增设电加热设备； 利用脱水机冷 却水回用参与溶药， 既可节约水资源， 又因冷却回用 水的温度较自来水高， 可缩短溶药熟化时间。选择何 种方法， 需结合工程建设所处地区气候条件、冷却水 量、系统冷却水回用的可利用性、经济造价等综合因 素来考虑。我们设计中采用了冷却水回用方法。以 处理 １２０ 万 ｍ３／ｄ 污水设计规模为例， 系统配置了 ５ 台离心机（ ４ 用 １ 备） ， 按 １８ ｈ／ｄ 运行。单机可利用冷 却水 ２．２６８ ｍ３／ｈ， 每天可用冷却水 １６３．３ ｍ３， １ ａ 可节 约自来水 ５．９６ 万 ｍ３。按工业用水 １．９３ 元／ｍ３ 计， 每 年可节约直接成本 １１．５ 万元。
４３
６４．８４ ５１．８８ ４台离心 ２．５９ ２．５９ 机运行
８６．５ ６９ ３台离心 机运行
３．４６ ３．４６
通过表 １ 分析， 可见单机处理量需综合考虑水 力负荷和重力负荷两个指标。相同处理量的脱水机， 水力负荷随进泥含固率的增大而下降。进泥含固率 低时， 注意控制水力负荷； 进泥含固率高时， 注意控 制重力负荷。
大型污水处理厂， 由于产生大量的污泥， 设备的 负荷量大， 故污泥脱水系统要按 ２４ ｈ 连续 运行（ 中 小污水厂一般不采用 ２４ ｈ 连续运行） 。这与中小型 污泥脱水系统相比， 不仅是一个量变的问题， 而且系 统要复杂得多， 生产线上只要一道工序无法正常运 转和发生局部故障都将产生很大的问题和麻烦。设 计选型时结合高干度离心机出泥含固率经验， 输送 量中考虑了 ２０％的余量， 并采用相同输送量的 ２ 条 泥饼输送系统（ １ 用 １ 备） ， 用特殊设计的倒“Ｙ”型接 口装置相互切换（ 见图 １） ， 以满足连续运行工况所
３） 污泥脱水系统是个整体连续运转的联动系统， 围绕脱水主机的运转， 所有配套的设备均按每天 ２４ ｈ 运行。
仍按前例， 基础数据为干固量 ２４９ ｔ／ｄ ； 脱水后 出 泥 含 固 率 为 ３５％ （ 设 计 ） ， 实 际 运 行 平 均 数 据 ３３％。由于与进泥情况一样， 出泥含固率同样存在着 不稳定的上下波动情况， 所以在泥饼输送量的计算 中应有余量。如按上述数据计算， 一天的出泥量体 积可相差 ４３ ｍ３。
脱水机所要处理的进泥含固率取决于污水处理 工艺。很明显， 小于 ２％含固率的进泥会造成系统配
４２
中国市政工程 ２００５ 年第 ４ 期（ 总第 １１６ 期）
置脱水机数量太多， 造成造价太高。因此系统需在 脱水前配置浓缩段（ 重力或机械） 。对于浓缩后直接 脱水的工艺流程， 设计要考虑浓缩段的投资， 并以整 个工程为依托， 进行合理的设备配置， 让整个系统运 行更可靠、更经济。 ２ 泥饼输送系统的选型
○给排水与污水处理○
大型污水处理厂污泥脱水系统的设计要点
黄瑾 （ 上海市城市建设设计研究院， 上海 ２０００１１）
提要： 污泥脱水系统的功能是降低污泥含水率， 以减小污泥体积， 便于储存、处理、外运及再利用。通过大型污泥脱 水系统的设计 ， 结合工程实例， 以脱水主机、泥饼输送系统、絮凝 剂 投 配 系 统 中 关 键 工 序 为 对 象 ， 介 绍 了 设 计 要 点 和 计 算方法。
根据上海市竹园第一污水处理厂 （ 水处理规模 １７０万 ｍ３／ｄ 污水） 和白龙港污水处 理厂（ ２１０ 万 ｍ３／ｄ 污水 ， 近期规模 １２０ 万 ｍ３／ｄ 污水） 中 污 泥 脱 水 系 统 的设计经验， 大型污水处理厂污泥脱水系统主要由 脱 水 主 机 、污 泥 供 料 、泥 饼 输 送 、泥 饼 储 存 、滤 液 管 、 絮 凝 剂 投 配 、滤 液 回 收 、冷 却 水 、冲 洗 水 及 脱 臭 系 统 等组成。本文仅介绍脱水主机、泥饼输送、絮凝剂投 配等几个主要部分的设计要点及计算方法。 １ 脱水主机选型和数量配置
中国市政工程 ２００５ 年第 ４ 期（ 总第 １１６ 期）
要求的系统安全性。 ３ 絮凝剂投配系统
由絮凝剂制备、稀释装置、加药泵、药剂流量计、 管道等组成。
絮凝剂的作用是使需处理的悬浮物中的微小颗 粒凝聚成大颗粒， 达到快速固液分离的目的。从另外 的一个角度来讲， 絮凝剂的投加可帮助和提高分离设 备的处理能力与分离效果。设计中要考虑以下两点。
３） 计算分析： 可列表如表 １ 所示。
表１
处理量
不同进泥含固率时的处理量
２％
３％
４％ ５％
运行 工况
水 力 负 荷／ｍ３·ｈ－ １ 重 力 负 荷／ｔ·ｈ－ １ 水 力 负 荷／ｍ３·ｈ－ １ 重 力 负 荷／ｔ·ｈ－ １
１２９．７
２．５９ １７２．９２ （ ＞１３０） ３．４６
８６．５ ２．５９ １１５．３ ３．４６
泥饼输送系统一般由无轴螺旋输送机、污泥提 升设备、污泥储罐、卡车外运组成。下面介绍选型：
１） 污泥提升设备可采用刮板机输送或污泥泵泵 送， 要根据污泥性质、含固率来决定提升设备的形 式。当进泥含水率低于 ７５％时， 由于磨损严重， 不宜 采用泵送。
２） 污泥储罐（ 又称料仓） 可采用上方下锥斗钢筋 混凝土结构或柱形平底钢结构形式。已分别用于上 海两座大型污水处理厂， 使用效果均很好。
离心脱水机脱水能力大， 占地少、工程投资较 少、操作简单、环境卫生条件好、自动化程度高、连续 处理能力强， 因此上海地区采用较多。离心脱水机 分为普通型和高干度型两种产品。高干度离心脱水 机 可 使 污 泥 含 水 率 降 低 至 ６５％以 下 ， 因 此 ， 工 程 中 主要采用高干度离心脱水机。
２） 絮凝剂选择和投加量： 与脱水主机达到的固 液分离效果取决于污泥性质， 絮凝剂品牌、型号、溶 液配置速度（ 如加入过快， 容易造成絮凝剂表面形成 一层水解膜， 不易溶解导致药剂浪费） ， 投药点位置 等许多因素， 具体投加量和分离效果更多依赖于调 试运行。
（ 收到修改稿日期： ２００５—０７—２１）
脱水机工作时间由脱水机数量和单机处理能力 确定。
为防止污泥在机体内板结和避免带负荷开机， 离心机要求停机冲洗， 每天运行前还需预留 ６０ ｍｉｎ 絮凝剂制备熟化时间。大型脱水机开机耗时长， 每
天开机、停机给运行管理带来麻烦并操作复杂。 在大型污泥脱水系统设计中， 单台离心脱水机
按 ２４ ｈ／ｄ 工作 时 间 考 虑 （ 离 心 机 可 ２４ ｈ／ｄ 连 续 运 转） ， 以备用机进行维修切换的形式运行。
（ １） 钢筋混凝土料仓是经济实惠的土制料仓， 污 泥沿锥形斗自行滑落卸泥至卡车外运。为防止污泥 在料仓内架拱而造成料仓实际储存容量减少， 设计 时在料仓的顶部开设破拱口， 出现污泥架桥时可用 长形工具入料仓破拱， 确保污泥储泥、运泥的通畅。
（ ２） 柱形平底钢结构料仓是成套组合装置， 空间 利用率高。结构设计中含滑动架装置以保证污泥畅 顺， 不产生结块堵塞现象， 底部有计量卸载装置， 仓 内设有料位指示系统以监控泥位、超高时的报警和 确定装卸泥。
关键词： 污水处理厂 脱水机 水力负荷 重力负荷 泥饼输送 絮凝剂熟化
污泥脱水系统的功能是降低污泥含水率， 以减 小污泥体积， 便于污泥储存、处理、外运及再利用。
据统计， 目前， 国内已运行的污水处理厂约 ７００ 多座， 处理规模 ３ ０００～４ ０００ 万 ｍ３／ｄ， 产生的泥饼以 干固量计约 ７ ０００ ｔ。
单机处理量由水力负荷和重力负荷两个指标来 控制。进泥含固率与水力负荷、重力负荷两个指标之 间的关系可例举说明如下：
１） 基础数据： 干固量为 ２４９ ｔ／ｄ； 进泥 含固率为 ３％（ ±１％） ； 工作时间为 ２４ ｈ／ｄ 连续运行。
２） 脱水机选型： 单机最大处理量为固体负荷 ３．９ ｔ／ｈ， 水力负荷为 １３０ ｍ３／ｈ， 则系统应配置 ５ 台高 干度离心脱水机（ ４ 用 １ 备） 。
１） 絮凝剂制备： 一般进厂絮凝剂多采用粉剂， 投 加前要加水制备成溶液状药剂， 而且要经熟化。熟化 是一个水解过程， 让絮凝剂分子链充分伸展、充分溶Baidu Nhomakorabea解、发挥活性， 在悬浮固体颗粒之间架桥， 使微细粒 子絮集成大颗粒。熟化时间需要 ４５￣６０ ｍｉｎ。
冬季， 水温低， 熟化时间较其他季节长。加药能 力配置计算上要满足最不利情况时系统的用药量要 求。如增加用药量； 增设电加热设备； 利用脱水机冷 却水回用参与溶药， 既可节约水资源， 又因冷却回用 水的温度较自来水高， 可缩短溶药熟化时间。选择何 种方法， 需结合工程建设所处地区气候条件、冷却水 量、系统冷却水回用的可利用性、经济造价等综合因 素来考虑。我们设计中采用了冷却水回用方法。以 处理 １２０ 万 ｍ３／ｄ 污水设计规模为例， 系统配置了 ５ 台离心机（ ４ 用 １ 备） ， 按 １８ ｈ／ｄ 运行。单机可利用冷 却水 ２．２６８ ｍ３／ｈ， 每天可用冷却水 １６３．３ ｍ３， １ ａ 可节 约自来水 ５．９６ 万 ｍ３。按工业用水 １．９３ 元／ｍ３ 计， 每 年可节约直接成本 １１．５ 万元。
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６４．８４ ５１．８８ ４台离心 ２．５９ ２．５９ 机运行
８６．５ ６９ ３台离心 机运行
３．４６ ３．４６
通过表 １ 分析， 可见单机处理量需综合考虑水 力负荷和重力负荷两个指标。相同处理量的脱水机， 水力负荷随进泥含固率的增大而下降。进泥含固率 低时， 注意控制水力负荷； 进泥含固率高时， 注意控 制重力负荷。
大型污水处理厂， 由于产生大量的污泥， 设备的 负荷量大， 故污泥脱水系统要按 ２４ ｈ 连续 运行（ 中 小污水厂一般不采用 ２４ ｈ 连续运行） 。这与中小型 污泥脱水系统相比， 不仅是一个量变的问题， 而且系 统要复杂得多， 生产线上只要一道工序无法正常运 转和发生局部故障都将产生很大的问题和麻烦。设 计选型时结合高干度离心机出泥含固率经验， 输送 量中考虑了 ２０％的余量， 并采用相同输送量的 ２ 条 泥饼输送系统（ １ 用 １ 备） ， 用特殊设计的倒“Ｙ”型接 口装置相互切换（ 见图 １） ， 以满足连续运行工况所
３） 污泥脱水系统是个整体连续运转的联动系统， 围绕脱水主机的运转， 所有配套的设备均按每天 ２４ ｈ 运行。
仍按前例， 基础数据为干固量 ２４９ ｔ／ｄ ； 脱水后 出 泥 含 固 率 为 ３５％ （ 设 计 ） ， 实 际 运 行 平 均 数 据 ３３％。由于与进泥情况一样， 出泥含固率同样存在着 不稳定的上下波动情况， 所以在泥饼输送量的计算 中应有余量。如按上述数据计算， 一天的出泥量体 积可相差 ４３ ｍ３。
脱水机所要处理的进泥含固率取决于污水处理 工艺。很明显， 小于 ２％含固率的进泥会造成系统配
４２
中国市政工程 ２００５ 年第 ４ 期（ 总第 １１６ 期）
置脱水机数量太多， 造成造价太高。因此系统需在 脱水前配置浓缩段（ 重力或机械） 。对于浓缩后直接 脱水的工艺流程， 设计要考虑浓缩段的投资， 并以整 个工程为依托， 进行合理的设备配置， 让整个系统运 行更可靠、更经济。 ２ 泥饼输送系统的选型
○给排水与污水处理○
大型污水处理厂污泥脱水系统的设计要点
黄瑾 （ 上海市城市建设设计研究院， 上海 ２０００１１）
提要： 污泥脱水系统的功能是降低污泥含水率， 以减小污泥体积， 便于储存、处理、外运及再利用。通过大型污泥脱 水系统的设计 ， 结合工程实例， 以脱水主机、泥饼输送系统、絮凝 剂 投 配 系 统 中 关 键 工 序 为 对 象 ， 介 绍 了 设 计 要 点 和 计 算方法。
根据上海市竹园第一污水处理厂 （ 水处理规模 １７０万 ｍ３／ｄ 污水） 和白龙港污水处 理厂（ ２１０ 万 ｍ３／ｄ 污水 ， 近期规模 １２０ 万 ｍ３／ｄ 污水） 中 污 泥 脱 水 系 统 的设计经验， 大型污水处理厂污泥脱水系统主要由 脱 水 主 机 、污 泥 供 料 、泥 饼 输 送 、泥 饼 储 存 、滤 液 管 、 絮 凝 剂 投 配 、滤 液 回 收 、冷 却 水 、冲 洗 水 及 脱 臭 系 统 等组成。本文仅介绍脱水主机、泥饼输送、絮凝剂投 配等几个主要部分的设计要点及计算方法。 １ 脱水主机选型和数量配置
中国市政工程 ２００５ 年第 ４ 期（ 总第 １１６ 期）
要求的系统安全性。 ３ 絮凝剂投配系统
由絮凝剂制备、稀释装置、加药泵、药剂流量计、 管道等组成。
絮凝剂的作用是使需处理的悬浮物中的微小颗 粒凝聚成大颗粒， 达到快速固液分离的目的。从另外 的一个角度来讲， 絮凝剂的投加可帮助和提高分离设 备的处理能力与分离效果。设计中要考虑以下两点。
３） 计算分析： 可列表如表 １ 所示。
表１
处理量
不同进泥含固率时的处理量
２％
３％
４％ ５％
运行 工况
水 力 负 荷／ｍ３·ｈ－ １ 重 力 负 荷／ｔ·ｈ－ １ 水 力 负 荷／ｍ３·ｈ－ １ 重 力 负 荷／ｔ·ｈ－ １
１２９．７
２．５９ １７２．９２ （ ＞１３０） ３．４６
８６．５ ２．５９ １１５．３ ３．４６
泥饼输送系统一般由无轴螺旋输送机、污泥提 升设备、污泥储罐、卡车外运组成。下面介绍选型：
１） 污泥提升设备可采用刮板机输送或污泥泵泵 送， 要根据污泥性质、含固率来决定提升设备的形 式。当进泥含水率低于 ７５％时， 由于磨损严重， 不宜 采用泵送。
２） 污泥储罐（ 又称料仓） 可采用上方下锥斗钢筋 混凝土结构或柱形平底钢结构形式。已分别用于上 海两座大型污水处理厂， 使用效果均很好。