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摘要：由于净水厂的污泥及生产废水就其对环境的影响而言要比污水处理厂所的生产废水及污泥小，现阶段国内净水厂的污泥及生产废水处理并不普遍，嘉兴石臼漾水厂至今尚未完善其污泥及生产废水处理系统。为保护环境，实现水资源可持续性发展，笔者根据水厂运行情况，结合厂区土地资源，提出适合完善该水厂污泥及生产废水处理系统的工艺。
关键词：石臼漾水厂；污泥；生产废水；工艺设计
中图分类号：TU992文献标识码： A
嘉兴石臼漾水厂始建于1992年，以新塍塘为界，水厂分南北2个厂区，其中北岸厂区（一、二期工程）供水能力为17万m3/d，南岸厂区（扩容工程）供水能力为8万m3/d，总供水能力为25万m3/d。目前南北2个厂区的污泥及生产废水均直接排入北岸厂区的2座现状积泥池，水厂委托专业的污泥处置公司定期通过船舶清运积泥池中的污泥，而积泥池中的生产废水则直接溢流至新塍塘。水厂不完善的污泥及生产废水处理系统既不满足当今环境保护的需求，同时因污泥尚未进行浓缩脱水处理，污泥含水率较高，不便于运输与最终处置。为此，嘉兴石臼漾水厂急需寻求一个既不影响正常生产，又能完善水厂污泥及生产废水处理的设计工艺。
1、石臼漾水厂净水主处理工艺简介
（1）北岸厂区净水主处理工艺
（2）南岸厂区净水主处理工艺
2、水厂生产废水及污泥量的确定
2.1 水厂污泥干量
（1）水厂原水水质
根据水厂2010～2012年原水水质统计情况， 结合《室外给水设计规范》（GB 50013-2006）规定水厂排泥水处理系统的规模应按满足全年75%～95%日数的完全处理要求确定，得各年浊度保证率如下表2-1。
2010～2012年各年浊度保证率统计表 表2-1
通过上述原水浊度保证率分析，3年90%保证率的浊度值为42NTU，该值作为本工程原水设计浊度值，其接近2011年全年75%的保障率；本工程原水最大浊度值取55NTU，可涵盖2010及2012年两年的统计浊度，对照2011年，该值也接近当年90％的保证率。同时对水厂常年原水水质资料分析，为满足处理要求，本工程原水设计色度取25度，最大色度取40度。
（2）水厂运行药剂投加量
通过对水厂日常运行相关药剂投加情况了解，各种药剂投加量如下表2-2。
水厂相关药剂投加量一览表表2-2
（3）水厂污泥干量
依据《给水排水设计手册》第3册—城镇给水污泥计算推荐公式：
TDS=K×Q×(T×E1+0.2C+1.53A+B)÷106
式中：TDS—总干泥量（t/d）K—厂区自用水系数，设计取值1.05
Q—设计规模（m3/d） T—设计采用的原水浊度（NTU）
E1—浊度与SS的换算系数，设计取值1.05
C—所去除的色度（Cu）A—铝盐的投加率（以AL2O3计，mg/L）
B—其他添加剂（mg/L）
通过计算：TDS(设计)=14.3 T/d、TDS(最大)=19.5 T/d
2.2 生产废水量
（1）沉淀池排泥水量
通过对水厂沉淀池排泥情况调查，各期工程沉淀池的排泥水量如下表2-3。
沉淀池排泥水量统计一览表 表2-3
（2）滤池反冲洗水量
通过对水厂滤池反冲洗情况调查，各期工程滤池的反冲洗水量如下表2-4。
滤池反冲洗水量统计一览表 表2-4
（3）水厂生产废水量
厂区生产废水主要由两部分组成，其中一部分来自于滤池反冲洗水，另一部分来自于沉淀池排泥水，则生产废水总量为13406 m3/d。
3、处理工艺设计原则
（1）处理工艺要基本不影响水厂正常运行。
（2）在基本维持原构筑物不作大的改动下，结合厂内实际情况，采用成熟、稳定、高效的处理技术，对水厂生产废水及污泥进行减量规模的改造。
（3）充分利用厂区现有土地资源，新建构筑物布置盡量紧凑，为水厂今后可能的发展尽量留出空间。
4、处理工艺选择
4.1 污泥处理工艺
（1）污泥处理工艺选择
水厂污泥处理的方法可分为自然干化和机械脱水两种形式。其中污泥自然干化方案具有投资省、工艺简单，作为一种简易的临时处理措施，特别适用于厂区预留用地较多且回填土方量较大的水厂，但其缺点是浓缩后排出污泥浓度较低，减量化效果不明显，处置困难。机械脱水不受自然条件影响，脱水效率高，自动化程度高，脱水污泥便于运输和最终处置，但与自然干化相比，投资费用较高，日常运行费用也高。
虽然机械脱水造价和运行费用较高，但其不受自然条件影响，脱水效率高，占地小，运行管理方便，自动化程度高，对周围环境影响小，故污泥处理选择机械脱水工艺。
（2）污泥机械脱水设备选择
目前在国内外净水厂污泥脱水机械设备采用较多的有带式压滤机、板框压滤机、离心脱水机，3种机械脱水设备相关技术经济比较如下表4-1。
污泥脱水机技术经济比较一览表 表4-1
综上比较，离心脱水机具有占地少、自动化程度高、能连续运行、管理方便、卫生条件好及出泥含固率高等优点，在国内外作为净水厂污泥脱水设备也较为普遍。从工程建设和运行管理角度考虑，本工程选用离心脱水机作为机械脱水设备更贴切水厂的实际情况。
（3）污泥处理工艺流程
目前水厂沉淀池的排泥水均排至北岸厂区的积泥池，根据各期工程沉淀池的排泥水量，结合厂区用地情况，若将整个水厂的沉淀池排泥水统一收集浓缩，则浓缩池的池体较大，其只能设置在南岸厂区预留地内，而北岸厂区拟废弃的积泥池土地资源得不到有效利用。同时因扩容工程的高效沉淀运行过程中投加了PAM药剂，统一浓缩的上清液不利用生产回用。因此本工程考虑将南、北两岸厂区的排泥水分别浓缩，集中机械脱水处理。
为有利用生产废水回用，充分利用厂区土地资源，结合各期沉淀池的排泥水量及厂区预留用地情况，参比目前国内多数净水厂的污泥脱水工艺，确定本工程污泥脱水工艺流程如下。
4.2 生产废水处理工艺
厂区生产废水主要由两部分组成，一部分来自于滤池反冲洗水，另一部分来自于沉淀池排泥水，其中沉淀池排泥水做为生产废水由浓缩池的上清液和脱水机的分离液组成。
（1）北岸厂区生产废水系统处理工艺
为减少生产废水排放量，降低生产废水收集管线改造对水厂运行的影响，本工程拟新建回用水调节池用于收集北岸厂区二期工程的砂滤池反冲洗水，将一期工程砂滤池反冲洗水排水管改造接至现状排水池，新建浓缩池的上清液排至现状排水池，通过改造现状排水池的出水管路，将北岸厂区一期工程砂滤池、活性炭滤池的反冲洗水和浓缩池上清液提升至生物接触池进行回用；北岸厂区的污泥经离心脱水机干化产生的分离液通过新建的污水泵房压力输送至现状市政污水管网。
（2）南岸厂区生产废水系统改造技术方案
目前南岸厂区扩容工程滤池的反冲洗水排至现状回收池，回收池可将反冲洗水回用至高效沉淀池，但为保障高效沉淀池处理效果，目前回收池将反冲洗水排至河道。
为减小对高效沉淀池的负荷冲击，同时使得扩容工程滤池反冲洗水得到有效处理，将南岸厂区回收池内的滤池反冲洗水压力输送至北岸厂区的生物接触池，实现回用。由于高效沉淀运行过程中投加了PAM药剂，其排泥水经浓缩池分离后的上清液不适宜回用至净水主处理工艺，故其浓缩池的上清液与污泥经离心脱水机干化产生的分离液通过新建的污水泵房压力输送至现状市政污水管网。
（3）生产废水处理工艺流程
5、处理构筑物布置
为尽量减小工程实施对水厂日常运行的影响，充分利用厂区土地资源，根据处理工艺，结合厂区实际情况，拟将北岸厂区现状的两座积泥池填埋，排入积泥池的雨水管道顺接至河道。一、二期工程的排泥水调节池与二期工程的回用水调节池拟合建于北岸厂区二期积泥池的位置，一、二期工程的污泥浓缩池拟建于北岸厂区一期积泥池的位置。同时为节约用地，将南岸厂区扩容工程的污泥浓缩池、全厂的污泥平衡池、及污水泵房合建，该合建构筑物与污泥脱水机房均拟建于南岸厂区预留地内。
6、工程实施方案
石臼漾水厂是嘉兴市城市供水系统的重要组成部分，其供水量占市区总需水量的60%以上，对当地生活和经济社会协调发展都起到至关重要的作用。因此本工程施工期间，须保证水厂净水工艺正常运行。
为使得施工期间不停厂运行，根据处理工艺，结合构筑物布置方案，工程可先期实施对水厂运行影响较小的南岸厂区处理构筑物，待南岸厂区新建的南岸污泥浓缩池、污泥总平衡池、污水泵房及脱水机房实施完成后，将扩容工程高效沉淀池的污泥进行脱水处理，同时将扩容工程回收池内的炭砂滤池反冲洗水压力输送至北岸厂区的生物接触池回用。
在南岸厂区工程实施期间，同步对北岸厂区的相关管线进行详细调查。待南岸厂区处理构筑物建成运行后，实施北岸厂区工程前期准备工作。在北岸厂区东侧围墙外的河道内构筑面积约900m2的临时积泥区，敷设管道将一、二期工程沉淀池的排泥水、二期工程砂滤池的反冲洗排放水及排入二期积泥池的雨水管接入临时积泥区，施工期间每周定期清运临时积泥区内的底泥。改造北岸厂区现状排水池，将一期工程砂滤池反冲洗水及一、二期工程炭滤池反冲洗水压力输送至生物接触池回用。同时现状排水池预留北岸污泥浓缩池上清液接入口，将排入一期积泥池的雨水管改排至河道。待上述施工前期准备工作完成，填埋现状积泥池不影响水厂制水工艺运行后，实施拟建的排泥水及回用水调节池合建构筑物与北岸污泥浓缩池。待整个工程正常运行后，拆除在河道内临时构筑的积泥区，恢复河道水系。
7、结语
嘉兴石臼漾水厂污泥及生产废水处理工程于2013年11月完成工程设计，在工程设计过程中，工艺专业根据处理工艺要求，充分节约厂区土地资源，不断优化组合各处理构筑物，采用了多种改良措施及创新设计。本工程处理工艺既能完善水厂的污泥及生产废水处理系统，又不影响水厂在工程建设过程中的正常运行。
参考文献
[1]郑志明等.嘉兴石臼漾水厂深度处理工程设计与运行[J]，給水排水，2005.
[2]沈裘昌. 嘉兴石臼漾水厂改造工程设计，上海建设科技，2006.
[3]许嘉炯. 嘉兴石臼漾水厂扩容工程的设计与调试运行[J]，给水排水，2006.
关键词：石臼漾水厂；污泥；生产废水；工艺设计
中图分类号：TU992文献标识码： A
嘉兴石臼漾水厂始建于1992年，以新塍塘为界，水厂分南北2个厂区，其中北岸厂区（一、二期工程）供水能力为17万m3/d，南岸厂区（扩容工程）供水能力为8万m3/d，总供水能力为25万m3/d。目前南北2个厂区的污泥及生产废水均直接排入北岸厂区的2座现状积泥池，水厂委托专业的污泥处置公司定期通过船舶清运积泥池中的污泥，而积泥池中的生产废水则直接溢流至新塍塘。水厂不完善的污泥及生产废水处理系统既不满足当今环境保护的需求，同时因污泥尚未进行浓缩脱水处理，污泥含水率较高，不便于运输与最终处置。为此，嘉兴石臼漾水厂急需寻求一个既不影响正常生产，又能完善水厂污泥及生产废水处理的设计工艺。
1、石臼漾水厂净水主处理工艺简介
（1）北岸厂区净水主处理工艺
（2）南岸厂区净水主处理工艺
2、水厂生产废水及污泥量的确定
2.1 水厂污泥干量
（1）水厂原水水质
根据水厂2010～2012年原水水质统计情况， 结合《室外给水设计规范》（GB 50013-2006）规定水厂排泥水处理系统的规模应按满足全年75%～95%日数的完全处理要求确定，得各年浊度保证率如下表2-1。
2010～2012年各年浊度保证率统计表 表2-1
通过上述原水浊度保证率分析，3年90%保证率的浊度值为42NTU，该值作为本工程原水设计浊度值，其接近2011年全年75%的保障率；本工程原水最大浊度值取55NTU，可涵盖2010及2012年两年的统计浊度，对照2011年，该值也接近当年90％的保证率。同时对水厂常年原水水质资料分析，为满足处理要求，本工程原水设计色度取25度，最大色度取40度。
（2）水厂运行药剂投加量
通过对水厂日常运行相关药剂投加情况了解，各种药剂投加量如下表2-2。
水厂相关药剂投加量一览表表2-2
（3）水厂污泥干量
依据《给水排水设计手册》第3册—城镇给水污泥计算推荐公式：
TDS=K×Q×(T×E1+0.2C+1.53A+B)÷106
式中：TDS—总干泥量（t/d）K—厂区自用水系数，设计取值1.05
Q—设计规模（m3/d） T—设计采用的原水浊度（NTU）
E1—浊度与SS的换算系数，设计取值1.05
C—所去除的色度（Cu）A—铝盐的投加率（以AL2O3计，mg/L）
B—其他添加剂（mg/L）
通过计算：TDS(设计)=14.3 T/d、TDS(最大)=19.5 T/d
2.2 生产废水量
（1）沉淀池排泥水量
通过对水厂沉淀池排泥情况调查，各期工程沉淀池的排泥水量如下表2-3。
沉淀池排泥水量统计一览表 表2-3
（2）滤池反冲洗水量
通过对水厂滤池反冲洗情况调查，各期工程滤池的反冲洗水量如下表2-4。
滤池反冲洗水量统计一览表 表2-4
（3）水厂生产废水量
厂区生产废水主要由两部分组成，其中一部分来自于滤池反冲洗水，另一部分来自于沉淀池排泥水，则生产废水总量为13406 m3/d。
3、处理工艺设计原则
（1）处理工艺要基本不影响水厂正常运行。
（2）在基本维持原构筑物不作大的改动下，结合厂内实际情况，采用成熟、稳定、高效的处理技术，对水厂生产废水及污泥进行减量规模的改造。
（3）充分利用厂区现有土地资源，新建构筑物布置盡量紧凑，为水厂今后可能的发展尽量留出空间。
4、处理工艺选择
4.1 污泥处理工艺
（1）污泥处理工艺选择
水厂污泥处理的方法可分为自然干化和机械脱水两种形式。其中污泥自然干化方案具有投资省、工艺简单，作为一种简易的临时处理措施，特别适用于厂区预留用地较多且回填土方量较大的水厂，但其缺点是浓缩后排出污泥浓度较低，减量化效果不明显，处置困难。机械脱水不受自然条件影响，脱水效率高，自动化程度高，脱水污泥便于运输和最终处置，但与自然干化相比，投资费用较高，日常运行费用也高。
虽然机械脱水造价和运行费用较高，但其不受自然条件影响，脱水效率高，占地小，运行管理方便，自动化程度高，对周围环境影响小，故污泥处理选择机械脱水工艺。
（2）污泥机械脱水设备选择
目前在国内外净水厂污泥脱水机械设备采用较多的有带式压滤机、板框压滤机、离心脱水机，3种机械脱水设备相关技术经济比较如下表4-1。
污泥脱水机技术经济比较一览表 表4-1
综上比较，离心脱水机具有占地少、自动化程度高、能连续运行、管理方便、卫生条件好及出泥含固率高等优点，在国内外作为净水厂污泥脱水设备也较为普遍。从工程建设和运行管理角度考虑，本工程选用离心脱水机作为机械脱水设备更贴切水厂的实际情况。
（3）污泥处理工艺流程
目前水厂沉淀池的排泥水均排至北岸厂区的积泥池，根据各期工程沉淀池的排泥水量，结合厂区用地情况，若将整个水厂的沉淀池排泥水统一收集浓缩，则浓缩池的池体较大，其只能设置在南岸厂区预留地内，而北岸厂区拟废弃的积泥池土地资源得不到有效利用。同时因扩容工程的高效沉淀运行过程中投加了PAM药剂，统一浓缩的上清液不利用生产回用。因此本工程考虑将南、北两岸厂区的排泥水分别浓缩，集中机械脱水处理。
为有利用生产废水回用，充分利用厂区土地资源，结合各期沉淀池的排泥水量及厂区预留用地情况，参比目前国内多数净水厂的污泥脱水工艺，确定本工程污泥脱水工艺流程如下。
4.2 生产废水处理工艺
厂区生产废水主要由两部分组成，一部分来自于滤池反冲洗水，另一部分来自于沉淀池排泥水，其中沉淀池排泥水做为生产废水由浓缩池的上清液和脱水机的分离液组成。
（1）北岸厂区生产废水系统处理工艺
为减少生产废水排放量，降低生产废水收集管线改造对水厂运行的影响，本工程拟新建回用水调节池用于收集北岸厂区二期工程的砂滤池反冲洗水，将一期工程砂滤池反冲洗水排水管改造接至现状排水池，新建浓缩池的上清液排至现状排水池，通过改造现状排水池的出水管路，将北岸厂区一期工程砂滤池、活性炭滤池的反冲洗水和浓缩池上清液提升至生物接触池进行回用；北岸厂区的污泥经离心脱水机干化产生的分离液通过新建的污水泵房压力输送至现状市政污水管网。
（2）南岸厂区生产废水系统改造技术方案
目前南岸厂区扩容工程滤池的反冲洗水排至现状回收池，回收池可将反冲洗水回用至高效沉淀池，但为保障高效沉淀池处理效果，目前回收池将反冲洗水排至河道。
为减小对高效沉淀池的负荷冲击，同时使得扩容工程滤池反冲洗水得到有效处理，将南岸厂区回收池内的滤池反冲洗水压力输送至北岸厂区的生物接触池，实现回用。由于高效沉淀运行过程中投加了PAM药剂，其排泥水经浓缩池分离后的上清液不适宜回用至净水主处理工艺，故其浓缩池的上清液与污泥经离心脱水机干化产生的分离液通过新建的污水泵房压力输送至现状市政污水管网。
（3）生产废水处理工艺流程
5、处理构筑物布置
为尽量减小工程实施对水厂日常运行的影响，充分利用厂区土地资源，根据处理工艺，结合厂区实际情况，拟将北岸厂区现状的两座积泥池填埋，排入积泥池的雨水管道顺接至河道。一、二期工程的排泥水调节池与二期工程的回用水调节池拟合建于北岸厂区二期积泥池的位置，一、二期工程的污泥浓缩池拟建于北岸厂区一期积泥池的位置。同时为节约用地，将南岸厂区扩容工程的污泥浓缩池、全厂的污泥平衡池、及污水泵房合建，该合建构筑物与污泥脱水机房均拟建于南岸厂区预留地内。
6、工程实施方案
石臼漾水厂是嘉兴市城市供水系统的重要组成部分，其供水量占市区总需水量的60%以上，对当地生活和经济社会协调发展都起到至关重要的作用。因此本工程施工期间，须保证水厂净水工艺正常运行。
为使得施工期间不停厂运行，根据处理工艺，结合构筑物布置方案，工程可先期实施对水厂运行影响较小的南岸厂区处理构筑物，待南岸厂区新建的南岸污泥浓缩池、污泥总平衡池、污水泵房及脱水机房实施完成后，将扩容工程高效沉淀池的污泥进行脱水处理，同时将扩容工程回收池内的炭砂滤池反冲洗水压力输送至北岸厂区的生物接触池回用。
在南岸厂区工程实施期间，同步对北岸厂区的相关管线进行详细调查。待南岸厂区处理构筑物建成运行后，实施北岸厂区工程前期准备工作。在北岸厂区东侧围墙外的河道内构筑面积约900m2的临时积泥区，敷设管道将一、二期工程沉淀池的排泥水、二期工程砂滤池的反冲洗排放水及排入二期积泥池的雨水管接入临时积泥区，施工期间每周定期清运临时积泥区内的底泥。改造北岸厂区现状排水池，将一期工程砂滤池反冲洗水及一、二期工程炭滤池反冲洗水压力输送至生物接触池回用。同时现状排水池预留北岸污泥浓缩池上清液接入口，将排入一期积泥池的雨水管改排至河道。待上述施工前期准备工作完成，填埋现状积泥池不影响水厂制水工艺运行后，实施拟建的排泥水及回用水调节池合建构筑物与北岸污泥浓缩池。待整个工程正常运行后，拆除在河道内临时构筑的积泥区，恢复河道水系。
7、结语
嘉兴石臼漾水厂污泥及生产废水处理工程于2013年11月完成工程设计，在工程设计过程中，工艺专业根据处理工艺要求，充分节约厂区土地资源，不断优化组合各处理构筑物，采用了多种改良措施及创新设计。本工程处理工艺既能完善水厂的污泥及生产废水处理系统，又不影响水厂在工程建设过程中的正常运行。
参考文献
[1]郑志明等.嘉兴石臼漾水厂深度处理工程设计与运行[J]，給水排水，2005.
[2]沈裘昌. 嘉兴石臼漾水厂改造工程设计，上海建设科技，2006.
[3]许嘉炯. 嘉兴石臼漾水厂扩容工程的设计与调试运行[J]，给水排水，2006.