
绍兴污水处理厂承担绍兴市、县两地工业废水和生活污水“集中处理、达标排放”任务,其中一期工程设计处理水量30万m³/d,二期工程设计处理水量30万m³/d,通过技术改造后一、二期工程处理能力最大可达到70万m³/d,三期工程设计处理水量20万m³/d,总处理水量规模为90万m³/d。泥处理也分为一、二、三期建设,但由于近年来政府要求的提高,出水CODcr需由150mg/L下降到100mg/L,随着工艺的变化,提标后产生的污泥需扩建相应的污泥处理设施。
1 污泥处理现状
1.1 处理工艺
一、二、三期污泥系统中的污泥来自于各自水处理系统预处理排泥、生化排泥,分别通过管道输送到浓缩池,浓缩池内污泥浓缩后自流到各自储泥池,经污泥螺杆泵输送到带式压滤机或离心机系统进行脱水,回流液经提升泵房后提升到二期生产系统中。
1.2 主要脱水设备
目前一、二、三期泥处理系统共设置3m宽带式压滤机27台,750系列离心机2台,污泥和药剂输送主要是通过单螺杆泵实现,处理后的污泥经螺旋输送机送到干污泥螺杆泵后经管道送填埋场或装车外运。配药系统采用改装溶药机,浓缩池污泥输送采用潜污泵和转子泵,污水提升采用离心潜污泵。
1.3 污泥处理量
现有污泥处理设施设备设计干泥处理量为350t/d,而在污泥测算中,按照预处理投加石灰、后物化加药、CODcr下降到100mg/L进行核算,污泥量增加15%左右,故需新建浓缩池、储泥池、污泥调节池、脱水机房、污泥料仓等设施设备。
1.4 污泥全处理规划
为充分发挥现有污泥处理设施的作用,采取了更换一、二期污泥处理进泥泵,一、二、三期储泥池污泥泵互通,加大生产污水提升泵房能力,新建原水泵房,改造一期干污泥螺杆泵等措施。新建污泥处理项目的关键是脱水设备选型,关系到厂房设计,配套污泥输送设备和料仓的选型,各单体的布局,因此脱水设备选型是一个需要重点考虑的问题。
2 污泥脱水设备考察
为选择适合的污泥脱水设备,借鉴先进污水处理厂经验,2009年8~10月份,对国内一些典型、示范性的污水处理厂进行了考察,主要考察了广东、山东、上海、江苏、浙江等地16家污水处理厂,其中包含2家40万m³/d以上“全国十佳污水处理厂”,发现其中80%以上污水处理厂采用离心机脱水,采用板框压滤机、带式压滤机的污水处理厂数量相对较少。部分污水处理厂脱水设备情况如下:
序号 | 厂名 | 处理水量(万m³/d) | 脱水设备情况 |
1 | 无锡芦村污水处理厂 | 20 | 带式压滤机 |
2 | 南京江心洲污水处理厂 | 60 | 离心机 |
3 | 杭州七格污水处理厂 | 60 | 带式压滤机、离心机 |
4 | 嘉兴联合污水处理有限责任公司 | 30+30 | 板框压滤机、离心机 |
5 | 上海竹园第一污水处理厂 | 170 | 带式压滤机、离心机 |
6 | 上海白龙港水质净化厂 | 230 | 离心机 |
7 | 宁波岩东污水处理厂 | 16 | 离心机 |
8 | 深圳滨河污水处理厂 | 30 | 离心机 |
9 | 深圳罗芳污水处理厂 | 35 | 离心机、带式压滤机备用 |
10 | 广州猎德污水处理厂 | 64 | 离心机 |
11 | 广州西朗污水处理厂 | 20 | 带式压滤机 |
12 | 广州大坦沙污水处理厂 | 20 | 离心机 |
13 | 广州大沙地污水处理厂 | 20 | 离心机、板框压滤机 |
14 | 光大水务(淄博)有限公司污水处理厂 | 25 | 离心机 |
15 | 联合润通潍坊高新区污水处理厂 | 5 | 离心机 |
16 | 联合润通潍坊市污水处理厂 | 10 | 离心机 |
同时对国内40万m³/d以上的“全国十佳污水处理厂”进行了调查,发现除一家污水处理厂外,其他均采用离心机。
3 污水脱水设备选型分析
综合国内外污水处理厂污泥脱水形式,主要分为以下三种形式,一是带式压滤机脱水,二是离心机脱水,三是板框式压滤脱水,根据三种形式的脱水原理,设备选型将从以下几方面进行分析比较。
3.1 相关指标
项目 | 带式压滤机 | 离心机 | 板框压滤机 |
进料要求(%) | 3~5 | 2~4 | 1.5~3 |
出泥含水率(%) | 80~85 | 75~80 | 60~75 |
处理量(按含水率96%计) | 14~18m³/h,折算干泥量为12~14t/d(带宽约3m) | 50~60m³/h,折算干泥量为45~55t/d | 压缩量一般为13m³固体/批次,折算干泥量为4t/批次(2m×2m,含水率按70%计) |
每100t干泥所需国外设备台数 | 12~14t/d带式压滤机需9台(1备) | 40~50t/d离心机需3台(1备) | 4t/批次板框压滤机(2m×2m)按3h每批次计算需4台(1备) |
每100t干泥所需国内设备台数 | 12~14t/d带式压滤机需9台(1备) | 30t/d离心机(国产设备30t以上污水处理厂业绩较少)需4台(1备) | 3t/批次板框压滤机(2m×2m)按5h每批次和加石灰量10%左右计算需8台(1备) |
3.2 投资及财务费用
项目 | 带式压滤机 | 离心机 | 板框压滤机 | |||
进口 | 国产 | 进口 | 国产 | 进口 | 国产 | |
土建费用/万元/100t干泥 | 230 | 240 | 150 | 160 | 240 | 350 |
设备费用/万元/100t干泥 | 约865~970 | 约483~595 | 约1200~1350 | 约380~485 | 约2700~2950 | 约1130~1270 |
费用①/元/t干泥 | 17.8~19.6 | 11.9~13.6 | 22.2~24.4 | 8.8~10.6 | 47.9~52.3 | 24.2~26.4 |
折旧②/元/t干泥 | 30.0~33.0 | 20.0~23.0 | 37.4~41.1 | 14.8~17.8 | 80.7~88.1 | 40.7~44.4 |
注:①按5年贷款核算年利率5.94%计;②按10年期计算。
3.3 处理处置成本(吨干泥)
三种设备处理费用:
序号 | 比较项目 | 带式压滤机 | 离心机 | 板框压滤机 |
1 | 电耗/kW·h/t干泥 | 15~20 | 50~70 | 10~15 |
2 | 药耗/kgPAM/t干泥 | 5~7 | 5~8 | 5~6 |
3 | 水耗/m³/t干泥 | 35~40 | 0.5 | 0.5 |
4 | 处理成本/元/t干泥 | 180~200 | 170~260 | 150~170 |
注:电单价0.68元/(kW·h);药单价26元/kg;水单价0.90元/m³。
三种设备处置成本:
项目 | 带式压滤机 | 离心机 | 板框压滤机 | |||
处置成本(焚烧) | 泥饼含水率/% | 83 | 80 | 75 | 70 | 65 |
折算泥饼量/t湿泥 | 5.882 | 5 | 4 | 3.332 | 2.857 | |
处置单价/元/t湿泥 | 83 | 80 | 75 | 70 | 65 | |
运输单价/元/t湿泥 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | |
处置费用/元/t干泥 | 606 | 512 | 380 | 300 | 243 | |
总成本/元/干泥 | 786~806 | 682~772 | 550~640 | 450~470 | 393~413 | |
处置成本(制砖) | 泥饼含水率/% | 83 | 80 | 75 | 70 | 65 |
折算泥饼量/t湿泥 | 5.882 | 5 | 4 | 3.332 | 2.857 | |
处置单价/元/t湿泥 | 70 | 70 | 70 | 70 | 70 | |
处置费用/元/t干泥 | 411.6 | 350 | 280 | 233.1 | 199.5 | |
总成本/元/干泥 | 591.6~611.6 | 520~610 | 450~540 | 383.1~403.1 | 349.5~369.5 |
注:带式压滤机污泥回收率 按100%计算,实际只有90%左右回收率,处理成本将偏高10%左右。板框压滤机加三氯化铁和氢氧化钙成本约为100元/t干泥,处置单价及运输费用按当地目前实际情况核算。
其中,带式压滤机出泥含水率按83%含水率,离心机按80%和75%含水率,板框压滤机按70%和65%含水率计算,分为国产设备和国外设备,并以电厂焚烧处理处置、污泥制砖处理处置来计算综合成本,计算结果是按带式压滤机、离心机、板框压滤机递减。
3.4 管理维修要求
3.4.1 操作
带式压滤机对人员素质要求相对较低,运行操作人员每班约4人,离心机对人员素质要求相对较高,运行操作人员每班约3人,板框压滤机对人员素质要求高,运行操作人员每班约4人。
3.4.2 保养
带式压滤机加油点多,但布直接影响机器的正常运行,因带式压滤机周边环境差,需经常用水冲洗,清洁卫生工作量大。离心机运行过程中因属于高速运转,轴承需半个月左右进行一次停机加油,停机加油的保养工作量大,运行时现场环境较清洁。板框压滤机主要是需定期清洗滤布,同时滤布效果欠佳时需协助卸料,维护保养较为精密,运行环境相对较好。
3.4.3 维修
带式压滤机维修相对简单,主要需定期更换滤布。离心机大修或者出现轴承等故障时,维修较为困难,进口离心机备件昂贵,维修周期长。板框压滤机也需定期更换滤布,主要故障是控制系统、液压系统问题,在出现较大问题时,维修难度较大,国外配件价格高,维修周期也相对较长。
3.4.4 精密度
带式压滤机结构简单,控制要求低。离心机要求精度高,要关注转速差、扭矩、过滤液情况,对泥性的变化适应性差。板框压滤机运行中要求精密度高,需关注卸料的过程。
3.5 机型对后续处理影响程度
3.5.1 冲洗水
带式压滤机产生大量的冲洗水,在后续过程中将需水泵提升,产生电耗,同时冲洗水回到生产系统中进行处理,在水处理各个环节中需消耗能量及药剂使其再次分离。离心机无大量冲洗水产生,只是在停机或者开机之前需将腔体冲洗干净。板框压滤机需少量间歇式水冲洗滤布,水量相对较少。
3.5.2 过滤液
带式压滤机有大量的SS通过滤布回到污水处理系统中,估算约10%左右的污泥得不到处理,使水处理系统负荷加大,污泥需再次进行处理。离心机过滤液相对较清,对后续工艺影响最小。板框压滤机根据滤布和泥性情况,有小部分SS随着滤液回到生产系统中。
3.5.3 处置影响
运输成本(等量绝干污泥):带式压滤机含水率高,污泥量多,污泥运输成本相对最高。离心机含水率居中,相对较高。板框压滤机含水率低,运输费用最低。处置成本(等量绝干污泥):带式压滤机处置最高,离心机相对较高,板框压滤机最低。
3.6 风险
3.6.1 大型厂与小型厂的区别
任何设备的选型,均有一个量的选择,一旦设备选型不当,对于小厂来说具有回旋余地,而大型污水厂在投资后不能轻易地进行改变工艺与设备,因此造成此次选型具有较高的风险。
3.6.2 产生本身成熟度
三种脱水设备比较如下:
比较项目 | 带式压滤机 | 离心机 | 板框压滤机 | |
投资 | 投资风险 | 低 | 较高 | 高 |
投资成本 | 较高 | 低(国产) | 高 | |
财务费用 | 低 | 低 | 高 | |
占地 | 较大 | 小 | 大 | |
处理处置 | 处理处置成本 | 高 | 中 | 低 |
人员要求 | 人员配置 | 多 | 少 | 较多 |
岗位技能 | 容易 | 要求较高 | 要求高 | |
环境安全 | 现场环境 | 开放式(较差) | 封闭式 | 开放式(较好) |
噪声 | 较大 | 大 | 小 | |
安全性 | 好 | 差 | 一般 | |
运行操作 | 运行状态 | 连续式 | 连续式 | 间歇式 |
操作难度 | 简单 | 复杂 | 较复杂 | |
滤布更换周期 | 一年 | 无 | 一年半 | |
故障对生产的影响 | 小 | 较大 | 大 | |
冲洗水量 | 大 | 很少 | 少 | |
电耗 | 较小 | 大 | 小 | |
进泥的适应性 | 较好 | 差 | 好 | |
维修保养 | 保养工作量 | 大 | 较大 | 中 |
日常清洁量 | 大 | 小 | 中 | |
维修难度 | 简单 | 复杂 | 复杂 | |
维修备件费用 | 低 | 高 | 高 |
4 结语
(1)目前国内污水处理厂很少应用板框压滤机,且板框压滤机单批次处理时间不确定因素多,药剂、滤布的效果、泥性、滤布的使用时间等均造成过滤时间的不确定,导致板框压滤机的数量难以确定,工程投资风险大,同时板框压滤机加石灰后污泥不适用于电厂焚烧处置,在目前污泥处置以电厂焚烧、污泥制砖、污泥制水泥等多途径,用高风险投资来得到低含水率的污泥处理不适合本工程。
(2)带式压滤机在一、二、三期工程中已有27台在运行,其优点为操作使用简单,污泥处理情况直观。但带式压滤机在使用工程中需大量冲洗水(480m³/d/台),现场环境差、气味大,占地面积大,脱水后污泥含水率83%左右,脱水后约10%的污泥随带式压滤机冲洗水带入生产系统之中,冲洗水在生产系统内需用电提升等,造成后续系统的较大影响,因此本系工程也不建议采用。
(3)离心机是介于带式压滤机与板框压滤机之间的一个机型,脱水后污泥含水率相对带式压滤机要低,达80%及以下,污泥处置费用比带式压滤机相对减少。离心机占地面积最小,现场运行环境最好,无冲洗水,处理时产生的滤液清,对后续工艺影响小,但电力消耗相对较高。从国内应用情况及投资风险等来看,建议污泥预处理工程新建项目中采用离心机。
综上所述,建议污泥预处理工程新建项目采用离心机的脱水设备形式,同时建议污泥预处理工程建设完成后,为适应新的处置要求,今后可考虑对多种形式的脱水设备进行试验,以确定脱水设备的改造方向和内容。