
上海市白龙港城市污水处理厂污泥处理工程的处理对象为120×104m³/d污水升级改造工程产生的化学污泥、初沉污泥、剩余污泥及80×104m³/d污水扩建工程产生的初沉、剩余污泥。
污泥处理工程污泥浓缩、脱水系统投运于2008年6月,成功配合了120×104m³/d污水处理厂升级改造工程以及规模为80×104m³/d扩建工程的投产运行。
污泥处理工程污泥消化系统在2010年10月建成后,于2011年4月12日实现全部8座污泥消化池顺利投泥,并进入调试运行。2011年4月20日8座污泥消化池均全部产出合格达标沼气,其后启动沼气处理利用系统,脱硫后沼气供给污泥消化及污泥干化系统。污泥干化处理系统利用污泥消化处理产生的沼气顺利完成了调试,并通过了功能测试,系统各项性能达到了设计要求。
1 污泥处理工程需注意的若干技术问题
(1)需注重污泥处理工艺与污水处理工艺的衔接。
初沉污泥既具备降解性好于其他污泥的特性,同时在产沼气方面显示了优良的性能,因此,结合污泥干化耗能需求,宜将初沉污泥全部纳入污泥消化处理系统。剩余污泥可根据污泥消化处理系统的工艺实际需要进行补充调节。
考虑到污泥中的含硫量及经消化处理后沼气中的硫化氢浓度较高的问题,污水处理工段的高效沉淀工艺在使用硫酸铝产生的化学污泥不宜进入消化系统,以便有效地保护后续沼气使用设备。而在改变药剂(如更换为聚铝)后所产生化学污泥则可以纳入污泥消化系统处理。化学污泥的有机物含量及其可降解性均高于剩余污泥,因此,在污泥消化处理系统的运行使用上,这类化学污泥的使用应优先于剩余污泥,即在排除了硫酸铝的负面影响后的化学污泥可以全部纳入污泥消化处理系统进行处理。
(2)需高度重视浮渣对污泥消化池正常运行可能产生的负面影响,需充分发挥污水处理中粗、细格栅及沉砂池的作用。
按污泥消化处理系统调试运行情况,污泥消化处理系统从2010年10月26日开始向1#和3#消化池投泥以来,逐步发现进入消化池的污泥中含有大量浮渣,尤其是在进行消化池接种并逐步扩展到8座消化池都进入调试运行以来,随着进泥量的增加,大量浮渣进入到消化池内,在消化池泥面逐步形成厚实浮渣层,使得沼气在浮渣层下积聚,随着气量增加,其会在某个瞬间冲破浮渣层,其压力超过了消化池安全阀限额。
针对该问题,应在污水处理工段尽量去除渣、砂,以改善污水处理产生的各类污泥的性状。污泥处理工段中的除渣工艺相对污水处理工段,其处理难度较大,且其投资也较大,如可在污泥处理前端增设细格栅,在匀质池、初沉污泥进泥管上增设污泥切割机,在剩余污泥浓缩机房旁预留区设置污泥过滤机房,在消化池污泥循环泵前端增设污泥切割机。
(3)保证污泥浓缩处理效果,确保消化系统进泥质量。
根据污泥消化处理系统及沼气脱硫处理装置2个月的连续运行调试情况,在污水处理工段工艺运行稳定的情况下,初沉污泥全部纳入污泥消化处理系统,并尽可能采取均匀输送;有必要确保进入污泥消化处理系统的污泥含固率达到设计要求的5%,通过优化重力浓缩和离心浓缩机的运行,以及匀质池的搅拌来保证污泥消化处理系统的进泥质量。
(4)强化污泥消化处理工艺运行调节,确保消化处理系统正常稳定运行。
污泥消化处理系统及沼气处理系统功能保证测试运行情况表明,在充分发挥污水预处理功能的同时,需强化污泥消化处理工艺的运行调节,抑制浮渣对污泥消化处理产生的负面影响,尽力减少浮渣在消化池液面上的集聚层积,促使浮渣中部分有机物在消化池中得到有效降解,以逐步实现延长排浮渣时间,抑制减少已进入消化池的浮渣对污泥消化系统的冲击影响。加强对污泥消化系统中砂粒和消化工艺的观察,实际运行中需更多地通过工艺管道对消化池进行排砂作业,使得部分无机物砂粒尽可能排出消化池。
(5)在确保沼气脱硫处理效果的基础上降低沼气脱硫设施的运行成本。
沼气脱硫处理系统经调试发现,在沼气中H2S含量<4000mg/L时,湿式脱硫装置能够满足系统对沼气脱硫的要求。因此,为尽可能降低沼气脱硫运行成本,较大限度地延长干式脱硫塔中脱硫剂的使用寿命,延长更换脱硫剂的周期,可以采取超越干式脱硫塔的运行模式。在沼气中硫化氢浓度较低的情况下,可仅使用一套湿式脱硫装置(即停用一套湿式脱硫装置)。
(6)统筹考虑污泥处理,充分发挥污泥液处理系统的功能。
污泥液先排入调节池,再由水泵提升经混凝反应后,通过高效沉淀池去除其中的磷,出水排至污水处理区。因污泥液来源主要为重力浓缩池、剩余污泥浓缩机房、污泥脱水机房,按剩余污泥浓缩机和脱水机95%的固体回收率要求及重力浓缩池90%的固体回收率要求,设计理论污泥液进水SS浓度约为1800mg/L,处理目标SS<200mg/L、TP<10mg/L。混凝剂聚合氯化铝投加量约为200mg/L。
污泥液进入处理装置是SS、TP浓度的波动变化范围很大。在运行调试期间,所检测到的SS值为200~18800mg/L,呈现无规律性;进水SS平均值约为2000~3000mg/L。结合调试期间检测数据可看出,污泥液进水总磷浓度也呈现不规律的波动,其变化范围也很大(5.5~94mg/L)。
结合调试运行情况,污泥液处理系统优化运行的建议如下:
①加强对污泥液源头的监控,尽可能避免对污泥液处理系统的冲击性负荷。重力浓缩池、离心浓缩机和离心脱水机的温度运行及其固体回收率情况对污泥液处理系统的正常运行十分重要。
②尽量减少8座污泥消化池的排渣频率。即使需要排浮渣,也尽量错峰排渣,既要安排在浓缩、脱水运行工况都稳定的条件下实施,也要交叉进行,由此切实避免污泥消化池排浮渣对污泥液处理系统形成的冲击负荷,保障污泥液处理装置的正常运行。
③统筹考虑污泥浓缩、脱水处理设施运行及该系统运行,以稳定进入系统污泥液的水量水质,减少水量及水质变化产生的冲击负荷。尽量做到连续运行以减少水力负荷,有助于提高处理效果。
④污泥液处理系统的调试、运行需统筹考虑进行污染物量、聚合氯化铝加药量及排泥量,并根据进水污染物量及时相应调整聚合氯化铝加药量及系统排泥量,确保系统的污染物处理效果。调试期间的投药量低于设计值,需根据水质情况加大投药量,并相应加大排泥量(排至储泥池)。
⑤鉴于加药系统处理的原液为污泥液,其流量变化大,且其磷、SS等污染物浓度变化大,结合国内众多类似工程聚合氯化铝的应用情况,现场如何根据原液水质、水量变化实时确定合适投加量,仅通过仪表控制采用全自动配药方案不利于合适药剂量的投加及其稳定、可靠运行,因此,系统的日常运行需加强进水水质监测,合理投加药剂量,以在确保处理效果的同时,降低药剂投加量,降低系统运行成本。
(7)根据污泥干化处理系统要求,相应运行干化冷却水处理系统。
干化冷却水处理系统根据设计混凝剂投加量和现场实际情况,运行结果均满足要求。结合干化冷却水处理系统运行调试情况,运行测试期间,干化冷却水的取水量为100m³/h,进水水质SS维持在30~60mg/L,处理后出水SS<5mg/L。鉴于污泥干化处理系统对冷却水水质要求不高,考虑到节约成本,系统运行可在确保污泥干化处理系统正常运行的条件下,适当调整聚合氯化铝、PAM的投加量,通过适当投加二氧化氯以抑制冷却水中生物膜的生长,并通过过滤工艺降低冷却水中的SS及浊度。
(8)维护保养各类安全设施,确保污泥处理工程安全可靠运行。
在污泥处理工程的日常运行中,需加强各类实施、设备的日常维护保养,确保污泥处理工程安全可靠运行,其中部分需注意事项如下:
①污泥消化处理区及沼气处理储存区的爆炸性气体环境区域有消化池顶部、东管线楼、沼气管管沟、沼气湿式脱硫及干式脱硫区域、沼气柜区域、沼气增压风机房等。污泥干化处理区爆炸性粉尘环境有干污泥料仓卸料口区域。鉴于上述爆炸性环境的存在,工程运行维护需执行《城镇污水处理厂运行、维护及安全技术规程》(CJJ60-2011)。
②两锅炉房内于合适位置设置性能可靠的甲烷浓度检测报警器及沼气进气管沼气紧急自动切断阀。报警器应能满足当沼气泄漏浓度达到爆炸下限的一定浓度时报警,并通过连锁紧急自动切断阀自动切断进气。紧急自动切断阀设置于室外,为自动关闭、现场人工开启型,避免出现误动作或不动作。上述系统与锅炉房屋顶防爆风机连锁,排风机运行后该紧急自动切断阀才可打开使用沼气,风机停机时紧急自动切断阀应自动切断气源。
③锅炉运行属压力容器的操作,存在因操作不当发生烧坏、爆炸等危险,因此在锅炉房日常运行中,需加强对锅炉及其附属设备的保养、维护和检查。锅炉的运行管理、安全操作、维护保养要求须遵循CJJ60-2011中的相关规定。
④为确保工程防雷装置的长期安全使用,要求防雷设施要落实专人(部门)负责保养,以保证完善有效;项目交付使用一年后,由专业检测机构实施年度检测;如遇雷击事故,应及时上报气象局突发气象灾害应急处置办公室等。
(9)增加易故障污泥处理设备的备品、备件数量。
结合污泥处理工程的实际运行情况,宜针对性地增加易故障污泥处理设备(如匀质池搅拌器、消化池进泥泵、消化池污泥循环泵、脱水污泥输送柱塞泵等)的备品、备件数量。如结合当前消化池进泥泵磨损较严重的实际,尽早准备消化池进泥螺杆泵定子、转子、万向节和特种润滑油脂等备品备件,以确保污泥处理工程的平稳可靠运行。
(10)研究应用国内外污泥处理新工艺,注重污泥处理领域新动向。
作为亚洲较大的污泥消化处理工程,在日后运行中可广泛吸取国内外污泥处理的成功经验,进一步了解、应用国外 成熟工艺,例如,增强污泥消化处理有机物降解能力,从而增加消化处理沼气产量的SONIX污泥消化预处理技术;用于对污泥液进行氨氮处理的ARP工艺等;去除污泥中的纤维/颗粒等物质,从而减轻污泥管路及污泥处理设备中产生堵塞、缠绕、磨损现象的SRTAINPRESS污泥过滤技术等。
作为发展中 ,我国在未来相当长时期内的能源需求及温室气体排放量不可避免地还将继续增长。本项目作为上海乃至全国污泥处理行业的一个重要环保项目,宜研究参与国际CDM清洁开发机制项目的合作事宜,积极参与国际碳市场,以获得一定的资金收益及国际 的环境友好技术,促进可持续发展。
2 结论
在污水处理厂中,污水处理设施与污泥处理设施是一个有机的整体,在大型污水处理厂的污泥深度处理工程中,尤其应该重视两者之间的良好衔接。需高度重视污水除渣、除砂预处理效果对污泥处理的显著影响,同时也需要重视污泥液的处理以减轻污泥液回流对污水处理工艺的水质冲击。国内众多污泥消化工程运行状况普遍不佳,除了对污水预处理重视度不足以外,在污泥处理工艺环节还应注重污泥消化前端的浓缩处理效果,确保消化系统进泥质量,同时必须强化污泥消化处理工艺运行调节,确保沼气脱硫效果。