南京市自来水厂污泥处理技术方案设计

论文总字数：30016字

摘 要

随着社会的进步，科技水平的发展以及城市的迅速发展，城市的供水压力越来越大，自来水厂的排泥水和污泥量也随之增大。与城市污水厂污泥相比，城市自来水厂污泥的性质组成相对简单且造成的污染相对微小，一直未引起人们的足够重视。但随着人们环保意识的增强，及水环境污染的加剧，自来水厂污泥的处理越来越受到了人们的关注。

本论文主要分为五个章节，研究内容分为四部分。第一部分内容主要调研及评价国内外自来水厂污泥处理处置方式与工程案例，为南京市自来水厂污泥处理处置技术路线的选取打下基础；第二部分内容主要是对南京市五家净水厂基本情况与污泥处理情况进行了调查，同时还对南京市的水泥厂及砖厂进行了实地调研；第三部分结合以上调研内容并结合南京城区实际情况，提出自来水厂污泥处理方案，并对五个水厂的污泥去向都进行了详细的规划。第四部分选取了南京市城北水厂进行污泥处理系统设计。

整篇文章意在对比国内外自来水厂污泥处理处置技术，提出适合南京市自来水厂的污泥处理处置的污泥资源化利用处理路线，建议南京市自来水厂污泥采用深度脱水 建材利用的方法进行资源化处理。同时选取南京市城北水厂进行了自来水厂污泥处理系统的设计，选取带式浓缩脱水一体机作为主要的处理设备，对南京市其他水厂的污泥处理系统的设计有一定的参考作用。

关键词：自来水厂污泥 处理处置 资源化利用 设计

The design of sludge treatment technology in Waterworks of Nanjing

03212702 Nan Li

Supervised by Ying Huang

Abstract:

With the rapidly development of the technology and the city as well as the society，the burden of the water supply is becoming heavier and heavier.The amount of sludge and sludge water also increased.Compared to the sludge from urban sewage treatment plant,as the nature of the waterwork sludge is more simple and the pollution is relatively smaller,people are not paying enough attention on the treatment of the water work sludge. However,with the enhancement of people's environmental awareness and the aggravation of water environment pollution, people are becoming more and more concerned about the woterwork sludge treatment.

This paper is divided into 5 chapters, and the research is divided into 4 parts. The first part consists of the review of the current situation and development trend of the waterwork sludge treatment and disposal, lay the foundation for the selection of technical route of waterworks sludge treatment and disposal in Nanjing. In the second part, the basic situation and sludge treatment method in five waterworks in Nanjing city were investigated. We also make on-the-spot investigation of the cement factory and brick factory in Nanjing.The third part combined with the above research content and the actual situation in Nanjing, put forward the water plant sludge treatment program, and the carried out route of sludge of the five water plants are also carefully planned. Finally, choose the CHENGBEI waterwork plant as an example, combining the content above ,designing a sludge treatment system.

The paper is intended to compare the sludge treatment and disposal technologies of the waterworks and proposed for Nanjing sludge disposal routes, suggested that the water plant in Nanjing, using the method of deep dehydration combined with building materials used method for resource processing. meanwhile, take the CHENGBEI waterwork plant as anexample, designing a sludge treatment system. The belt type concentrating and dewatering machine is selected as the main processing equipment. It has certain reference to the design of sludge treatment system in Nanjing.

Key words: waterwork sludge ;treatment and disposal;Resource utilization; design

目录

第一章 绪论 6

1.1引言 6

1.2自来水厂污泥概述 6

1.2.1自来水厂污泥的来源 6

1.2.2自来水厂污泥的性质 6

1.2.3自来水厂污泥潜在的环境危害 6

1.2.4 影响自来水厂污泥产生的因素 7

1.2.5自来水厂污泥与污水厂污泥的区别 7

1.3国外自来水厂污泥处理处置技术调研 7

1.3.1 国外自来水厂污泥处理的发展历史 7

1.3.2国外自来水厂污泥处理技术 8

1.4国内自来水厂污泥处理处置技术调研 8

1.4.1 污泥填埋处置工艺技术 9

1.4.2 污泥的材料利用技术 9

1.4.3国内自来水厂污泥处理案例 9

第二章 南京市污泥处理现状调研 13

2.1调研范围 13

2.2调研内容 13

2.3调研结果 13

2.3.1 净水厂基本情况 13

2.3.2南京市自来水厂污泥的基本性质 15

2.3.3南京市自来水厂污泥的处理现状 17

2.3.4南京市水泥厂与砖厂调研 18

2.4 南京市自来水厂污泥处理处置中的问题 21

第三章 南京市自来水厂污泥处理技术综合比选 23

3.1典型自来水厂污泥处置工艺的技术性比选 23

3.1.1工艺选择原则 23

3.1.2 现有自来水厂污泥处置方案 23

3.1.3 工艺技术性比选 24

3.2南京市自来水厂污泥处置工艺确定 26

3.3南京市自来水厂污泥处置发展规划 26

第四章 自来水厂污泥浓缩脱水处理工程设计 29

4.1 工程服务范围和基本情况 29

4.2 处理目标 29

4.3 工艺流程和主要设备选型及计算 29

4.3.1 系统概述及工艺流程 29

4.3.2 污泥量的确定 29

4.3.3 调节设施 30

4.3.4自来水厂污泥机械浓缩 机械脱水系统 31

4.3.5自来水厂污泥带式浓缩脱水一体机系统 33

4.3.6 污泥输送设备 34

4.3.7 污泥脱水车间布置 34

4.4 工程设计说明 35

第五章 结语 36

致谢 37

第一章 绪论

1.1引言

随着社会的进步，科技水平的发展以及城市的迅速发展，城市的供水压力越来越大，自来水厂的排泥水和污泥量也随之增大。与城市污水厂污泥相比，城市自来水厂污泥的性质组成相对简单且造成的污染相对微小，一直未引起人们的足够重视。但随着人们环保意识的增强，及水环境污染的加剧，若是继续直接将自来水厂污泥排放进入自然水体，势必会对自然水体造成极大的污染，同时排入水中的污泥，还有可能造成淤积使河床被抬高。自来水厂污泥的处理越来越受到了人们的关注。国内有越来越多的城市开始着手改造扩建自来水厂，增设自来水厂污泥的处理装置。

1.2自来水厂污泥概述

1.2.1自来水厂污泥的来源

自来水厂的污泥产生是无法避免的，因为我国目前大部分城市的自来水厂的水源水质无法满足城市给水的水质要求。给水原水中含有大量的沙泥颗粒、部分可溶性杂质和胶体，因此自来水厂在处理过程中，无可避免的要加入各种药剂。自来水厂污泥主要是在水厂对污泥进行处理的过程中（混凝沉淀和过滤）产生的。用于从沉淀池和滤池中排除原水中的颗粒和胶体的水组成了该污泥中的液相部分，被去除的颗粒和胶体则组成了城市给水污泥的固相部分。

1.2.2自来水厂污泥的性质

（1）物理性质

自来水厂的污泥物理性质与自来水厂的处理工艺有很大的关系，与原水的水质、药剂的种类也有关，对于使用铝盐、铁盐作为混凝剂的自来水厂，污泥含水率普遍在95.6%—97.9%之间。自来水厂的污泥中无机物含量和含固率均高于污水厂的污泥，自来水厂的污泥密度一般都比较大，铝盐污泥的密度一般在1.14—1.22g/cm³。自来水厂的污泥比阻一般情况下比污水厂的要小，机械脱水性能优于污水厂污泥，更容易将污泥脱水。

（2）化学性质

自来水厂的污泥中有机质含量远低于污水厂污泥，平均干基挥发性固体含量约为30%，污泥的pH普遍由于使用硫酸盐类药物，偏酸性。污泥中可供植物利用的营养物质比较有限，由于有机质含量低，燃烧热值低，缺乏能源利用价值。自来水厂污泥中一般很少出现毒害物质，微量的毒害物质的来源为水处理过程中的药剂。

（3）生物性质

由于水源洁净，水处理过程中进过消毒步骤，自来水厂污泥中的生物数量很少。其有机质含量低，污泥可生化性较差，无显著的生物毒性。

1.2.3自来水厂污泥潜在的环境危害

长期以来，自来水厂的污泥对环境的危害没有引起人们的广泛重视。根据《GB3838地表水环境质量标准》，我国规定的城市集中给水的原水水质应达到地面水质质量标准的二级限值，根据标准中允许的污染物含量可知，城市给水原水与城市污水相比，城市给水原水的洁净程度为城市污水的一百倍左右，自来水厂污泥中所含的有害物质也远远低于城市污水处理厂污泥。目前我国大部分自来水厂都不具有污泥处理设施，对于污泥的处理方式大部分均为直接排入水体。

通常，大多数的自来水厂污泥对环境还不会造成明显的环境问题，原因是自来水厂污泥中污染物质的含量相对低。但随着时间的推移，自来水厂污泥进入水体，将会导致水体的加速淤积，产生一系列的因水体的水力、水文条件恶化而带来的水体质量退化的后果。目前国内多为将自来水厂污泥直接排入河道的处理方法，随着污泥量的增大，河道中的水流不足以将泥沙带走，可能会造成河道的淤积，妨碍航运和防洪。

同时，自来水厂污泥中的化学活性物质，例如水处理过程中使用的净化用混凝剂，可能会影响水体的水化学特征（pH、电导率等），从而对水体生态环境造成不利的影响。给水污泥进入农田，将造成土壤物理和化学环境的变化，引起土壤的板结、酸化等一系列危害其生态功能的后果；给水污泥陆上堆置同样也会通过侵占土地空间，造成地表和地下径流的化学性质改变等，对环境形成不利的影响[1]。

1.2.4 影响自来水厂污泥产生的因素

城市自来水厂污泥的产生主要受原水的类型、原水的水质、给水处理的工艺和工艺运行条件的影响。地表原水的净化目的则是去除悬浊物质，处理时投加的药剂以化学混凝剂为主，污泥由混凝剂和去除的悬浊物组成，产生量一般以沉淀池排泥为主。

自来水厂原水的水质决定了给水处理需去除的物质的量和取出的难易程度，同时也对处理药剂用量有着重大的影响，原水水质越差，投加的药剂量越多，相应的污泥产量也越大。

1.2.5自来水厂污泥与污水厂污泥的区别

自来水厂的污泥主要由自来水厂沉淀池排泥水和滤池反冲洗水组成[2]。与污水厂污泥性质千差万别不同，自来水厂的污泥基本性质相近，其中主要物质是泥沙和硅酸盐、铝盐。硅酸盐和铝盐主要是在混凝过程中加入的金属混凝剂的残留。自来水厂污泥具有有机质含量较低、热值低、亲水性强的特点。在处理时需要考虑自来水厂污泥的性质和每一种方法所要求的污泥性质进行合理的选择。

1.3国外自来水厂污泥处理处置技术调研

1.3.1 国外自来水厂污泥处理的发展历史

人们对于污水处理厂污泥进行处理的历史已有100余年，但是人们开始对自来水厂（即净水厂）的污泥处理仅仅有几十年的时间。欧美及日本对于净水厂污泥的处理起步较早，且出台了相应的法律法规。1975年6月，日本就颁布了《水质污浊防治法》，从法律上规定了自来水厂必须进行排泥水处理。截至1978年末，世界上就已经有363个自来水厂配备了基础的污泥脱水装置和污泥处理系统。但当时建造的一些设施多依照污水处理厂中的污泥处理设施进行，对于自来水厂的污泥处理效果不是很明显。且污泥脱水机械并未得到广泛的使用。八十年代后，污泥脱水机械广泛地应用于自来水厂的污泥脱水中。离心机、板框压滤机和带式压滤机逐渐取代了真空压滤机。但此时污泥经干化之后，因为其有机质含量低、热值低的特性，使得自来水厂污泥的应用面不如污水厂那样广泛，往往被直接填埋进行处置，而污泥中残存的一些金属离子就会带来一定程度上的潜在的土壤污染。

随着时间的推移，相关技术逐步发展，污泥脱水技术也逐步成熟。20世纪90年代，美国、日本和欧洲等国的较大规模自来水厂, 离心机脱水、加压过滤脱水等机械脱水方法得到了广泛的应用。此时，经干化的污泥已经被用于工业原材料——自来水厂污泥干化后的泥饼被用作工业制水泥、墙砖、陶粒的原材料。自来水厂污泥的材料化应用技术也随着时间的推移，逐步的发展成熟，

目前在欧美等发达国家，自来水厂一般均配置有较完善的、自动化程度高的排泥水处理和污泥处置设施，以保证排泥水及污泥得到很好的处理。据资料介绍, 欧洲许多国家的自来水厂经过浓缩和脱水处理的污泥量, 占全部自来水厂污泥量的70%；日本自来水厂经过浓缩和脱水处理的污泥量, 占全部自来水厂污泥量的80%以上[3]。

1.3.2国外自来水厂污泥处理技术

国外自来水厂污泥处理的历史虽只有短短几十年时间，但发展速度迅速。各国对自来水厂排泥水处理的研究，由开始的对工艺流程、设备应用及污泥调节药剂选择等方面的研究，逐渐沿伸到微观理论和脱水泥饼的处置和综合利用上来[4]。

在工艺流程方面，主要就为四个大部分——调质、浓缩、平衡、脱水。各国各个水厂根据自身的情况对各个步骤的处理工艺进行选择。因而处理方法多种多样，许多应用于污水厂污泥处理的技术经过适应性的调整，也能被应用于自来水厂的污泥处理过程中。

目前，欧洲国家推行的“3R”原则(Reduction；Recycling；Reuse)，在自来水厂排泥水处理的研究中得到推广。人们越越加注重利用不同水厂的水源及处理方法所形成的污泥的不同的特性，采用集中处理方法，节省水厂增加污泥处理设施的各方面的支出。例如，在欧洲某些水源较好的自来水厂, 排泥水中含泥量少, 往往将排泥水排入市政下水道, 输送到就近的污水厂统一进行污泥处理。这些发达国家还通过对污泥的处理，很好地回收了污泥中的金属元素，防止铁、铝等金属进入自然界的循环过程[5]，危害人和动物的安全；金属元素的回收还有效的降低了水处理过程中混凝剂的加入量，从而降低了自来水的处理成本。

尽管国际上主流的自来水厂污泥的资源化利用途径主要有三条——土地利用、再生回收以及材料利用。但就目前来讲，自来水厂污泥经浓缩脱水后用用于建材及其他工业原料的处理方式仍为主流的资源化处理途径。

1.4国内自来水厂污泥处理处置技术调研

我国对于自来水厂污泥处理处置起步较晚，1990年之前，国内关于自来水厂污泥的处理几乎是空白，我国现阶段净水厂污泥处理并不普遍,据不完全统计,截至目前,国内具有比较完善的排泥水处理设施的净水厂不足总净水厂规模的10%[6]。但是随着国家“水十条”、“土十条”及相关法规及政策的出台，越来越多的城市开始着手于自来水厂的污泥处理。

1.4.1 污泥填埋处置工艺技术

污泥填埋有单独填埋，与垃圾合并填埋两种方式，国外有污泥单独填埋场的案例，国内主要是与垃圾混合填埋[7]。

（1）单独填埋

污泥单独填埋的方式主要是沟镇（将污泥挖沟填埋），要求填埋场地具有较厚的土层和较低的地下水位，以保证填埋开挖的深度，并同时保留足够大的缓冲区。污泥通常是从车辆中直接倾倒入沟，同时将土壤用于覆盖污泥，以控制污泥所产生的臭气。这种操作方法对污泥的含水率没有太大的要求。

（2）与垃圾合并填埋

混合填埋的作用是为了防止含水率高达80%左右的污泥进入填埋场后，由于含水率过高而无法满足填埋场填埋作业的机械强度，对填埋场造成不良影响。混合填埋主要用于降低污泥的含水率。我国目前合并填埋中有两种常用的方法，一种为向污泥中添加改性剂来提高污泥的机械强度；另一种为将污泥与含水量极低的生活垃圾按照一定的比例进行混合后，使得混合体的机械强度达到填埋标准。

1.4.2 污泥的材料利用技术

污泥一旦产生，无论经过何种处理过程，最终处理后所得的最终产物的最终消纳必然要占用一定量的空间。污泥中由于含有有毒有害物质，因而一般情况下不提倡海洋处置的方式，因而污泥一定会占用陆上的空间。若能将污泥作为一种资源来利用而不是一味地占领污泥消纳用地将是污泥的一种很好的处置方式。

污泥的材料利用，目前主要是制造建筑材料，其处理的最终产物是可在各种类型建筑工程中使用的材料制品[8]，因此，无需依赖土地作为污泥消纳的最终载体，同时还能够替代一部分用于制造建筑材料的原料，具有资源保护的意义。

污泥材料利用的真正对象是其所含的无机矿物组分，自来水厂污泥性质组成上较为接近建筑工地泥浆，与一般的泥土无特征性的差异。

对于大部分污泥的建材利用而言，由于其前期处理过程较为复杂，因此直接进行利用的经济效益不大，甚至是负的，但就综合处置节约用地等因素，具有显著的生态经济价值。

1.4.3国内自来水厂污泥处理案例

我国自20世纪90年代以来开始发展自来水厂的污泥处理，国内已有一定数量的水厂配备了污泥处理的设备，国内典型的自来水厂污泥处理工艺技术路线如表2-2。

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