1 污水廠概況

湘潭河東污水處理廠一期設計處理規模10.0×10⁴m3/d，遠期規劃20.0×10⁴m3/d，主要負責湘潭市城區生活污水。該城區為合流制排水系統，原水包括城區生活污水、部分雨水以及少量符合《污水排入城市下水道水質標準》（CJ 3082-1999）的工業廢水。污水廠采用改良式A2/O工藝的二級處理方式，出水水質執行《城市污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918-2002）的一級B標準。污泥經帶式脫水機脫水后外運填埋。

污泥處理處置現狀：自投運以來，水廠污泥濃度一直不穩定，污泥脫水設備長期處于超負荷運行狀態，且污泥能耗高、效率低、含水率偏高。特別是夏季，隨著氣溫上升，泥量陡增，TP居高不下，對污泥生產乃至整個生化系統的正常運轉都造成巨大威脅。為解決這一技術難題，污水處理廠對污泥脫水間的儲泥池實施技術改造，以實現污泥的連續快速濃縮，提高后續污泥脫水設備效能。

2 優化設計

2.1 優化原理

在不改變現有結構的前提下，利用活性污泥良好的沉降性能并根據二沉池的工作原理，在儲泥池內增設一道擋水墻，將原有空間劃分為兩個區，一段為進水區，另一段為沉降分離區。此外，為避免污泥在儲泥池進水區底部大面積堆積以及因水流沖擊導致污泥無法有效沉降等現象的發生，在進水區底部制作并安裝斜板。

剩余污泥首先進入進水區，在此完成第一次沉淀，在底部斜板上形成污泥層，而后沿斜板表面滑入底部，并隨上清液共同進入沉降分離區。進入沉降分離區的上清液，向上部出水堰方向流動，流動過程中穿過已經形成的污泥層。因污泥層高于擋水墻下部通過口，從而確保來水向上穿過污泥層，且對懸浮污泥部分攔截，加快固液分離的速度。穿透污泥層后，水中懸浮的污泥進行二次重力沉淀，污泥顆粒向下運動，進一步擠壓下部的污泥層。上清液從沉降分離區上部的出水堰排出系統并匯入集水井，污泥經沉降后在下部形成污泥層，并通過螺桿泵抽取至帶式壓濾機進行脫水。

2.2 實施方案

（1）斜板制作與安裝

制作兩個2m×2m×2.8m的斜板（6mm厚的鋼板）安裝于進水端兩側底部，以保證沉積污泥隨水流沖擊順斜坡滑至進泥泵位置。先將Φ40的方鋼用膨脹螺絲固定于底部，與池壁形成45°夾角，再將其焊接成支架。然后將鋼板平行鋪設于支架上，鋪設時確保做到緊湊，密閉。然后對平板進行焊接加固，并做好瀝青漆粉刷防腐處理。

（2）擋水墻制作與安裝

制作一面3m×5.7m的擋水墻，其骨架材料為Φ40方鋼及40mm角鐵，面板材料則采用不銹鋼板進行鋪設連接，并用不銹鋼螺絲進行固定。為解決擋水墻骨架承重問題，在其底部設置4個1.3m高的支撐腳。

（3）進水槽

在進水口外側，即剩余污泥泵管道進口外側，加裝一個進水槽，以將進水引入儲泥池的進水區，防止上清液被攪渾。

（4）出水堰

在上清液出水口處安裝兩個2850mm×300mm×300mm的不銹鋼出水堰，其連接處縫隙用玻璃膠進行密封。然后在距池頂800mm處開一個Φ250的出水孔，并安裝PVC管。出水口處砌一出水池，以便于觀察和取樣。

（5）排泥泵

排泥泵入口端采用Φ200的鋼管，并向池內延伸1500mm。

3 結果與討論

3.1 HRT

污泥濃縮池污泥濃度隨時間的變化而變化。污泥在改造后的儲泥池停留2.5h后，濃度由8500mg/L提高至25000mg/L。在此基礎上，繼續增加停留時間，污泥濃度基本不變。因此確定此污泥濃縮系統的適宜HRT為2.5h。

3.2 污泥濃縮效果

剩余污泥經污泥濃縮系統處理后可以得知：該污泥濃縮系統能實現污泥濃縮2倍以上，從而使得進入脫水系統的污泥體積減少1/2以上，有利于降低后續污泥脫水藥耗。與改造前的2014年同期比較，處理每噸干泥所需絮凝劑量（簡稱噸耗藥量），噸耗藥量同比平均降低了0.46‰。

3.3 污泥脫水效果

改造前，進入帶式壓濾機的污泥濃度較低，壓濾后產出泥餅的含水率為82.7%。改造后的帶式壓濾機的出泥含水率：隨著進泥濃度的提高，污泥經帶式壓濾機壓濾后的平均含水率由改造前的82.7%降低到平均76.7%。

3.4 出水SS

儲泥池改造后，不僅使得污泥能夠有效濃縮，提高含固率，減少體積，同時對于污泥上清液的SS也有一定的去除作用。出水SS保持在60mg/L左右，比較清澈，可直接排入下水道匯入集水井。

3.5 經濟指標

儲泥池改造后，噸耗藥量同比平均降低了0.46‰。若按全年處理干泥量2920噸，1年可節約1.35噸絮凝劑，按每噸3.2萬元計算，可減少藥費約4.32萬元。

同時，通過將脫水系統技術指標對比，發現改造后，隨著出泥濃度的提高，進入脫水系統的污泥體積的減少，每天污泥脫水設備運行時間由改造前的9小時降至5小時，效率提高44.44%。帶式壓濾機功率為3kW，按當地電價0.85元計，則每年節約電費約0.38萬元。

此外，此儲泥池改造整體費用為6萬元，遠遠低于構建一個適用于10.0×10⁴m3/d污水處理廠的傳統污泥濃縮池所需費用。

4 結論

污水處理廠的剩余污泥含水率很高，一般達到96-99.3%（市政污水處理廠剩余污泥含水率一般為99.2%）。污泥濃縮工藝是污泥預處理階段的重要組成部分之一，其目的主要是減少污泥體積和減輕后續構筑物的處理壓力，其運行好壞將直接影響到整個污泥處理處置流程的實現。

傳統重力濃縮工藝是我國污水處理廠采用率較高的污泥處理工藝。但是重力濃縮的缺點也十分明顯，主要為：

（1）重力濃縮池由于需要較長的水力停留時間，通常為12～18小時，占地面積大。

（2）當停留時間較長時，污泥容易發生厭氧發酵，產生臭氣。

（3）當污泥形成厭氧條件時，會造成磷的釋放，以致系統不能通過排泥的方式將磷排出系統。釋放后的磷存在于回流上清液中，進入生化系統后導致出水不能達到排放標準。

湘潭河東污水處理廠的污泥濃縮系統改造，通過一體式的結構設計，可以實現剩余污泥的連續快速濃縮，濃縮后污泥濃度提高兩倍以上，進入脫水機的污泥體積減少一半以上。相比傳統污泥濃縮池，本系統具有占地面積小、池體體積小等特點，從而避免了傳統污泥濃縮池釋放磷、有臭味等優點，適合在各污水廠新建或改造中使用。