王勤華，賀俊蘭
(天津市華淼給排水研究設計院有限公司，天津300040)

　　摘　要：分析了凈水廠的污泥產量與多種因素的相關性，給出了干泥量計算的相關方程，結合工程實例探討了污泥處理設施的設計參數選擇。
　　關鍵詞：凈水廠污泥；干泥量；設計參數
　　中圖分類號：TU991
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)08-0064-03

　　經天津3大水廠試驗分析可知：凈水廠的沉淀池排泥水和濾池反沖洗水約占總產水量的4%～7%，而排出的污泥中含有大量泥砂、藻類、有機和無機雜質，泥量大小與原水的懸浮固體含量和加藥量等因素有關。
　　現在國內大多數凈水廠常年將含泥污水排放到河道、湖泊和坑塘，不僅污染了水體、淤積了河道、影響了環境，而且浪費了大量水資源。有關凈水廠污泥處理工程國內尚無明確的規范和設計標準，而今后我國將在凈水廠陸續建設污泥處理設施，為此研究凈水廠產泥量及有關設計參數是必要的。?

1　污泥的來源

　　對常規凈水工藝(混凝—沉淀—過濾—消毒)而言，所排污水由沉淀池排泥水和濾池反沖洗水兩部分組成，其中濾池反沖洗排泥水量較大(約占產水量的3.5%～5%)、泥的含水率較高(99.9%左右)，如果將其集中于排水池靜置后大部分可以回流且沉泥較少；沉淀池排泥水約占產水量的1.5%～2%，含水率相對較低(99.7%左右)，可將這部分排泥水收集于排泥池均和后再進入濃縮池，通過靜沉其含水率一般為99.0%左右。
　　凈水廠的化學凝聚沉淀污泥主要由原水中的懸浮物、膠體物質、有機物以及膠狀金屬氫氧化物等組成。若原水中有機物含量不高，則凈水廠污泥中的固體物含量大體上可由原水中SS總量加上投加的藥劑量計算得到。?

2　產泥量計算公式選擇

　　國內已建成或正在進行設計的水廠，其產泥量計算大多參照英國、日本和美國公式。
2.1　英國公式[1]
　　《污泥處理指南》一書中給出了排泥水中污泥含量計算公式，即：
　　　　?DS=SS+0.2B+1.53C+1.9F
　　或：?DS=TA+0.2B+1.53C+1.9F?
　　式中?DS——干污泥量，mg/L
?　　　　SS——原水中懸浮固體量，mg/L
?　　　　A——所去除的濁度，NTU
?　　　　B——所去除的色度，倍
?　　　　C——投加的鋁鹽(以Al₂O₃計)，mg/L
?　　　　F——投加的鐵鹽(以Fe計)，mg/L
?　　　　T——濁度與懸浮物的換算系數，需經取樣測試后才能確定。
　　凈水廠污泥處理量為：
?　　　　　　　　　　　　S=Q×DS×10^-6
　　式中?S——計劃處理的污泥干固體量，t/d
?　　　　Q——處理水量，m³/d
2.2日本公式^[3]
　　在日本水道協會的《凈水廠排水處理設備設計》一書中提出設備處理能力需按原水懸浮物濃度年平均值的4倍以上設置。
2.3美國公式^[2]
　　M.J.小休默尼克認為干泥量主要由原水中的懸浮固體及由Al³⁺或Fe³⁺形成的氫氧化物組成，即總的干污泥=進水懸浮固體+沉淀物。
?　　　　　　　　　S_SS=Q×SS×10^-6
式中?S_SS?——原水中由懸浮物形成的污泥量，t/d
?　　　　Q——處理水量，m³/d
?　　　　SS——進入沉淀池的原水懸浮物，mg/L
?　　　　S_C=Q×D×W×10^-6 式中S_C——由投加的藥劑產生的污泥量，t/d
?　　　　D——投藥量，mg/L
　　　　　W——藥劑量和由藥劑產生的污泥量的比值，即每加入1mg/LAl₂O₃(質量分數為17%)會產生0.44mg/L的干污泥污泥日產量為：
?　　　　　　　S=S_SS+S_C
　　式中?S——計劃處理的污泥干固體量，t/d?

3　工程實例?

　　國內建有污泥處理設施的凈水廠的資料見表1。

表1　污泥產量及有關數據 水廠名稱 產水規模(10⁴m³/d) 濁度(NTU) 濁度與SS換算值 SS的出現頻率(%) 源水 色度(倍) 選用公式 干泥產量(t/d) 加藥量(mg/L) 鋁鹽 鐵鹽 其他 北京第九水廠 150 5 2 　 水庫水 5 英國[1] 39 1 1 　 上海閔行水廠 7.2 80 2 70 江河水 9 英國^[1] 12 3.8 　 　 石家莊潤石水廠 30 10 　 　 水庫水 　 　 12 　 　 　 深圳梅林水廠 60 50 　 　 水庫水 　 　 50 　 　 聚合氯化鋁為1.6 mg/L、石灰為10.2mg/L 廣州西洲水廠 50 76 1.5 80 江河水 9 英國^[1] 74 3.3 9.6 　 保定市二水廠 26 10 　 　 水庫水 　 　 12 　 　 聚合氯化鋁為3.0mg/L 福州水廠 60 35 　 　 江河水 　 美國^[2] 42.6 19 　 　

　　國內水廠大多采用英國公式測算污泥量，其濁度與SS換算值大多為實測后選定，加藥量也為試驗后確定。
　　由于各廠污泥處理設施尚未常年正式運行，還沒有得到實際產出干泥量與測算值的相關關系 。?

4　對干泥量的實測分析

　　在2000年和2001年，分別于天津市通用水務公司(凌莊水廠)、新開河水廠和芥園水廠對污泥產量進行了實測。
4.1　凌莊水廠
　　2001年7月—10月凌莊水廠所產干泥量受原水濁度、色度、FeCl₃投量、HCA投量、硫酸銅投量5個因素的影響。對試驗數據進行相關性分析，得：
　　　　?Y=0.679 5X₁+0.076 1X₂+0.725X₃+10.944 6X₄+1.621 7X₅-1.5241
　　式中?Y——干泥量，mg/L
?　　　　X₁——原水濁度，NTU
?　　　　X₂——原水色度，倍
?　　　　X₃——Fe³⁺投量，mg/L
?　　　　X₄——HCA投量，mg/L
?　　　　X₅——Cu²⁺投量，mg/L
　　相關系數R=0.9648?
4.2　新開河水廠
　　2000年8月—10月新開河水廠所產干泥量受原水濁度、色度、FeCl₃投量3個因素的影響，對試驗數據進行相關性分析，得：
?　　　　　　　Y=0.925X₁+1.439X₂+9.578X₃-38.871
　　相關系數?R=0.82
　　用求出的回歸方程預測干泥量不會超過18.75mg/L(95%的概率)。
4.3　芥園水廠
　　2001年8月—10月芥園水廠所產干泥量受原水濁度、色度、FeCl₃投量、HCA投量、CaO投量5個因素的影響，對試驗數據進行相關性分析，得：
?　　　Y=0.928 3X₁+0.101 7X₂+1.073 9X₃+2.176 1X₄+0.832X₅-9.9655
　　式中?X₅——Ca²⁺投量，mg/L
　　相關系數?R=0.984 2
4.4　實測分析
　　通過實測發現凈水廠產泥量與原水中懸浮物的含量、投藥量、助凝劑投量和色度有相關關系，由原水中懸浮物形成的污泥是主要的，而藥劑與懸浮物混凝后形成的污泥量較少。
　　國內大多數水廠一般只測定原水的濁度，在不同情況下的濁度和SS的換算值則成為測算凈水廠產泥量的主要影響因素。
　　根據在天津市的測定結果分析得到濁度與SS相關關系方程為：
?　　　　　　　　　　　SS=1.161 5T+1.257 4
?　　　　　　　　　　　r=0.976 7
　　式中?SS——原水的懸浮固體含量，mg/L
?　　　　T——原水濁度，NTU
　　原水濁度與SS含量的相關關系見圖1。
　　天津3大水廠由不同公式計算的干泥產量見表2。

表2　用不同干泥量公式計算的結果比較 水廠名稱 設計產水量(10⁴m³/d) 濁度(NTU) 色度(倍) 加藥量(mg/L) 干泥產量(t/d) Fe³⁺ HCA Ca²⁺ 英國公式 日本公式 美國公式 實測結果 芥園水廠 53.5 40 10 13.6 0.3 20.3 40.4 64.2 39.3 32.3 新開河水廠 107 37.6 13 1.4 　 　 53.7 107 50.9 30.2 通用水務公司 80.3 22.5 10 4.5 0.6 0.3 30.5 48.2 28.9 20.1

　　由表2可見，用日本公式計算的干泥量較大，而用英國公式與美國公式計算的干泥量比較接近。天津市3大水廠在前兩年高峰期的實測干泥量一般略小于英國公式和美國公式計算的干泥量。?

5　結語

　　①凈水廠產泥量與原水的SS、投加的混凝劑和助凝劑、色度、pH值調節劑等均有相關關系。由原水的SS形成的污泥量在總污泥產量中占主要比例，故原水的SS值是測算凈水廠產泥量的關鍵。
　　②凈水廠產泥量與投加鋁鹽、鐵鹽的相關關系在英國公式中按不同藥劑給出的折算值(是藥劑中與懸浮物產生沉淀成分的分子質量與藥劑分子質量的比值)可參照使用。
　　英國公式中對原水的色度乘以0.2的系數，而一般原水色度不會很高，因色度產生的污泥量也不大，故可以忽略不計色度的影響。
　　③計算凈水廠污泥量可以采用下式：
　　污泥量=K₁×濁度+K₂×投藥量
　　式中　K_1——濁度與SS換算值，在1～2之間
?　　　　K₂——藥劑和由藥劑產生的污泥量之間的質量比，可以參照英國公式的換算系數
?　　　　K₁和K₂值以在不同季節、不同原水濁度下經過實測驗證后再采用為好。

參考文獻：
[1]Warden J H,Craft D G.TR 150 waterworks sludge-production and disposal in the UK[R].UK：Water Research Centre,1980.
[2]小休默尼克M J.李春華，黃長盾譯.水和廢水處理物理化學工藝流程計算[M].北京：中國建筑工業出版社，1992.
[3]日本水道協會.伊承勛譯.凈水廠排水處理設備設計[M].北京：中國建筑工業出版社，1995.

　　電　　話：(022)23115944 23306865×121
　　收稿日期：2002-05-14