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摘要：城市给水厂在排泥水处理的过程当中，对处理工艺进行科学合理的设计不仅可以减少对原水的摄取量，而且还在一定程度上对水资源起到了节约的效果，同时还减少了对人们生活用水的污染，也有效保护了人们赖以生存的环境。
关键词：城市给水厂；排泥水处理；工艺设计；应用
1城市给水厂排泥水构筑物的设计
1.1调节池的设计
给水厂在对泥水进行浓缩处理的过程中，应该尽可能保持其操作的连续性，这就需要有相应的构筑物来对废水的排放进行一定的调节和平衡处理，另外还应该确保浓缩池运行过程的连续性，而调节池的作用就是对水量进行有效的调节与控制。如果所处理的废水为除铁工艺或者是除锰工艺的话，其吸水量就会相对比较大，加入排出的泥水量为总处理废水量的7%的话，我们便可以使用Q=0.07*L这个公式来对排泥水量进行计算，其中的L为给水厂一天对废水的处理总量。给水厂在对调节池进行设计的时候，通常情水利工程况下都是设计一座调节池，但是其中包含了两个废水格，利用上面的公式便可以很容易就计算出每个调节池的容积和所容纳的最大水量。加入调节池的废水深度一定的话，水池体积和水深的比值便是废水格的底面积，这样我们便可以很容易算出每个废水调节池的具体尺寸。
1.2浓缩池的设计
浓缩处理时给水厂对泥水处理的一个非常关键的环节，浓缩池的主要作用便是有效提升所排出泥水的固体悬浮物的含有率，从而更好地确保浓缩池的出泥标准符合相关的要求与规定，主要是符合污泥设备的相关技术要求。在处理的过程当中，最好采用自然干化的处理方式，因为这种方式可以有效提升排泥水处理过程的效率。目前我国经常采用的处理方式主要包括重力浓缩、生物浓缩、微孔浓缩以及气浮浓缩等多种浓缩处理工艺。在这些浓缩工艺当中，重力浓缩处理方式作为方便简单，而且其实施的成本还比较低，运行过程也相对比较稳定，所以这种浓缩处理模式被广泛应用于我国现阶段对城市污泥水的浓缩处理工艺当中。在对重力浓缩池进行建造的过程中，如果需要建造两座的话，应该使用密封性能比较好钢筋混凝土来对接缝处进行处理，而且在池中还应该设置一定的进泥管、排泥管以及上清液管等相关的管道设施。
1.3加药系统的设计
在对给水厂排泥水处理系统设计加药装置的时候，一般情况下都应该采用自动且可以连续投药的设备。对水池进行投药的位置一般情况下搜应该设置在浓缩池的配水井，当然设置在雅滤机的进泥管也是可以的，对于药物的加入量以及药物的浓度都有着非常严格的要求，一般情况下加入量应该控制每吨废水在3--5千克左右，药物的最初浓度应该为0.5%左右，初始浓度还应该经过相关的稀释装置来对其进行一定的稀释处理，稀释到0.1%左右的时候方可使用，最后这些稀释好的药液便可以利用相应的药泵将其注入污泥水浓缩处理池的配水井当中。
1.4脱水机房的设计
排泥水在经过浓缩池的处理之后，当中还是会含有不少的水分，这就需要对其进行进一步的脱干处理，目前我国经常使用到的方法便是将这些浓缩后的污泥送至脱水机房当中对其进行再次的脱水处理，在脱水机房处理出来的泥水的含水量应该控制在75%以下。尽量降低污泥中的含水量可以对其更加方便对其的运输和储存，而且也在很大程度上降低了其运输过程当中所产生的费用。脱水机房对污泥的脱水处理方式主要分为两种，一种是机械处理方式，另一种是非机械处理方式。机械处理方式当中又分为造粒脱水、带式压滤机、螺压脱水机以及真空过滤机等多种方式，这些脱水方式的操作过程都相对比较简单，而且也不容易受到外界环境因素的影响，所以目前被广泛应用与对浓缩污泥的脱水处理当中。而非机械处理方式由于很容易受到外界环境因素的影响，而且其使用过程当中的占地面积也相对比较大，所以并没有被广泛地应用，除非是在一些气候比较干燥少雨且土地资源比较丰富的地区被选用。
1.5合理确定污泥量
确定合理的污泥量是实施排泥水处理工程设计的首要条件，其主要包括两方面内容：排泥水总量和总干污泥量。排泥水总量比较容易确定，对于已经建成投产的水厂可根据水厂的实际运行参数来计算，而对于尚未建成的水厂，排泥水总量可参照相似水厂实际运行的资料来估算。干泥量的计算在各国略有差异但本质相同，我国的计算方式一般条件下应按《室外给水设计规范》（GB50013--2006）中的公式计算：
1.6排泥系统构筑物设计要点
流域：主要功能是在沉淀过程中的初期沉淀、反冲洗水和污泥水调节。设计要点：流域容量应以滤池反冲洗水量最大为指标。一般应在1格以上滤池反洗时，排水量、排水池与格滤能力相应扩大，还应注意上清液的浓缩排水。流域通常被设计成一个独立的两个隔间用于清洁和维护。排水池不作为预浓缩时，应在罐内设置水下搅拌机，防止泥沙淤积。当排水槽用作预浓缩槽时，应提供上清液提取装置和排泥装置。当考虑过滤洗涤废水排水泵的流量选择应注意冲击负荷对净水构筑物的控制是适当的在5%左右的水垢，排水泵的流量应连续、均匀，数量不应小于2，并应设置备用泵。溢流池应设有溢流管。污泥池：主要作用是调节污泥排放量和污泥浓度。设计要点：污泥池的容量应大于沉淀池的最大污泥排放率或整个一天排放的污泥总量，以及脱水过程中的液体分离和设备冲洗的水量。排泥槽应设计成独立的两个隔间进行清洗和维护。泥浆搅拌槽应配备水下混合装置防止泥浆沉积。污泥泵应按照浓度罐的连续运行条件配置，并提供备用泵。污泥池的进水管和排泥管直径应大于dnl50，以免造成管道堵塞，有必要设置溢流管。
浓缩池：其作用是使污泥水的固体含量最大化，以保证浓缩池中的污泥满足污泥脱水设备的技术要求。用于浓缩池通常是重力池和斜板管浓缩机。设计要点：集中水池的数量应采用2或2以上进行维修。在浓缩池污泥量包括从沉淀池排出的污泥量，量水从沉淀池排出的污泥排放，坦克和流域，对脱水分离液量。固体通量和液位负荷应通过沉淀浓缩试验或类似的污泥浓度数据来确定。浓缩上清液通常是固定堰，溢流堰负荷率应控制在150m3/（m2•h）以下。重力浓缩池间歇、间歇时，可利用浮池收集上清液，提高浓缩效果。增稠栏可以设置在刮板与刮泥机转动，从而提高污泥浓度的影响，外缘线速度不宜大于2m/min。浓缩后泥水含固率应满足脱水机械进泥浓度要求，且不低于2%。浓缩泥水排出管管径应大于DNl50以保持出水通畅。采用辐流式浓缩池时池边水深宜为3.5-4.5m，当考虑浓缩池暂时储存泥浆池深度可适当加大，应采用机械泥；当池很小，也可以用泥斗。进水管应尽量不让水干扰污泥界面和浓缩区。
污泥平衡池：主要功能是调节从污泥浓缩池排出，确保污泥均匀分布到离心脱水机污泥。设计要点：水箱容积取决于脱水室的工作条件和高浊度下的污泥储存量的增加。游泳池的有效水深一般为2米。污泥提升泵应根据脱水器的类型和条件确定所需的容量和压力。污泥平衡池，排泥管和排气管的直径应大于dnl50，以免堵塞管道。
污泥脱水：进一步降低污泥含水量，减少体积，便于运输和处置。污泥脱水可分为两大类：非机械法和机械法。非机械方法主要采用干化污泥与污泥池，这种方法的优点是投资少，工艺简单，维护管理方便，缺点是占地面积大，受地理气候环境的限制，只适用于气候干燥，降雨量少蒸发面积小，应用范围有限。机械脱水通常用于大型水厂。目前主要采用机械法包括三种类型的带式过滤机、板框压滤机、离心脱水机、带式压滤机具有结构简单、噪声低、投资少的优点，但在污泥脱水过程中保留率低，固含量低，机器的浓度和预处理的要求，与健康恶劣的条件下，大面积的，它一般是在自来水厂应用较少；机械压滤机不高浓度，对不同性质的污泥适应性良好的脱水效果，是首选的设备不加药脱水过程，但其投资大，占地面积大，生产效率低；离心脱水机空间小，C方便管理、自动化、高效率、可持续运行，但为了保证零件的离心速度、材料的质量、精细度的生产也有严格的要求，因此，投入成本大，并具有能耗高、噪声大。从技术性质、经济条件、运行环境等方面综合考虑污泥的性质、水厂的状况、处理方式等，应选择何种类型的脱水机。
污泥处置污泥脱水后达到固液分离后，液体分离可以根据回用或排放的要求，污泥的处置方式主要有三种：如自来水厂污水处理厂附近，根据许可的污水处理厂的能力可以直接排入污水污泥管道埋在一起；土地一次性卫生垃圾填埋场，海洋倾倒，选择一个合适的垃圾填埋场，交货地点和方法，按照有关法律、法规的规定，不产生二次污染新的处理原则；将污泥利用可再生资源，农业土壤，建筑工程中的有效成分提取或蛋糕，陶瓷产品，T他有效地利用资源，提高生产效率。
2某水厂工程设计实例
2.1设计干污泥量的计算
一般条件下，设计干泥量应按照《室外给水设计规范》（GB50013—2006）中的公式。渭南市某水厂设计规模一期为10×104m3/d，二期规模为20×104m3/d，采用平流沉淀池、V型滤池作为主要净水工艺。根据业主方提供的原水水质检测数据，原水浊度按30NTU设计。经计算，该工程一期工程设计干污泥量为6．81t/d，二期设计干污泥量为13．62t/d。
2.2污泥处理工艺流程
排泥水处理系统通常包括调节、浓缩、平衡、脱水等工序，该工程污泥处理工艺流程见图1。
图1某水厂污泥处理工艺流程
2.3主要建、构筑物工艺设计
2.3.1排水排泥池
排水排泥池为地下钢筋混凝土结构，分为4格，其中2格排水池用于收集和调节滤池反冲洗排水以及初滤水（V型滤池和活性炭滤池），上清液经提升泵回流至厂区配水井内回用。另外2格排泥池用于接纳和调节絮凝沉淀池排泥以及排水。排水池及排泥池排入泥水量如表1所示。排水池调节容积按二期最大一次反冲洗水量及初滤水水量之和计算。排水池有效容积为1180m3，分为2格，并联运行。每格设排水泵2台，单台流量Q=217～372m3/h，扬程H=16～11m，功率N=22．0kW。排泥泵2台，单台流量Q=110～220m3/h，扬程H=8．3～5．5m，功率N=5．5kW。每格内排水池设液位计1台，自动控制排水泵运行。排泥池有效容积为1220m3，分为2格，并联运行。单格池内设污泥提升泵2台，流量Q=112～192m3/h，扬程H=18～12．6m，功率N=15kW。每格内排泥池设液位计1台，自动控制排泥泵运行。排泥池设潜水搅拌机4台，防止污泥沉积。排泥池和排水池均利用池内潜污泵进行放空。
2.3.2污泥均衡池
污泥均衡池有效容积为199m3，设计进水浊度为20NTU，混合污泥含水率为99．5%时，总污泥量为2724m3/d，其中一期污泥量为1362m3/d。污泥均衡池设潜水搅拌器2台、液位计1套。当污泥均衡池内泥位标高达4．80m时，污泥脱水系统（含叠螺式污泥脱水机、污泥泵、皮带输送机）及加药系统按设定程序启动运行，当污泥均衡池液位低于0．5m时，污泥脱水系统按设定程序关闭；当池内水位标高升至4．80m时，排泥池污泥泵停止运行。潜水搅拌器与污泥脱水间污泥泵连锁运行，当池内液位低于0．5m时，潜水搅拌器停止运行。
2.3.3污泥脱水间
污泥脱水机间平面尺寸为47．1m×21m，高14．2m。设备按二期规模安装，一期运行一班，二期运行二班，设备故障检修时通过调整设备增加运行班制解决。该工程污泥浓缩采用叠螺浓缩机进行浓缩，设叠螺浓缩机2台，处理量为350～600kgDS/h，浓缩后出泥含水率约为93%。污泥脱水设备采用超高压弹性板框压滤机，过滤面积为200m2，设2台。每台超高压弹性板框压滤机底部配2个储泥斗，单斗容积9m3，储泥斗带电动液压启闭门。叠螺浓缩机后设污泥缓存池2座，单座有效容积18m3。超高压弹性板框压滤机进泥柱塞泵前设污泥调理池2座，单座有效容积18m3。污泥缓存池和污泥调理池均设搅拌机和液位计，保证药剂与污泥充分反应，同时暂时储存部分待处理污泥。污泥在脱水前需先投加絮凝剂，该工程采用的絮凝剂为PAM。PAM投加量按处理干固体量的6‰计算，采用溶液投加，投加浓度约1%，投加至叠螺浓缩机的加药管。PAM储备固体粉末制剂，储药间储存15d的量。
3城市给水工艺设计的发展方向
3.1生物预处理技术
随着时代的不断发展发展，中国的城市供水工艺设计和生物处理工艺运行已经比较广泛地被应用到城市给水厂对排泥水的处理过程当中，也逐步成为了微污染水处理的一种有效的手段。其中，在生物处理方法上，主要有生物流化床、生物转盘、生物活性炭滤池、生物滤池氧化法和生物接触氯化等几种形式。生物预处理技术在微生物的使用可以与一些有机物和污染物的去除，以促进在沉淀发展混凝土的性能，使城市的水质得到有效的提升与改善。
3.2对常规处理的加强
在城市供水流程的设计和运行过程中，相关的搅拌、絮凝、过滤和沉淀等常规处理工作是去除水质浊度的服务。随着水质的浊度逐渐下降，其中可以吸附在一些胶体粒子的有机物含量将减少，使水的各种病毒和微生物的意义将减少。在给水处理过程中，如果将混合、絮凝、过滤和沉淀等常规处理工作进行一定的庆祝，可以有效提高所处理水的水质。
3.3活性炭吸附技术
活性炭是我国目前所使用的一种非常重要的污水处理剂，其可以对浊度、气味、颜色和有机物和农药等污染物有效地加以消除。所以活性炭已广泛应用于城市供水工艺的设计和运行过程当中，但是由于当时活性炭的吸附能力不够强，且在使用的过程中需要投入较高的成本，所以存在较大的推广局限性。在上世纪末，具有较大的表面积活性炭生产和微孔结构发达，可以对各种污染物的吸附是有效的，尤其是对那些能产生有机物的气味，具有很强的吸附能力，所以传统的城市污水处理工艺和活性炭联合使用，这样便可以更好地促进对污水的处理效果。
4结论
总而言之，该工程将排水池上清液经提升泵回流至厂区配水井内回用，废水回收程度高，同时强化了混凝效果，节省了药耗。排水池不设扰流设备均质，主要利用池容进行调量，可节约日常能耗。工程污泥浓缩工艺采用叠螺式污泥浓缩机，具有低能耗、高效率、全自动控制、运行稳定等技术优点。采用该设备后无需建设浓缩池，降低了基建投资和占地面积，有效减少了浓缩池污泥造成的恶臭，降低了后续处理的工作负担，并大幅提高了污泥脱水或深度脱水设备的产能，从而保证脱水系统的顺利运行。
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