1.1 上海xx水厂生产废水处理系统简介
1.1.1生产废水水量
上海xx水厂的生产废水主要来自沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水（图1.1）。
①沉淀池排泥水
平流沉淀池采用吸泥机排泥，上海xx水厂吸泥机共16台，每台实测排泥流量360 m3/h，单程排泥历时2.5 h，全程排泥历时5 h。平常吸泥机每3天运行一个全程，具体运行方式为：第一天运行8台，第二天运行8台，第三天停滞；进水浊度较高的不利情况下，每台吸泥机每2天运行一个单程，每天运行8台，每台每次运行排泥水耗900 m3，每日排泥水耗7200 m3。设计按照沉淀池排泥水量7200 m3/d考虑。
②滤池反冲洗废水目前水厂有V型滤池三座（0#、1#和2#，共计80万m3/d）和移动罩滤池（40万m3/d）两种滤池，其反冲洗废水量调研统计如下：
(1)0#V型滤池（20万m3/d）
0#V型滤池14格，单格面积78.4m2，滤池采用气水反冲洗方式，气水同冲时水冲强度10m3/m2·h，时间5min；单水冲时水冲强度17m3/m2·h，时间5min；表冲时水强度8.0m3/m2·h。则单格冲洗水量为(10+8)×78.4×5/60+(17+8)×78.4×5/60＝281m3/次。0#V型滤池冲洗周期36h，一般情况下每天冲洗10格，则冲洗水量共10×281＝2810m3/d，约3000m3/d。
(2)1#2#V型滤池（60万m3/d）
1#2#V型滤池共有24格，单格面积138.24 m2，滤池采用气水反冲洗方式，气水同冲时水冲强度10 m3/m2·h，时间5min；单水冲时水冲强度17m3/m2·h，时间5 min；表冲时水强度7.9 m3/m2·h。则单格冲洗水量为(10+7.9)×138.24×5/60+(17+7.9)×138.24×5/60=493 m3/次。目前水厂滤池冲洗周期36 h，一般情况下每天冲洗16格，则冲洗水量共16×493=7889m3/d，约8000 m3/d。
1.1.2 污泥浓缩系统
上海xx水厂采用的污泥浓缩系统如图1.2所示。
图1.2 上海xx水厂现状污泥浓缩系统
回收水池收集的滤池反冲洗废水通过泵和管路进入预浓缩池前污泥搅拌池，在管路上投加PAM。污泥搅拌池出泥水进入配水渠，翻过配水堰后进入预浓缩池。预浓缩池内污泥通过中心传动刮泥机运作进行浓缩，底部沉泥经预浓缩池底部排泥管排入现状排泥池或现状平衡池。预浓缩池上清液通过集水槽收集后外排至春申塘。
排泥池收集的沉淀池排泥水通过泵和管路进入浓缩池前污泥搅拌池，在管路上投加PAM。污泥搅拌池出泥水进入配水渠，翻过配水堰后进入浓缩池。浓缩池内污泥通过中心传动刮泥机进行浓缩，底部沉泥经浓缩池底部排泥管排入现状平衡池后进行污泥离心脱水，经脱水后的泥饼外运处置。浓缩池上清液通过集水槽收集后外排至春申塘。
1.1.3 污泥脱水系统
上海xx水厂采用离心脱水方式。脱水机房设有6套离心脱水机，3大3小，设计干泥量时4用2备，其中1大1小备用，大离心脱水机处理能力37 m3/h，功率45+11kW，小离心脱水机处理能力15 m3/h，功率30 kW。设计最大干泥量时考虑6台全开，设计工作时间16小时。
对经过离心机脱水后泥饼含固率有影响的参数主要有：平衡池泥水浓度、离心机转鼓转速、离心机差数、PAM加药量。
1）平衡池泥水浓度：一般要求该参数大于2.5%，否则为了使泥饼含固率达到要求，需要增加PAM的投加量且不能明显提高泥饼含固率。
2）离心机转鼓转速：该参数决定离心机的污泥脱水能力。悬浊液分布在转鼓的环形水层，并平稳地加速到全转速，固相在旋转产生的离心力作用下沉降在转鼓内壁，以达到固液分离的目的。
3）离心机差数：指转鼓转速与螺旋转速的速度差（螺旋慢于转鼓），差速反映了离心机退料速度的快慢。差速越大，推料速度越快，物料在离心机内停留时间变短，出料变稀，扭矩降低（扭矩指驱动离心机转鼓内螺旋的力矩的大小，越小则推料越省力、转鼓内物料少且含固率低）。
4）PAM加药量：PAM在污泥脱水中起絮凝剂的作用。一定情况下，适当增加PAM加药量可以提高脱水后泥饼的含固率，但是过量的投加量也会造成PAM的浪费。
2.1 预浓缩池工况研究
上海xx水厂预浓缩池自3月1日起经历了PAM单独投加、PAM与矾混合投加、矾单独投加以及1#预浓缩池不投加药剂等四种工况，上清液日均浓度如图2.1所示。下面就这四种工况做具体讨论。
2.1.1 工况一：仅投加PAM
预浓缩池早期按照设计参数投加0.2%的PAM，投加量为单个池子40L/h，上清液平均悬浮物浓度为2.86mg/L，期间在3月3号浓度最高，为5.69mg/L。总体来说，上清液悬浮物浓度远低于排放标准（上清液悬浮物浓度SS＜30 mg/L）。
2.1.2 工况二：PAM与矾液混合投加
自3月15日起，预浓缩池中投加药剂由PAM切换为PAM与聚合氯化铝混合投加，PAM单格投加量为30 L/h，聚合氯化铝总投加量为150 L/h。改变投加方式后，三个预浓缩池上清液平均悬浮物浓度分别为1.61、1.31和1.07mg/L，效果好于单独投加PAM。
2.1.3 工况三：仅投加矾液
出于降低成本考虑，4月6日后投药方式改为停止投加PAM、仅投加聚硫氯化铝，投加量为150 L/h。如图2.1所示，加药方式改变为仅投加聚硫氯化铝后，上清液悬浮物浓度有轻微的波动，但总体上保持稳定，最高值不超过6 mg/L。于是预浓缩池沿用这一加药方式，运行两个月以来，预浓缩池上清液悬浮物浓度基本保持稳定，三个池子日均浓度分别为1.54、1.30和1.08mg/L，远低于排放限值。
2.1.4 工况四：什么都不投加
经由实验测定，回收池内废水的悬浮物浓度约为7 mg/L，低于排放限值，因此在实验中，在1#预浓缩池内尝试不添加任何混凝、絮凝药剂，采用重力沉降，观察上清液悬浮物浓度变化。
图2.2显示的是1#预浓缩池停止投加药剂后130小时内上清液悬浮物浓度变化情况。前10小时，悬浮物浓度依旧保持稳定，平均为0.87 mg/L；10小时后，浓度有轻微上升，基本保持在1.5-2.0mg/L；直到90小时，上清液悬浮物浓度开始有显著大幅上涨，在102小时时达到最高27.68 mg/L。总体来说，在无药剂投加的130小时内，1#预浓缩池上清液悬浮物浓度平均为3.56 mg/L。虽然低于排放限值，但与投加聚硫氯化铝时相比，悬浮物浓度提升了2.02mg/L，考虑到预浓缩池上清液排放量约为10000 m3/d，若不投加药剂，每日会多排放污泥20 kg。上清液直排的春申塘水位较低，较大的污泥量会对河道产生负担，因此后续不采用不投加药剂的方式。
2.1.5 总结与建议
运行结果表明，单独投加聚合氯化铝可取得良好的沉降效果，上清液清澈、浊度达标，同时可以实现药剂成本的降低。因此预浓缩池中单独投加聚合氯化铝，投加量为450 L/h，前后药剂投加成本由2672.6元/天降低至1110.9元/天
2.2 离心机运行研究
此课题以二号离心机为例进行调试试验，考虑到离心机投入使用时间已久，设备出现老化，为了稳定设备使用工况，将离心机转速控制在2800rpm，分别对不同浓度的平衡池泥水进行运行试验，确定不同平衡池泥水浓度情况下离心机最佳运行差数范围，然后在离心机正常运行情况下，最终得到平衡池泥水浓度与离心机处理能力、药耗和含固率的关系。
2.2.1 离心机正常运行差数调整
随着平衡池浓度的增加，离心机的进料量逐渐减小，相应的的差速也逐渐增加。综合考虑，为了得到符合含固率标准（27%以上）的泥饼，并且不至于推料速度过小而导致离心机堵塞，应尽量保证平衡池泥水浓度大于2%的情况下，离心机的差速范围在1.5~3之间。
2.2.2 离心机处理能力与平衡池泥水浓度的关系
随着平衡池泥水浓度的增加离心机的处理能力也在逐渐下降，泥水浓度在1.2%至1.6%时，离心机的最大处理能力为11m³/h，当泥水浓度为3.0%，离心机的处理能力下降至7 m³/h。根据观察平时运行情况，当平衡池泥水浓度低于2%时，脱水后泥饼含固率处于27%这个临界值附近，一旦离心机运行参数产生波动，可能达不到含固率要求，甚至出现跑水现象。
2.2.3 离心机药耗与处理能力关系
随着泥水浓度的增加，离心机所需的药耗逐渐减小。当平衡池泥水浓度低于1.5%时，耗药量较大，且脱水后泥饼含固率并不理想，在该条件下运行并不经济。
2.2.4 不同平衡池浓度下离心机运行效果
由表2.3可以看出，当泥水浓度在1.5~3时，离心机均可连续稳定运行、工况良好、PAM投加量合理，泥饼含固率大于25% 。
表2.3不同平衡池泥水浓度离心机运行效果
2.2.5 总结与建议
（1）水厂在运行污泥系统时应以平衡池泥水浓度为目标调整浓缩池与预浓缩池运行周期，确保泥水浓度稳定、符合设计浓度，便于下级工艺的管理和平稳运行。
（2）运行人员在交接班时应当巡视运行环境、检查机器运行情况、对平衡池浓度与液位、离心机转速、进料量、差数、PAM投加量、泥饼含固率做好数据记录。
（3）定期对离心机进行维护检修包括；机器启动前必须冲洗干净、停车前用适温的水在机器转动时清洗、运行时确保离心机的振动没有明显加剧、定期给离心机主轴承与螺旋轴承添加润滑剂。
参考文献
[1]何纯提，净水厂排泥水处理，中国建筑工业出版社，2006年9月
[2]严煦世，给水排水工程快速设计手册1，中国建筑工业出版社，1995年7月
