冶金矿山设计与建设城市污水处理厂污泥的管道运输姜泳文(中山市市政工程总公司,广东中山528400)流变和输送特性;给出了系统设计要点;同时还列举了日本和欧美若干污泥管道输送系统的实例。
1概述由于城市和工业的高速发展,我国城市污水与工业废水的处理量和产生的污泥量也加很快,每年污水处理厂的污泥量约以10%的速度涨,因此,污泥的处置己成为很重要的环保问题常用的污泥处置办法是在建立污水处理厂的同时在厂内建立相应的污泥处置设施,就地将污泥浓缩、脱水和干燥成含水量较少的滤饼,焚烧或运往山谷、海边等地予以掩埋和抛弃在国外,处置污泥的方法以沉降浓缩一厌气分解一机械脱水流程和以沉降浓缩一机械脱水流程为主。在日本,这两种流程就占全国各污泥处置流程的50%以上所处置的污泥中污泥滤饼占77.8%,消化污泥占6.7%,焚烧污泥占IQ 4%,其他占5.1%,但*终都需堆存或抛弃目前国外各城市和工业区附近,选择堆存的合适场地十分困难,为了避免再污染,不得不向越来越远的地方输送污泥,以作为填海造地、海洋排放或其他有效利用和填埋抛弃等。
尽管目前污水处理和污泥处置合建的方式仍占很大部分,但将污泥处置设于郊区或山谷的分建方式日渐加,污泥长距离输送的技术也:1999-12-03本文对几种可行的污泥输送方式进行了比1994-市市程激司工程师疆舰恤―酿丨柳用管道长距离输送―的流变和输送特性作了讨论,给出了输送系统的设计要点,同时还列举了若干国外的管道输送系统的实例,以供设计。
2污泥运输方式的比较污泥的输送方式可考虑有脱水污泥的卡车运输浓缩污泥的槽车运输和生污泥的管道运输等。
其优缺点的比较和经济分析如下:用车辆运输污泥灵活性较大,运输的污泥为终端产品,相对运输量较小,但对环境会带来噪音,臭味,有时还会散漏污泥,影响较大,同时也会加车辆维修量和大车场占地面积等用管道运输的污泥一般只限于生污泥或未浓缩的污泥,对于在远郊集中设污泥处置设施时,规模较大,效率较高,且易于自动化,可节省动力和车辆,缓和城市的交通紧张等从经济角度分析,三种不同方式的运输在不同处理污水量下进行的比较详见表1(日本资料)表i日本不同方式输送污泥的经济比较输送方式'污水处理量,万管道运输运距,km生污泥量,m3/d污泥浓度管径,mm泵口径,mm泵功率,kW输送费用,万日元/a折旧费输送费槽车运输运距,km浓缩污泥量,m3/d污泥浓度槽车容量,m3车行速度,km/h输送费用,万日元/a折旧费输送费卡车运输运距,km脱水污泥量,m3/d滤饼含水率卡车吨位,t车行速度,km/h输送费用,万日元/a折旧费输送费由上表可以看出,当污水处理量小于15- 20万m3/d时,用卡车运送脱水污泥费用较少,即对小型城市及工业区污水处理厂卡车运输污泥较便宜;用槽车运送浓缩污泥对任何规模的污水处理厂都是不经济的,管道运送生污泥在20万m3 /d以上大中型污水处理厂是较为合适的。
如果分建多座小型污泥处置设施,总投资和经营费用都比大型厂要高得多,因此管道运输对当前日益扩大的污水处理厂规模是*为有利的,故而在国外己受到了很大的关注在我国所作的分析比较所得结果大致与曰本相同,表2为对管道驳船和卡车运输的相对经济比较显然,管道输送的经济性十分突出。
表2我国不同方式输送污泥经济比较输送方式投资运营费输送1m3成本管道输送驳船装运卡车运输3污泥特性与管道输送参数3.1污泥流变特性污泥是一种两相流体,并具有非牛顿流体的特性一般在除砂的情况下,可视为均质非牛顿流体中的伪塑性体,有时也呈宾汉体性状,其流变特性方程如下:f屈服剪切应力,kg/m2,见表3;表3污泥和水的fag值表物料温度浓度,水初次沉淀生污泥消化污泥活性污泥有关资料表明,污泥浓度对£和¥有较大3.2污泥的管道输送参数不含砂污泥是非牛顿宾汉体或伪塑性体其过渡流速是相应于管中污泥从层流过渡到紊流状态,雷诺数Re= 2000时的流速V,―般V=相对应的管道摩阻损失h用哈曾经验公式计算:Ch哈曾系数,见表4表4污泥固体浓度与哈曾系数关系表固体含量浓度,%c哈曾系数,Ch含砂污泥属于两相流非均质体,存在一个使砂粒不在管底沉积的临界流速Vc,需用两相流公式计算设计的流速均应大于此临界流速d含砂泥污密度,t/m3;d―一水的密度,t/m3;Cd―一砂粒沉降阻力系数,与砂粒雷诺数Res有关,可用下式计算:o一一水的塑性粘度,见表3;K指数,在层流区K=1.0,在过渡区K=0.77相对于两相流的摩阻损失h用下式计算:h=h 4管道输送系统设计要点4.1污泥来源供输送的污泥有来自污水处理厂的污水处理流程中*初沉淀池和*终沉淀池的生污泥以及污泥处置设施消化槽的浓缩和消化污泥常见的污水污泥处理系统见4.2输送浓度与酸碱度生污泥重量浓度为1%e左右,浓缩消化污泥重量浓度为4%e左右前者适于长距离管道输送,而后才者一般只作短距离输送。
6左右,浓缩消化污泥酸碱度pH=5左右需要注意的是,当停运时,管中沉积的污泥由于缺氧,会发生厌气发酵,产生硫化氢,具要强烈的腐蚀性,因此一般停运管道应放空,有时还用水冲洗,同时,管内还应进行防腐处理。
处理厂至小)台厂官道A三(河岛厂至沙沙町厂(管道riePubliskWg共设se2台国家城市管长,km管径,mm污泥类型浓度,英国伯明翰6. 43225消化污泥8.5-10荷兰伊格达11.3203消化污泥4-5美国洛杉矶12. 07610消化污泥,7美国芝加哥27.35356生污泥1-2美国芝加哥8. 05305生污泥2-4美国克利夫兰20.92305生污泥3- 4美国费城8.05203生污泥3-4美国哥伦布8.04-表