水科技Water Science and Technology
净水厂污泥处理概述
中国城市规划设计研究院水系统规划设计所 常魁 莫罹
摘要
综述国内外净水厂污泥处理发展状况，总结净水厂污泥量计算常用公式及我国净水厂排泥水处理和污泥处置常用工艺，提出城市给水工程专项规划中要对净水厂污泥处理进行适当考虑，对于实现给水系统节能减排，节约水资源，实现城市水环境系统可持续发展具有重要意义。
关键词
净水厂；污泥；污泥量计算；给水工程规划
由于净水厂产生的污泥对环境造成的危害性相对较小，净水厂污泥处理容易被忽略，大多数净水厂将污泥直接排入附近水体，部分不存在适宜受纳水体的水厂才考虑进行污泥处理。自来水厂沉淀池排泥水和滤池反冲洗水等自用水水量一般约占水厂总净水量的4%～7%，如果将污泥直接排放，势必造成能耗的损失与水资源的浪费。因此，净水厂排泥水处理和污泥处置对于实现给水系统节能减排，节约水资源，实现城市水环境系统可持续发展具有重要意义。
高的排泥水处理和污泥处置设施，而离心机脱水、加压过滤脱水等机械脱水方法更是得到了普遍应用。欧洲许多国家的自来水厂经过浓缩和脱水处理的污泥量，占全部自来水厂污泥量的70%;日本自来水厂经过浓缩和脱水处理的污泥量，占全部自来水厂污泥量的80%以上。
我国的净水厂排泥水处理和污泥处置工作于20世纪80年代被正式提到议事日程。1996年～1998年，研究人员对上海市闵行水厂一车间内排泥水进行了一系列现场的排泥水浓缩和脱水处理等试验研究工作,取得了较好的成果。然而，随着经济的发展和国
一、国内外净水厂污泥处理发展概况
虽然污泥处理已有上百年的发展历史，但净水厂污泥处理却始于20世纪60年代，仅有几十年的发展历史。日本于1975年6月颁布了《水质污浊防治法》，规定设有沉淀池和滤池的自来水厂，其排水必须经处理至符合水质排放标准才能排出，从法律上规定了自来水厂必须进行排泥水处理。1978年末，日本有关部门对世界各国已设置污水和污泥处理系统的363个自来水厂中污泥的脱水方法进行了调查,调查结果如表1所示。美国、日本和欧洲等国的较大规模自来水厂，一般均配置有较完善的、自动化程度
家对环境保护日益重视，国内部分水厂开始建设污泥处理项目，1996年～1998年，石家庄市润石水厂、北京市第九水厂和上海市闵行水厂建成污泥处理工程并投入运行；2001年深圳梅林水厂污泥处置工程建成并投入运行。《室外给水设计规范》（GB 50013－2006）增加了净水厂排泥水处理内容，对净水厂排泥水处理的工艺流程，污泥调节、浓缩、脱水以及泥饼处置和利用等进行明确规定，并且规定净水厂排泥水处理后排入河道、沟渠等天然水体的水质应符合现行国家标准《污水综合排放标准》。有关净水厂污泥处理工程国内尚无其它明确的规范和设计标准，而今后我国将在净水厂陆续建设污泥处理设施，为此研究净水厂产
Water Science and Technology
泥量及有关设计参数是必要的。原水浊度和悬浮固体含量均可用来表征原水中含泥量的多少，净水厂通常只有浊度指标。
二、净水厂污泥量计算方法
污泥量的产生受多种因素影响，如原水浊度、净水过程中采用的药剂品种和投加量、净水工艺和排泥方式等。目前干泥量计算公式较多，分别为日本水道协会、美国Cornwell大学、英国水研究中心出版的《污泥处理指南》以及《室外给水设计规范》（GB 50013－2006）等公式。
1、日本水道协会污泥量计算公式
原水浊度和悬浮固体含量线性回归关系如下：SS=1.76T+4.9 (1)
式中SS—原水的悬浮固体含量,mg/LT—原水浊度,NTU
回归分析中相关系数R2=0.98,相关性很好。
三、污泥处理的主要工艺流程
1、净水厂污泥主要来源
TDS=Q(T×E1+A×E2)×10-6TDS—干污泥量（t / d ）Q—原水流量（m / d )
T—设计采用的原水浊度（NTU)E1—浊度与SS的换算系数
A—铝盐混凝剂加注率（以Al2O3计）E2—Al2O3与Al(OH)3的换算系数，取1.532、美国污泥量计算公式
3
根据净水厂生产工艺，净水厂污泥主要来源于生产排水和生产排泥。生产排水来自滤池反冲洗排水，生产排泥由反应沉淀池排泥产生。滤池反冲洗排泥水量较大(约占产水量的3.5%-5%)、泥的含水率较高(99.9%左右),如果将其集中于排水池静置后大部分可以回流且沉泥较少;沉淀池排泥水约占产水量的1.5%-2%,含水率相对较低(99.7%左右),可将这部分排泥水收集于排泥池均和后再进入浓缩池,通过静沉其含水率一般为99%左右。
2、净水厂污泥处理工艺
-6
在采用铝盐作混凝剂时：TDS=Q(0.44Al+SS+B)×10-6在采用铁盐作混凝剂时：TDS=Q(1.6Fe+SS+B)×10
由于污泥具有较强的亲水性，对污泥浓缩后才能进行干化。目前，国内外较成熟的污泥处理工艺有以下四种：
（1）浓缩并冷冻。（2）浓缩并散布于干化床。（3）浓缩并通过真空过滤机、带式压滤机或离心机脱水干化。（4）通过酸化污泥，回收絮凝剂，用真空过滤机、压滤机或离心机处理中和后的污泥。
目前，我国多采用第三种污泥处理工艺，采用物理化学处理方法。主要包含以下三种工艺流程。
在以除浊除色为主要目的的净水长，其干泥量可按下述公式进行计算：
用铝盐：TDS=Q(T×E1+0.2C+1.53A+B)×10-6用铁盐：TDS=Q(T×E1+0.2C+1.9F+B)×10-6SS—原水中悬浮固体
B—水处理过程中投加的其它添加剂，如粘土或粉末活性炭等
C—所去除的色度（度）
A—铝盐的投加率（以Al2O3计，mg/L）F—铁盐的投加率（以Fe2+计，mg/L）
3、英国水研究中心出版的《污泥处理指南》污泥量计算公式
流程1：
TDS=Q(SS+0.2C+1.53A+1.9F)
SS—所去除的原水中的悬浮固体（mg/L）C—所去除的色度（度）
A—铝盐的投加率（以Al2O3计，mg/L）F—铁盐的投加率（以Fe2+计，mg/L）
4、我国《室外给水设计规范》中污泥量计算公式
流程2：
流程3：
根据《室外给水设计规范》规定，净水厂排泥水处理系统设计处理的干泥量可按下列公式计算：
TDS= (K1C0+K2D)×Q×10-6C0—原水浊度设计取值（NTU);
K1—原水浊度单位NTU与悬浮物SS单位mg/L的换算系数，应经过实测确定；
D—药剂投加量（mg/L); K2—药剂转化成泥量的系数；
3、污泥资源再利用需求
有关资料显示，目前中国大约有45%的污泥用作农业利用，34. 4 %的污泥进行土地填埋，污泥绿化和焚烧各约占3. 5%。由
（下转76页）
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加之桥管处的管位大幅度被抬高，使得管道内损失了部分压力，流速下降，因此为获得较好的冲洗效果不得不加大水源管道的水压来确保所冲洗管道的流速，但是现场无法对冲洗水源管道进行加压。因此本次工程不宜使用传统冲洗方式进行冲洗。
虽然此次冲洗管道口径较大，达到了人工进入管道进行操作的要求，但是桥管的存在使得管位落差较大，走位较陡，部分管段人工无法到达。加之工程期间时值酷暑，管内温度较高。冲洗管道长度偏长，管内空气相对稀薄。因此，此工程工作环境较为恶劣，不适宜使用人工冲洗方式进行冲洗。
此次管道口径较大，管位落差大，弯管角度较大，已论证不适宜进行传统及人工冲洗，加之工程周边地势较为开阔，排水条件极好，综合这些现场情况，拟对此管道进行气水脉冲冲洗方式进行冲洗。
传统冲洗方式适用于管线长度较短，管道口径较小，无弯转角度的管道。此方法在技术上要求较低，仅需管网内自然压力的水冲洗即可，几乎无需准备工作，具有较强的应急能力。但是该方法耗水量较大，同时需要较好的排水条件。
人工冲洗方式仅适用于管位落差较小且无较大弯转角度的大口径管道，管道长度不宜过长，应选在气候较为适宜时进行。该冲洗方式对排水要求较小，能够在使用极少水量的情况下对管道完成冲洗。
气水脉冲冲水方法适用于管线长度较长，管道口径较大，弯管较多的管道。此方法耗水量较少，对管网冲洗水流的流速要求较低，能够完成诸如小管冲大管这类传统冲洗方式所很难完成的工程。但是此方法为高压操作，应当做好相关人员的安全工作。由于排水口处排出的气流具有较强的冲力，可能会带出较多管内的杂质，因此需在排水口处设置一定范围的缓冲带，以免人员遭到误伤。C
四、冲洗结果与比较
通过安装于DN600排水管上的流量计得知，此次冲水共消耗2000m³水，时间为2小时，平均流速约为0.18m/s。水量为所冲洗管道满管体积1370m³的1.46倍。
以往，在使用传统冲洗法且使用同一水源对此次DN1400管道相邻的DN1400管道进行冲洗中消耗了10倍于管道满贯体积的水量，冲洗时间为2.06小时，冲洗流速为1.2m/s。
因此可推断，气水脉冲冲洗方式消耗水量与冲洗流速分别是传统冲洗方式的14.6%与15%，两者在冲洗时间上大致相当。可以从这些数据上看出此工程冲洗中气水脉冲冲洗方式明显效率较高。
参考文献：
[1] 赵洪宾，何文杰，韩宏大，周建华，郑毅.《我国供水管网实现区域管理的思路》.中国给水排水.2001年，第17卷（第9期）：60-62
[2] 赵志领，赵洪宾，何文杰，阴沛军，韩宏大，吴晨光.《城市给水管网水质安全保障研究》.哈尔滨商业大学学报（自然科学版）.2006年，第6期
[3] 关平，张艳斌.《供水管线使用气压脉冲冲洗技术》．黑龙江水利科技.2005年，第33卷（第4期）：83
五、结论
由于实际工作条件千差万别。因此需根据现场实际情况来选择较为合适的冲洗方式来完成冲洗。
[4] 姚慧健，赵勇，邢雯雯，李万才，鲍跃武．《给水管道工程加气冲洗方案探讨》.给水排水.2010年，第36卷（第7期）：109-111
（上接73页）
注：本文得到国家重大水专项“城市供水系统规划调控技术研究与示范”课题（编号：2008ZX07420-006）和“沿海岛屿村镇饮用水安全保障适用技术研究与工程示范课题（编号：2008ZX07425-008）”资助。
参考文献：
[1] 刘辉，徐建华. 自来水厂排泥水处理的国内外发展概况[J]. 中国给水排水, 2001, 17(8): 26 - 28.
[2] 日本水道协会. 伊承勋译. 净水厂排水处理设备设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 1995.
[3] Warden J H, Craft D G.TR 150 waterworks sludge-production and disposal in the UK[R].UK: Water Research Centre, 1980.
于我国城市众多，每天产生污泥量巨大，因此需要对净水厂污泥进行资源再利用。目前，国内主要的污水资源化途径主要包括：污泥堆肥、污泥燃料化、污泥的建材利用以及污泥制动物饲料等。
四、结论
随着经济的发展和人口的不断增长，近几十年来,城市自来水厂的数量和规模显著增多和扩大，净水厂排泥水处理和污泥处置于实现给水系统节能减排，节约水资源，实现城市水环境系统可持续发展具有重要意义。城市给水工程规划过程要对城市净水厂污泥进行统筹考虑，最大程度降低净水厂污泥排放对城市水环境系统带来的负面影响。C
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净水厂污泥处理概述
中国城市规划设计研究院水系统规划设计所 常魁 莫罹
摘要
综述国内外净水厂污泥处理发展状况，总结净水厂污泥量计算常用公式及我国净水厂排泥水处理和污泥处置常用工艺，提出城市给水工程专项规划中要对净水厂污泥处理进行适当考虑，对于实现给水系统节能减排，节约水资源，实现城市水环境系统可持续发展具有重要意义。
关键词
净水厂；污泥；污泥量计算；给水工程规划
由于净水厂产生的污泥对环境造成的危害性相对较小，净水厂污泥处理容易被忽略，大多数净水厂将污泥直接排入附近水体，部分不存在适宜受纳水体的水厂才考虑进行污泥处理。自来水厂沉淀池排泥水和滤池反冲洗水等自用水水量一般约占水厂总净水量的4%～7%，如果将污泥直接排放，势必造成能耗的损失与水资源的浪费。因此，净水厂排泥水处理和污泥处置对于实现给水系统节能减排，节约水资源，实现城市水环境系统可持续发展具有重要意义。
高的排泥水处理和污泥处置设施，而离心机脱水、加压过滤脱水等机械脱水方法更是得到了普遍应用。欧洲许多国家的自来水厂经过浓缩和脱水处理的污泥量，占全部自来水厂污泥量的70%;日本自来水厂经过浓缩和脱水处理的污泥量，占全部自来水厂污泥量的80%以上。
我国的净水厂排泥水处理和污泥处置工作于20世纪80年代被正式提到议事日程。1996年～1998年，研究人员对上海市闵行水厂一车间内排泥水进行了一系列现场的排泥水浓缩和脱水处理等试验研究工作,取得了较好的成果。然而，随着经济的发展和国
一、国内外净水厂污泥处理发展概况
虽然污泥处理已有上百年的发展历史，但净水厂污泥处理却始于20世纪60年代，仅有几十年的发展历史。日本于1975年6月颁布了《水质污浊防治法》，规定设有沉淀池和滤池的自来水厂，其排水必须经处理至符合水质排放标准才能排出，从法律上规定了自来水厂必须进行排泥水处理。1978年末，日本有关部门对世界各国已设置污水和污泥处理系统的363个自来水厂中污泥的脱水方法进行了调查,调查结果如表1所示。美国、日本和欧洲等国的较大规模自来水厂，一般均配置有较完善的、自动化程度
家对环境保护日益重视，国内部分水厂开始建设污泥处理项目，1996年～1998年，石家庄市润石水厂、北京市第九水厂和上海市闵行水厂建成污泥处理工程并投入运行；2001年深圳梅林水厂污泥处置工程建成并投入运行。《室外给水设计规范》（GB 50013－2006）增加了净水厂排泥水处理内容，对净水厂排泥水处理的工艺流程，污泥调节、浓缩、脱水以及泥饼处置和利用等进行明确规定，并且规定净水厂排泥水处理后排入河道、沟渠等天然水体的水质应符合现行国家标准《污水综合排放标准》。有关净水厂污泥处理工程国内尚无其它明确的规范和设计标准，而今后我国将在净水厂陆续建设污泥处理设施，为此研究净水厂产
Water Science and Technology
泥量及有关设计参数是必要的。原水浊度和悬浮固体含量均可用来表征原水中含泥量的多少，净水厂通常只有浊度指标。
二、净水厂污泥量计算方法
污泥量的产生受多种因素影响，如原水浊度、净水过程中采用的药剂品种和投加量、净水工艺和排泥方式等。目前干泥量计算公式较多，分别为日本水道协会、美国Cornwell大学、英国水研究中心出版的《污泥处理指南》以及《室外给水设计规范》（GB 50013－2006）等公式。
1、日本水道协会污泥量计算公式
原水浊度和悬浮固体含量线性回归关系如下：SS=1.76T+4.9 (1)
式中SS—原水的悬浮固体含量,mg/LT—原水浊度,NTU
回归分析中相关系数R2=0.98,相关性很好。
三、污泥处理的主要工艺流程
1、净水厂污泥主要来源
TDS=Q(T×E1+A×E2)×10-6TDS—干污泥量（t / d ）Q—原水流量（m / d )
T—设计采用的原水浊度（NTU)E1—浊度与SS的换算系数
A—铝盐混凝剂加注率（以Al2O3计）E2—Al2O3与Al(OH)3的换算系数，取1.532、美国污泥量计算公式
3
根据净水厂生产工艺，净水厂污泥主要来源于生产排水和生产排泥。生产排水来自滤池反冲洗排水，生产排泥由反应沉淀池排泥产生。滤池反冲洗排泥水量较大(约占产水量的3.5%-5%)、泥的含水率较高(99.9%左右),如果将其集中于排水池静置后大部分可以回流且沉泥较少;沉淀池排泥水约占产水量的1.5%-2%,含水率相对较低(99.7%左右),可将这部分排泥水收集于排泥池均和后再进入浓缩池,通过静沉其含水率一般为99%左右。
2、净水厂污泥处理工艺
-6
在采用铝盐作混凝剂时：TDS=Q(0.44Al+SS+B)×10-6在采用铁盐作混凝剂时：TDS=Q(1.6Fe+SS+B)×10
由于污泥具有较强的亲水性，对污泥浓缩后才能进行干化。目前，国内外较成熟的污泥处理工艺有以下四种：
（1）浓缩并冷冻。（2）浓缩并散布于干化床。（3）浓缩并通过真空过滤机、带式压滤机或离心机脱水干化。（4）通过酸化污泥，回收絮凝剂，用真空过滤机、压滤机或离心机处理中和后的污泥。
目前，我国多采用第三种污泥处理工艺，采用物理化学处理方法。主要包含以下三种工艺流程。
在以除浊除色为主要目的的净水长，其干泥量可按下述公式进行计算：
用铝盐：TDS=Q(T×E1+0.2C+1.53A+B)×10-6用铁盐：TDS=Q(T×E1+0.2C+1.9F+B)×10-6SS—原水中悬浮固体
B—水处理过程中投加的其它添加剂，如粘土或粉末活性炭等
C—所去除的色度（度）
A—铝盐的投加率（以Al2O3计，mg/L）F—铁盐的投加率（以Fe2+计，mg/L）
3、英国水研究中心出版的《污泥处理指南》污泥量计算公式
流程1：
TDS=Q(SS+0.2C+1.53A+1.9F)
SS—所去除的原水中的悬浮固体（mg/L）C—所去除的色度（度）
A—铝盐的投加率（以Al2O3计，mg/L）F—铁盐的投加率（以Fe2+计，mg/L）
4、我国《室外给水设计规范》中污泥量计算公式
流程2：
流程3：
根据《室外给水设计规范》规定，净水厂排泥水处理系统设计处理的干泥量可按下列公式计算：
TDS= (K1C0+K2D)×Q×10-6C0—原水浊度设计取值（NTU);
K1—原水浊度单位NTU与悬浮物SS单位mg/L的换算系数，应经过实测确定；
D—药剂投加量（mg/L); K2—药剂转化成泥量的系数；
3、污泥资源再利用需求
有关资料显示，目前中国大约有45%的污泥用作农业利用，34. 4 %的污泥进行土地填埋，污泥绿化和焚烧各约占3. 5%。由
（下转76页）
水科技Water Science and Technology
加之桥管处的管位大幅度被抬高，使得管道内损失了部分压力，流速下降，因此为获得较好的冲洗效果不得不加大水源管道的水压来确保所冲洗管道的流速，但是现场无法对冲洗水源管道进行加压。因此本次工程不宜使用传统冲洗方式进行冲洗。
虽然此次冲洗管道口径较大，达到了人工进入管道进行操作的要求，但是桥管的存在使得管位落差较大，走位较陡，部分管段人工无法到达。加之工程期间时值酷暑，管内温度较高。冲洗管道长度偏长，管内空气相对稀薄。因此，此工程工作环境较为恶劣，不适宜使用人工冲洗方式进行冲洗。
此次管道口径较大，管位落差大，弯管角度较大，已论证不适宜进行传统及人工冲洗，加之工程周边地势较为开阔，排水条件极好，综合这些现场情况，拟对此管道进行气水脉冲冲洗方式进行冲洗。
传统冲洗方式适用于管线长度较短，管道口径较小，无弯转角度的管道。此方法在技术上要求较低，仅需管网内自然压力的水冲洗即可，几乎无需准备工作，具有较强的应急能力。但是该方法耗水量较大，同时需要较好的排水条件。
人工冲洗方式仅适用于管位落差较小且无较大弯转角度的大口径管道，管道长度不宜过长，应选在气候较为适宜时进行。该冲洗方式对排水要求较小，能够在使用极少水量的情况下对管道完成冲洗。
气水脉冲冲水方法适用于管线长度较长，管道口径较大，弯管较多的管道。此方法耗水量较少，对管网冲洗水流的流速要求较低，能够完成诸如小管冲大管这类传统冲洗方式所很难完成的工程。但是此方法为高压操作，应当做好相关人员的安全工作。由于排水口处排出的气流具有较强的冲力，可能会带出较多管内的杂质，因此需在排水口处设置一定范围的缓冲带，以免人员遭到误伤。C
四、冲洗结果与比较
通过安装于DN600排水管上的流量计得知，此次冲水共消耗2000m³水，时间为2小时，平均流速约为0.18m/s。水量为所冲洗管道满管体积1370m³的1.46倍。
以往，在使用传统冲洗法且使用同一水源对此次DN1400管道相邻的DN1400管道进行冲洗中消耗了10倍于管道满贯体积的水量，冲洗时间为2.06小时，冲洗流速为1.2m/s。
因此可推断，气水脉冲冲洗方式消耗水量与冲洗流速分别是传统冲洗方式的14.6%与15%，两者在冲洗时间上大致相当。可以从这些数据上看出此工程冲洗中气水脉冲冲洗方式明显效率较高。
参考文献：
[1] 赵洪宾，何文杰，韩宏大，周建华，郑毅.《我国供水管网实现区域管理的思路》.中国给水排水.2001年，第17卷（第9期）：60-62
[2] 赵志领，赵洪宾，何文杰，阴沛军，韩宏大，吴晨光.《城市给水管网水质安全保障研究》.哈尔滨商业大学学报（自然科学版）.2006年，第6期
[3] 关平，张艳斌.《供水管线使用气压脉冲冲洗技术》．黑龙江水利科技.2005年，第33卷（第4期）：83
五、结论
由于实际工作条件千差万别。因此需根据现场实际情况来选择较为合适的冲洗方式来完成冲洗。
[4] 姚慧健，赵勇，邢雯雯，李万才，鲍跃武．《给水管道工程加气冲洗方案探讨》.给水排水.2010年，第36卷（第7期）：109-111
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注：本文得到国家重大水专项“城市供水系统规划调控技术研究与示范”课题（编号：2008ZX07420-006）和“沿海岛屿村镇饮用水安全保障适用技术研究与工程示范课题（编号：2008ZX07425-008）”资助。
参考文献：
[1] 刘辉，徐建华. 自来水厂排泥水处理的国内外发展概况[J]. 中国给水排水, 2001, 17(8): 26 - 28.
[2] 日本水道协会. 伊承勋译. 净水厂排水处理设备设计[M].北京:中国建筑工业出版社, 1995.
[3] Warden J H, Craft D G.TR 150 waterworks sludge-production and disposal in the UK[R].UK: Water Research Centre, 1980.
于我国城市众多，每天产生污泥量巨大，因此需要对净水厂污泥进行资源再利用。目前，国内主要的污水资源化途径主要包括：污泥堆肥、污泥燃料化、污泥的建材利用以及污泥制动物饲料等。
四、结论
随着经济的发展和人口的不断增长，近几十年来,城市自来水厂的数量和规模显著增多和扩大，净水厂排泥水处理和污泥处置于实现给水系统节能减排，节约水资源，实现城市水环境系统可持续发展具有重要意义。城市给水工程规划过程要对城市净水厂污泥进行统筹考虑，最大程度降低净水厂污泥排放对城市水环境系统带来的负面影响。C