污水处理厂污泥管道输送系统设计与研究

 　 摘要:污水处理厂脱水污泥含水率通常在82%~65%之间，自然状态下无流动性。污泥输送系统分无压输送和有压输送。传统输送常采用无压输送，有压输送是泵加管道输送系统。随着脱水污泥后续处理处置需求的增多，污泥管道输送技术应用得越来越广泛。通过对工程实例、相关规范及文献的研究，建议污泥输送管道设计流速采用0.16m/s~0.06m/s；管道材料可选用高压无缝钢管或超低摩阻耐磨复合管；当系统的污泥流量、输送压力和距离不超过临界值时优先选用偏心螺杆泵，超过临界值则采用液压柱塞泵。 

　　关键词:脱水污泥管道输送系统设计 

　　中图分类号： TE832 文献标识码： A 文章编号： 

　　截至2011年底，全国已建成投入运行的城镇污水处理厂共3135座，污水处理能力达到1.36亿m3/d，按处理率70%计，约合产生干泥量12500~15200T/d，折合为含水率78%的湿污泥有56818~69090m3/d。“十二五”环境保护规划中明确指出处理能力10万m3/d以上污水处理厂需实现污泥安全处理；《生活垃圾填埋污染物控制标准》要求：生活污水处理厂污泥经处理后含水率小于60%，可以进入生活垃圾填埋场填埋处置。可见，现行规划和标准给污水处理厂脱水污泥处理提出了更高的要求，目前，大多数污泥有待深度脱水或后续干化处理，采用管道输送系统将污泥安全、快捷、高效地输送至处理（或处置）地点，是必不可少的环节。 

　　1 污泥的流动性 

　　流动性是污泥在管道内的流动阻力和可泵性。工程中常用污泥的含水率（或含固率、污泥浓度）判断污泥在管道中流动的水力特征。各种含水率污泥呈现不同的物理状态和流动性见表1。 

　　表1 各种含水率污泥的物理状态和流动性 　 

　　城市污水处理厂脱水污泥含水率一般在82%~65%之间，它既不是理想粘滞性流体，也不是牛顿流体，在常温常压下无流动性，在高压管道输送时呈“不沉降似均质浓密膏体”。 

　　2 污泥输送方式 

　　经过浓缩脱水减量化后的污泥采用的运输方式主要有以下三种。 

　　(1). 脱水污泥经螺旋输送机输送至污泥堆棚后汽车外运。该法用于小型污水厂，二次污染严重，运输量有限，现已很少采用。 

　　(2). 脱水污泥经螺旋输送机输送至脱水机下的缓冲料斗进入污泥泵提升至料仓，再由汽车外运。这种污泥经一级提升后外运是当前污泥输送的主要方式。 

　　(3). 脱水污泥经螺旋输送机输送脱水机下的缓冲料斗进入一级污泥泵提升至料仓储存，料仓内污泥再进入二级污泥泵，经管道或由汽车输送至下一步处理处置地点。随着污泥后续处理工艺的实施，这种输送方式应用将逐步增多。 

　　3 污泥输送系统 

　　3.1 输送系统分类 

　　污泥输送系统按照压力形式分为无压、有压输送系统。 

　　无压输送主要有无轴螺旋输送机、皮带输送机或汽车槽车输送。输送机适合于短距离直线输送，临界距离为20m；由于输送量、距离和高度有限，所以能耗较小。无压输送缺点有：①水平方向转角处必须增设传送设施，分两级或多级传送；②输送机倾斜角度一般不宜大于25度，将污泥输送至高处时需要较长的水平距离；③系统密闭性不好，会对周边环境造成二次污染；④输送量固定，不可随意调整。这种输送方式常用于脱水机房内将脱水机排出的污泥输送到料斗进口处。汽车槽车适用于远距离输送，其运输成本较高。 

　　有压输送是泵加管道输送系统，通常采用螺杆泵或柱塞泵进行管道输送。有压输送系统适应性强，主要优点有：①输送距离长，可达1200米；②采用弯头实现多转角多曲度输送功能；③系统密闭性好，不会对周边环境造成二次污染；④输送量可调。但是由于脱水污泥流动性差，沿程水头损失较大，所以输送系统能耗高；同时污泥泵造价高。 

　　3.2 污泥管道输送系统 

　　对于脱水机房外污泥输送，通常为一级提升至料仓储存和二级提升至后续处理单元。在一定距离内，传统的输送机和汽车运输方式已不能提供安全、环保、快捷的污泥输送。设计应优先选用安全、高效、封闭式的污泥管道输送系统，减少敞开式运输方式，防止因暴露、洒落、漏滴、臭气外逸而造成的二次污染。 

　　污泥管道输送系统是有压输送，包括污泥输送泵和输送管道。 

　　4 污泥输送管道设计 

　　4.1 管道设计流速 

　　污泥含固率大于18%时，是一种高浓度粘稠物料，流动需要依靠外界压力。有关脱水污泥管道设计流速的资料很少，以下是相关设计手册和工程实例分析。 

　　(1) 给水排水设计手册《城镇排水》：“表9-6 泥饼通过DN150管道的水头损失”中，采用的流速为0.06m/s[1]。 

　　(2) 美国WEF（水环境联合会）和ASCE（土木工程师协会）《Design of Municipal Wastewater Treatment Plants》：输送污水处理厂脱水污泥管道平均流速不得超过0.15m/s，特别是污泥含固率30%以上时，最大流速不宜超过0.08 m/s。[2] 

　　(3) 国内污泥输送工程中采用的具体参数详见表2。