3.5.10 德国明斯特污水处理厂污泥机械浓缩处理工程
3.5.10.1 应用工程简介
明斯特污水处理厂位于德国北莱茵州，采用生物除磷硝化反硝化活性污泥法对污水进行处理，污水处理能力为50000m3/d，其中95%的污水来自生活污水。
在污水污泥处理方面，该厂原设计的污泥浓缩方法为重力浓缩，即剩余污泥和初沉污泥一起在初沉池中混合浓缩后，含固率约为3%～5%，然后经污泥浓缩泵送入厌氧消化池进行稳定化处理，最后消化污泥被送入压滤脱水机进一步降低水分含量，每天将产生脱水污泥1800～2400t/d。
但是由于采用活性污泥法对污水进行处理，因此该污水处理厂产生的污泥中会产生大量丝状菌，降低了污泥的沉降性能和脱水性能，从而影响了污泥的浓缩脱水效果。为了解决以上问题，明斯特污水处理厂改进了污泥处理技术，将原有的重力浓缩替换为机械浓缩工艺。
3.5.10.2 应用工程的处理流程
在改进污泥浓缩工艺过程中，为了确定最佳的污泥浓缩工艺，选择工艺较先进、性能较好、运行费用较低的污泥浓缩机，污水处理厂对几种机械浓缩机进行了两个阶段的对比试验。明斯特污水处理厂的污水、污泥处理工艺流程见图3-59。
图3-59 明斯特污水处理厂污水及污泥处理工艺流程［14］
（1）试验方法［14］
明斯特污水处理厂委托专业研究所进行了两个阶段的试验。
第一阶段，对螺旋式浓缩机A、离心式浓缩机B、转鼓式浓缩机C、离心式浓缩机D、带式浓缩机E（处理量分别为42m3/h、40m3/h、30m3/h、35m3/h、55m3/h）5种不同的污泥浓缩机进行测试，得出性价比最好的污泥浓缩机类型。
第二阶段，对性价比最好的同种污泥浓缩机进行测试。
（2）结果与讨论
1）不同类型的污泥浓缩机的性能比较 第一阶段测试结果表明，5种浓缩机的最佳絮凝剂均为液体高分子絮凝剂，因为螺旋式浓缩机和转鼓式浓缩机对污泥絮团的要求很高，因此加药量相对较大。5种浓缩机的运行结果见表3-28。
表3-28 污泥浓缩机的运行结果［14］
由表3-28可知，离心式浓缩机D的药耗最低为0.7kg/tDS，螺旋式浓缩机A的药耗最高为7.9kg/tDS；转鼓式浓缩机C对污泥的处理量最低为30m3/h，带式浓缩机E的最高为51.9m3/h。综合比较后，选择运行效果最好的带式浓缩机继续进行第二阶段试验。
第二阶段，为了确定带式浓缩机E是否为最适合该厂的污泥浓缩设备，再选择两种其他品牌的带式浓缩机F和G（处理量均为40.7m3/h）进行第二阶段的试验。3种污泥带式浓缩机的运行结果见表3-29。
表3-29 污泥带式浓缩机的运行结果［14］
由表3-29可知，在3种带式浓缩机中，带式浓缩机E单位时间的处理量最高的药耗最小、固体回收率最高、能耗略高于带式浓缩机F和G。综合以上运行结果，带式浓缩机E的性价比最高。
2）经济指标分析［14］ 经济指标主要有工艺投资费用、设备运行费用、设备维护保养和备品备件费用三大部分。
工艺投资费用包括设备采购费和土建费。设备工作寿命为10年。根据厂家提供的设备尺寸图纸，脱水机房的占地面积最小应为8m×12m，该规模的脱水机房的土建费用计入总投资费用中，连同设备的投资费用、维护保养和备品备件费用，按照10年的使用年限等值分摊到每年的总费用中。
设备运行费用包括电耗、药耗、水耗及人工费等。价格基准为电费为0.07EUR/（kW·h），絮凝剂费为5.00EUR/kg，水费为1.50EUR/m3，人工费为35000EUR/（人·a）。
设备维护保养和备品备件费用为3%的投资费。
根据以上运行费用的价格基准和各浓缩设备的性能参数，得出各浓缩设备处理费用：螺旋式浓缩机A为68.3EUR/tDS，离心式浓缩机B为49.7EUR/tDS，转鼓式浓缩机C为53.8EUR/tDS，离心式浓缩机D为41.8EUR/tDS，带式浓缩机E为36EUR/tDS，带式浓缩机F为44.9EUR/tDS，带式浓缩机G为43.6EUR/tDS。由此可知，带式浓缩机E的处理费用最低，另外，带式浓缩机E完全可以将自身的滤出液回用作为滤带冲洗水，不需要耗费清洁水。
综上所述，该污水处理厂最终选择了带式浓缩机E对剩余污泥进行浓缩处理，处理量100m3/h，带宽为2200mm，尺寸为3200mm×3900mm×1800mm，药耗约为2.5g/kgDS，电耗约为0.12kW·h/m3。