張 紅

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

通溝污泥是指排水管道養(yǎng)護(hù)疏通中清撈上來(lái)的沉淀物，是一種包含生活垃圾、無(wú)機(jī)砂粒、有機(jī)污泥和污水的混合物。通溝污泥沉積年久，不僅影響管道的過(guò)流能力，導(dǎo)致出現(xiàn)防洪標(biāo)準(zhǔn)降低、污水外溢等問(wèn)題，而且會(huì)截留污水中的有機(jī)物，導(dǎo)致污水處理廠進(jìn)水有機(jī)物濃度偏低[1]。在雨水沖刷作用下，管網(wǎng)沉淀物進(jìn)入河道，是造成河道水體黑臭的原因之一。

根據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《城鎮(zhèn)生活污水處理設(shè)施補(bǔ)短板強(qiáng)弱項(xiàng)實(shí)施方案》，各地市在“十四五”期間大力補(bǔ)齊城鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)短板，加大新建管網(wǎng)補(bǔ)空白力度并加快推進(jìn)現(xiàn)狀管網(wǎng)功能恢復(fù)。隨著市政排水管網(wǎng)日常疏浚工作的開(kāi)展，通溝污泥產(chǎn)量大幅增加。由于通溝污泥的性質(zhì)與污水廠污泥存在較大區(qū)別[2]，所含顆粒物對(duì)離心機(jī)、板框機(jī)等脫水設(shè)備的磨損非常嚴(yán)重，采用與生活垃圾、渣土混合后填埋的傳統(tǒng)處理處置方式，不僅消耗大量土地資源，極易造成二次污染，而且加大了城市垃圾填埋場(chǎng)的處理負(fù)荷。

本文以佛山市市政排水管網(wǎng)通溝泥處理工程為例，提出采用洗滌篩分一體化處理工藝，對(duì)佛山市某區(qū)域通溝污泥進(jìn)行固液分離及細(xì)化篩分，所得產(chǎn)物盡可能回收，實(shí)現(xiàn)通溝污泥無(wú)害化處置和資源化利用，以期為通溝污泥處理處置尋求環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、有普適性的方案。

1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目位于佛山市某水質(zhì)凈化廠內(nèi)，主要處理1350 km市政污水管網(wǎng)的通溝污泥。鑒于該管網(wǎng)移交前開(kāi)展了清淤普查工作，短期內(nèi)淤積量小，按照管徑小于DN600的管道每年清掏1.5次、管徑大于DN600的管道每年清掏1次的原則，根據(jù)每次清理淤泥量6 t/km的計(jì)算方式，折算得出需處理的通溝污泥量為10 813.5 t。按每天工作4 h、每年工作360 d計(jì)算，則污泥的處置規(guī)模為30 t/d（含水率按80%計(jì)算），即通溝污泥處理站日處理能力為30 t/d。

處理站內(nèi)沖洗水源為水質(zhì)凈化廠回用水，生產(chǎn)廢水就近直接排入水質(zhì)凈化廠處理。通溝污泥的進(jìn)料及產(chǎn)物外運(yùn)均沿現(xiàn)狀脫水機(jī)房污泥運(yùn)輸出入路線，不擴(kuò)大環(huán)境影響范圍。

2 通溝污泥特性

佛山市主要采用吸污車、人工清掏相結(jié)合的方式維護(hù)管道，其中人工清掏污泥的含水率約為70%，吸污車內(nèi)污泥含水率約為90%。為保障工藝設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，對(duì)通溝污泥取樣化驗(yàn)，對(duì)其粒徑分布和質(zhì)量濃度等參數(shù)進(jìn)行分析評(píng)估。通溝污泥檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 通溝污泥檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)數(shù)據(jù)表明采用的燒失量法測(cè)定的有機(jī)質(zhì)含量，平均燒失率計(jì)作有機(jī)質(zhì)含量約為8.9%，無(wú)機(jī)質(zhì)（灰分）的含量約為91.1%，說(shuō)明通溝污泥中無(wú)機(jī)成份多于有機(jī)成份，不可燃成分多于可燃成份。污泥粒徑大于等于3 mm的物料約占12.7%，粒徑小于2 mm的物料約占83.3%。通過(guò)污泥取樣化驗(yàn)分析，污泥的重金屬含量指標(biāo)均在《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)》（GB/T 23485—2009）標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)的指標(biāo)范圍內(nèi)，管渠污泥中重金屬含量均不超標(biāo)，處理后渣料能達(dá)到填埋場(chǎng)填埋要求。通過(guò)分析顆粒數(shù)據(jù)，2～0.076 mm顆粒區(qū)間固體含量較高，細(xì)砂占比最多，這為工藝路線制定及資源化利用方向提供了依據(jù)。

3 國(guó)內(nèi)已建通溝污泥處置工程現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

目前，國(guó)內(nèi)已建成的通溝污泥處置工程有北京清河污水處理廠通溝污泥處理站[3]、上海市浦東新區(qū)[4]和長(zhǎng)寧區(qū)通溝污泥處理工程[5]、武漢青山污泥綜合處理站、常德市城市管網(wǎng)污泥處理廠、漯河沙南通溝污泥處理站。各已建通溝污泥處置站建設(shè)情況如表2所示。

表2 各已建通溝污泥處置站建設(shè)情況

目前通溝污泥處理站的運(yùn)行存在以下主要問(wèn)題。

（1）處理站內(nèi)除臭效果不理想。主要產(chǎn)生臭氣的構(gòu)筑物和設(shè)備未做密封設(shè)計(jì)[6]。

（2）淘洗水中顆粒物含量較高，其沉積結(jié)塊后堵塞管道，對(duì)處置效率造成一定影響[6]。

（3）污泥資源化利用程度不高[7]。

4 項(xiàng)目設(shè)計(jì)介紹

4.1 工藝設(shè)計(jì)及資源化利用

4.1.1 進(jìn)料及對(duì)粒徑大于30 mm的物料篩分

吸污車將通溝污泥卸入污泥池，在傾倒污泥時(shí)，經(jīng)過(guò)污泥池表面粗格柵（10 cm×10 cm）進(jìn)行初級(jí)篩分，將粒徑大于100 mm的大塊垃圾、石塊、木料等物料分離，其余篩下物料落入污泥池。

抓斗將物料從污泥池倒進(jìn)螺旋輸送機(jī)，轉(zhuǎn)輸至洗鼓裝置，進(jìn)行洗滌分離。洗鼓內(nèi)交錯(cuò)排列的擋板有助于加快物料的分散。排料口的尺寸可以通過(guò)調(diào)節(jié)擋板進(jìn)行調(diào)整，可應(yīng)對(duì)不同物料的不同停留時(shí)間和液位要求。通過(guò)安裝在洗鼓末端的篩籃，將粒徑大于30 mm的物料清除。粒徑大于30 mm的物料將通過(guò)皮帶輸送機(jī)運(yùn)輸至污泥臨時(shí)堆放區(qū)。在外運(yùn)至垃圾填埋場(chǎng)處置過(guò)程中，這些粗物料不易變質(zhì)。

4.1.2 對(duì)粒徑2～30 mm的物料進(jìn)行篩分

粒徑小于30 mm的物料在洗鼓之后進(jìn)入分級(jí)篩，分級(jí)尺寸為2 mm。粒徑大于2 mm的顆粒將首先被收集到箱式給料器（用于物料存儲(chǔ)）中，箱式給料機(jī)用于物料的連續(xù)供給。

隨后通過(guò)傳送帶輸送到跳汰機(jī)，將有機(jī)物從這些礫石（粒徑2～30 mm）中分離出來(lái)。再進(jìn)入雙層脫水篩，減少有機(jī)物和礫石中的含水量。礫石可用于混凝土加工或景觀環(huán)境美化，分離出的有機(jī)物可以用于堆肥，并分別輸送至不同堆場(chǎng)。

4.1.3 對(duì)粒徑小于2 mm（0.06～2 mm）的物料進(jìn)行精細(xì)篩分

粒徑小于2 mm的細(xì)顆粒先進(jìn)入一級(jí)水力旋流器，再輸送至高效擦洗機(jī)，擦洗機(jī)的主要作用是通過(guò)強(qiáng)力攪拌使物料顆粒之間相互摩擦，從而清除顆粒表面黏附的雜質(zhì)、污染物及氧化膜。隨后，再進(jìn)入二級(jí)水力旋流器進(jìn)行固液分離，從含有有機(jī)物和細(xì)泥的廢液中分離出沙子（粒徑小于2 mm），這部分沙子送入螺旋溜槽，基于螺旋和重力作用，實(shí)現(xiàn)較低比重和較高比重顆粒的分離，確保得到干凈的沙子（較高比重）和有機(jī)物（較低比重）。水力旋流器用于固液分離及細(xì)顆粒分級(jí)，是分離和分選工藝中重要的組成部分，泵送的流體切向進(jìn)入水力旋流器后產(chǎn)生旋流，流體受到離心力作用產(chǎn)生了向下的一級(jí)旋流以及向上的二級(jí)旋流，進(jìn)而使顆粒被分離。

有機(jī)物在圓振篩中脫水，然后與來(lái)自礫石加工線的其他有機(jī)物合并處置。粒徑小于2 mm（0.06～2 mm）的顆粒在脫水篩上脫水，并輸送至堆場(chǎng)。粒徑小于2 mm（0.06～2 mm）的細(xì)顆粒被分離出來(lái)，減少排出廢水中的顆粒含量，從而減小其沉積結(jié)塊對(duì)后續(xù)構(gòu)筑物及管道使用的影響。干凈細(xì)砂可用于電纜溝、污水管回填、景觀環(huán)境、鋪路沙或混凝土工廠等建材使用。通溝污泥處理工藝流程如圖1所示。

圖1 通溝污泥處理工藝流程

4.2 站區(qū)相關(guān)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目設(shè)置于水質(zhì)凈化廠內(nèi)，單體南側(cè)為現(xiàn)有道路、北側(cè)為已建除臭設(shè)施、西側(cè)為已建儲(chǔ)泥池、東側(cè)為現(xiàn)有圍墻。用地選取主要考慮使用需求、環(huán)境影響、設(shè)施綜合利用等因素。

4.2.1 除臭設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的污泥處理設(shè)施均在密閉空間內(nèi)進(jìn)行，產(chǎn)生臭氣很少，因此主要對(duì)進(jìn)料單元的污泥池、污水池產(chǎn)生的臭氣進(jìn)行收集處理。根據(jù)規(guī)范選取單位水面面積臭氣風(fēng)量指標(biāo)為10 m3/（m2·h），并增加1次/h的空間換氣量指標(biāo)計(jì)算除臭風(fēng)量，得出需除臭風(fēng)量為946.56 m3/h。利用凈水廠內(nèi)現(xiàn)有規(guī)模為7000 m3/h的除臭裝置，預(yù)計(jì)需要處理臭氣量為5727 m3/h，復(fù)核現(xiàn)有除臭設(shè)備可滿足新增通溝污泥處理站的除臭需求。

4.2.2 回用水設(shè)計(jì)

通溝污泥處理站沖洗水采用的是廠區(qū)回用水，每噸絕干物料需2 m3沖洗水，本工程的設(shè)計(jì)處理規(guī)模為30 t/d（含水率80%），考慮抓斗喂料可能會(huì)降低含水率，設(shè)計(jì)每小時(shí)需水量為20 m3，每日需水時(shí)間為4 h，則需水量為80 m3/d。污水廠內(nèi)現(xiàn)有回用水泵為3臺(tái)（兩用一備），單泵參數(shù)為Q=100 m3/h，H=50 m，P=22 kW；復(fù)核廠區(qū)回用水用量約為176 m3/d，高峰用水量達(dá)到46 L/s（165.6 m3/h），滿足使用需求，但建議盡量避免高峰同時(shí)用水。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）佛山市市政排水管網(wǎng)通溝污泥處理工程采用洗滌篩分一體化處理工藝，將通溝污泥中粗大物料（生活垃圾和粗大石塊，粒徑大于30 mm）、有機(jī)柵渣（粒徑2～30 mm）、礫石（粒徑2～30 mm）和細(xì)砂（粒徑小于2 mm）進(jìn)行分離，并對(duì)粒徑小于2 mm的細(xì)顆粒中無(wú)機(jī)砂礫和有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分離。其中，粗大物料（生活垃圾和粗大石塊，粒徑大于30 mm）可用于衛(wèi)生填埋處置，有機(jī)柵渣（粒徑小于30 mm，約0.06～30 mm）可用于堆肥，礫石（粒徑2～30 mm）可用于混凝土工廠或景觀環(huán)境美化，粒徑小于2 mm（0.06～2 mm）的細(xì)砂可用于電纜溝、污水管回填、景觀環(huán)境、鋪路沙或混凝土加工等建材使用，較好地提高通溝污泥資源化利用率。

（2）本工程加強(qiáng)了除臭設(shè)計(jì)，充分利用現(xiàn)有的水質(zhì)凈化廠設(shè)施設(shè)備，同時(shí)減少臭氣處理、沖洗水等費(fèi)用。

（3）本工程去除了無(wú)機(jī)污泥中的大顆粒雜質(zhì)、粗砂以及粒徑0.2 mm以下的細(xì)砂，大幅降低通溝污泥處理后排放尾水的板結(jié)淤積量，從而減小對(duì)污水廠構(gòu)筑物及排水管道的影響。