陳 麒 俞利楠

(上海市離心機(jī)械研究所有限公司，上海 200431)

前言

城市黑臭水體不僅損害了城市的人居環(huán)境，也嚴(yán)重影響了城市的形象，成為了近年社會(huì)各方越來越關(guān)注的一項(xiàng)水環(huán)境問題。隨著城市的發(fā)展，對(duì)城鎮(zhèn)河道清淤的施工要求越來越高。城鎮(zhèn)居民環(huán)保認(rèn)識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)清淤工程中，所產(chǎn)生的環(huán)境影響的關(guān)注也越來越多。比如施工周期的長短、黑臭河道底泥在處理固化和轉(zhuǎn)運(yùn)過程中產(chǎn)生的臭味、揚(yáng)塵、噪音等問題，這些都是在城鎮(zhèn)河道清淤過程中需要面對(duì)并解決的問題。國務(wù)院頒布實(shí)施的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，對(duì)水污染防治行動(dòng)戰(zhàn)略進(jìn)行了總體部署，并提出了各項(xiàng)工作目標(biāo)，明確“到2030年，將城市建成區(qū)黑臭水體總體消除”。啟東市開展了針對(duì)多條城市河道的綜合整治工程，主要進(jìn)行清淤、生態(tài)治理及截污工程、種植水生植物、岸坡種植綠化等，改善沿河生態(tài)景觀，構(gòu)建“生態(tài)之河，綠色網(wǎng)絡(luò)”，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體主要污染物的削減，消除黑臭，改善區(qū)域水環(huán)境和修復(fù)受損生態(tài)。

本文針對(duì)啟東城市河道綜合整治工程中的一個(gè)河段——惠陽河整治工程為例，簡要介紹該項(xiàng)目整治措施中河道疏浚底泥環(huán)保脫水干化的工藝，以及臥螺離心機(jī)在底泥處理過程中的應(yīng)用，真正實(shí)現(xiàn)底泥的處理處置更高效、更環(huán)保。

1 工程概況

1.1 河道地理概況

惠陽河是啟東城區(qū)內(nèi)重要的景觀、生態(tài)河流之一，是本次整治工程中的一個(gè)重要河段。

河道范圍：南起世紀(jì)大道，北至中央河，全長4.9km，平均寬15～20m，水域面積約72705m2，流經(jīng)南陽、匯龍、惠萍三個(gè)鎮(zhèn)，途中與中央河、南引河相交。河道兩岸現(xiàn)狀為住宅、企業(yè)單位、學(xué)校、工廠、農(nóng)田、綠化用地等。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，惠陽河整體水質(zhì)情況分段，南段水體感觀較好，北段部分水體有輕度黑臭的現(xiàn)象。

圖1 惠陽河衛(wèi)星照片

1.2 取樣分析

對(duì)該河流水質(zhì)進(jìn)行取樣檢測，數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)及分析表

由水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)可知，惠陽河水質(zhì)指標(biāo)中DO達(dá)III類水水質(zhì)指標(biāo)，氨氮達(dá)IV類水水質(zhì)指標(biāo)，但TP超標(biāo)3.2倍，現(xiàn)場勘測情況來看惠陽河透明度良好，根據(jù)《城市黑臭水體污染程度分級(jí)指標(biāo)》及城市黑臭水體判定方法)初步判斷惠陽河水質(zhì)為劣V類，存在“輕度黑臭”。

2 河道清淤方案

城市黑臭水體的綜合治理是一門系統(tǒng)學(xué)科，也是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其主要實(shí)施措施主要分為六個(gè)階段：

截污：切斷直排河道的污染來源；

清淤：清除河底污染嚴(yán)重的淤泥，避免二次污染；

水體修復(fù)：修復(fù)凈化黑臭污染水體；

活水：引入或調(diào)入新水體補(bǔ)入河道、湖體等；

河道保潔：清理河道漂浮物、懸浮物、岸邊垃圾；

生態(tài)修復(fù)：重建河道生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈結(jié)構(gòu)。

河道疏浚底泥環(huán)保脫水干化工藝主要包含于清淤施工階段。在清除河底淤泥的過程中，現(xiàn)有技術(shù)絕大多數(shù)采用機(jī)械開挖和水力吹填方法進(jìn)行施工，所形成的疏浚底泥因?yàn)楹矢撸斐晒こ烫匦院懿?。若能將疏浚底泥中的含水率降低，一方面可以大幅度降低淤泥堆置的占地面積，或者節(jié)省淤泥的填埋和運(yùn)輸費(fèi)用；另一方面淤泥壓縮性將明顯降低，同時(shí)強(qiáng)度也將顯著提高，從而適用于后期的填埋或者資源化處理處置?，F(xiàn)有的疏浚底泥的處理處置技術(shù)仍保留有圍堰晾曬的方式，其占地面積大，時(shí)間周期長，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，且工作環(huán)境惡劣，易造成對(duì)環(huán)境的二次污染[1]。

縱觀歐美及日本等發(fā)達(dá)國家的污泥處理處置發(fā)展歷程，環(huán)保而高效的污泥快速脫水處理必然采用機(jī)械處理，其方式主要分為沉降分離法和過濾分離法兩種。過濾分離主要以壓濾為主，目前在脫水工藝中應(yīng)用較多的是板框壓濾、帶式壓濾，環(huán)疊式螺旋壓濾等脫水機(jī)，這類脫水設(shè)備大多都是敞開式設(shè)計(jì)，相對(duì)大處理量的脫水系統(tǒng)，其占地面積也較大，只能適用于一些郊外大型河道或者對(duì)占地和環(huán)境要求不高的淸淤項(xiàng)目中。沉降分離主要以重力沉降脫水和離心式沉降脫水兩大類，由于重力沉降脫水系統(tǒng)，效率低，占地面積也大，也不能適用于城鎮(zhèn)河道底泥處理，而離心脫水法可24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，其與同處理量的脫水設(shè)備相比占地面積更小，并且離心脫水設(shè)備是全封閉設(shè)計(jì)，現(xiàn)場的衛(wèi)生條件比其他的幾種分離設(shè)備更有優(yōu)異性，同時(shí)在自動(dòng)化程度和后期運(yùn)行維護(hù)方面，也更具其優(yōu)勢。從國外近幾年的發(fā)展趨勢來看，離心脫水法已經(jīng)逐漸成為污泥處理減量化的主流[2]。

2.1 河道底泥脫水干化工藝

圖2 河道底泥脫水干化工藝流程圖

河道底泥脫水干化工藝流程：

河湖疏浚污泥專用的離心脫水技術(shù)因?yàn)榫哂姓嫉孛娣e小、脫水效率高、基建投資低的特點(diǎn)，而且操作是在全封閉的環(huán)境中進(jìn)行，離心脫水機(jī)周圍沒有惡臭氣味，可以大大改善操作人員的工作環(huán)境，因而逐漸受到業(yè)界人士的青睞，在黑臭水體綜合治理過程中的疏浚底泥處理方面獲得了廣泛應(yīng)用。

2.2 臥螺離心機(jī)

臥螺離心機(jī)作為河道底泥脫水干化工藝中的核心設(shè)備，其工作原理如圖3所示。要分離的疏浚底泥經(jīng)進(jìn)料管1連續(xù)輸送到機(jī)內(nèi)，經(jīng)螺旋輸送器4的出料口，進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓3內(nèi)，在離心力場作用下，疏浚底泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成環(huán)形液流，固相顆粒在離心力作用下快速沉降到轉(zhuǎn)鼓3的內(nèi)壁上，由差速器5產(chǎn)生的轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器的差速，由螺旋輸送器將泥餅推送到轉(zhuǎn)鼓錐端的干燥區(qū)，經(jīng)過螺旋輸送器推力和沉渣離心分力的雙向擠壓，使泥餅得到進(jìn)一步擠壓脫水后，從轉(zhuǎn)鼓小端排渣口排出。環(huán)形液流的液層深度，可通過轉(zhuǎn)鼓大端的溢流擋板進(jìn)行調(diào)節(jié)，以獲得泥餅和清液各自的分離效果。分離后的澄清液經(jīng)溢流口排出，脫水后泥餅和澄清液分別被收集到機(jī)殼2內(nèi)各自倉內(nèi)，最后在重力作用下排出機(jī)外[3]。

圖3 臥螺離心機(jī)工作原理示意圖

在城鎮(zhèn)河道底泥處理工藝中，具有因地制宜的特殊要求，選用臥螺離心機(jī)作為主要脫水設(shè)備能夠適用于對(duì)施工效率、占地和環(huán)境要求非常高的河道。臥螺離心機(jī)具有以下優(yōu)勢：

單機(jī)處理量大，可24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，處理量最高可以達(dá)到200m3/h；

污泥脫水率高，泥餅含水率最低可降至45%以下，去除率可以達(dá)到95%以上；

設(shè)備占地面積小，現(xiàn)場安裝時(shí)間少，可實(shí)現(xiàn)快速就位，即時(shí)作業(yè)；

固液分離過程全封閉操作，運(yùn)行環(huán)境干凈衛(wèi)生，對(duì)周邊環(huán)境影響?。?/p>

自動(dòng)化程度高，連續(xù)作業(yè)能力強(qiáng)；

不添加堿性藥劑，不造成二次污染，真正的綠色環(huán)保處理。

3 系統(tǒng)運(yùn)行情況和處理效果

該項(xiàng)目清淤總量為水下方40萬方，采用3套C5脫水系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)了 24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)脫水后泥餅含固率大于50%(河道淤泥有機(jī)物含量小于10%)，確保泥餅后續(xù)裝運(yùn)過程中不淌水。

系統(tǒng)核心設(shè)備——脫水單元的參數(shù)，詳見表2：

表2 系統(tǒng)脫水單元設(shè)備參數(shù)表

該項(xiàng)目設(shè)備進(jìn)場安裝，現(xiàn)場布置情況，如圖4所示：

圖4 項(xiàng)目現(xiàn)場的安裝布置情況

該項(xiàng)目調(diào)試完成后，連續(xù)運(yùn)行超過一周后，選取了某一天該系統(tǒng)脫水單元的主要運(yùn)行參數(shù)，詳見表3：

表3 臥螺離心機(jī)的運(yùn)行參數(shù)

參數(shù)數(shù)據(jù)顯示該城鎮(zhèn)河道底泥的脫水處理中，臥螺離心機(jī)脫水固渣含固率達(dá)到55%以上，濾液回排至河道，效果如圖5所示：

圖5 該項(xiàng)目河道底泥脫水干化后的固渣及濾液

4 結(jié)論

在河湖疏浚底泥的脫水處理過程中應(yīng)用臥螺離心機(jī)，結(jié)合其占地面積小、因地制宜布置施工的技術(shù)優(yōu)勢，有效解決了城鎮(zhèn)河道清淤工程施工場地小的問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了底泥的高效、環(huán)保、無二次污染處理。將脫水干化完的底泥外運(yùn)，根據(jù)底泥的污染程度選擇不同的工藝進(jìn)行處置，通過資源化利用最終實(shí)現(xiàn)了環(huán)境效益和社會(huì)效益。

臥螺離心機(jī)高效的分離效果使與其配套的挖掘、運(yùn)輸裝置的處理能力也得到了有效的提升。相信在不久的將來，隨著離心脫水技術(shù)在清淤工程中的全面鋪開，設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化提高，設(shè)計(jì)制造成本會(huì)進(jìn)一步降低；伴隨著技術(shù)的不斷提升，針對(duì)行業(yè)獨(dú)有的特點(diǎn)，不斷地合理優(yōu)化設(shè)備、系統(tǒng)配置、工藝流程等，項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行能耗也將有大幅度的降低。