余任镕，黃敏怡，張鑫清，謝智浩，朱豪成，林潔麗

（佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程系，廣東 佛山 528000）

改革開發(fā)以來，江河湖泊，尤其是城市內(nèi)河涌和湖泊，積累了大量的生活及工業(yè)污染物，發(fā)達(dá)城市幾乎很難找到優(yōu)質(zhì)水體。2015年2月國務(wù)院發(fā)布“水十條”，國內(nèi)開始大規(guī)模開展水體綜合治理行動(dòng)。2018年10月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部聯(lián)合發(fā)布的《城市黑臭水體治理攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》已經(jīng)明確用3年時(shí)間使城市黑臭水體治理明顯見效，讓人民群眾擁有更多的獲得感和幸福感。2018年廣東省發(fā)布的《廣東省城鎮(zhèn)生活污水垃圾處理及城市建成區(qū)黑臭水體整治“三年攻堅(jiān)”行動(dòng)方案（2018-2020）》，要求到2020年全省要消除95%城市黑臭水體?？紤]到水體的長期凈化效果，整治黑臭水體首充之務(wù)是清除長期沉積的淤泥。淤泥的高效處理和安全處置是目前綜合整治黑臭水體工作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)［1］。國內(nèi)開展的河道清淤工程中，逐步開始大規(guī)模采用機(jī)械脫水固化等穩(wěn)定化技術(shù)，但是工藝技術(shù)發(fā)展緩慢，尚欠缺能夠適應(yīng)國內(nèi)工程需求的技術(shù)設(shè)備。歐美國家開展這方面的工作較早，但是發(fā)達(dá)國家河湖治理的周期長，其廣泛采用的工藝及設(shè)備不適合國內(nèi)的高產(chǎn)量需求。目前公開的河湖淤泥快速穩(wěn)定化技術(shù)設(shè)備還存在許多需要優(yōu)化的技術(shù)環(huán)節(jié)［2-4］。本文秉承清潔生產(chǎn)思想，全面優(yōu)化河道淤泥快速穩(wěn)定化系統(tǒng)，力求滿足技術(shù)產(chǎn)品生命周期內(nèi)的高效低成本目標(biāo)和施工過程中的集約化處理要求。

1 整體系統(tǒng)布局

治理清淤河道淤泥可以分成五個(gè)單元，如圖1所示。

圖1 河道淤泥治理工藝單元

輸入單元、分揀單元、調(diào)理濃縮單元、絮凝脫水單元和輸出單元，它們之間關(guān)系經(jīng)優(yōu)化，形成圖2所示的治理系統(tǒng)優(yōu)化布局。M系列是設(shè)備，按序號(hào)分別為垃圾分揀機(jī)、除沙機(jī)、緩沖水箱、濃縮塔、調(diào)理絮凝槽、纖毛帶式濃縮機(jī)、臥式絮凝槽、纖毛污泥脫水機(jī)。L系列是攪拌泡藥桶，L1是小型罐體，L2是較大體積的罐體。P系列是泵，按序號(hào)分別為螺桿泵、隔膜式計(jì)量泵、潛水排污泵、補(bǔ)水泵自吸泵、清洗泵、藥劑補(bǔ)水泵、淤泥進(jìn)料泵、臥式離心泵共有八種不同類型的泵。該系統(tǒng)減少了濃縮塔使用的泵，比傳統(tǒng)系統(tǒng)［2］減少一半的泵使用數(shù)量，因此既降低成本也降能耗。圖2右邊設(shè)有兩個(gè)池，一個(gè)是儲(chǔ)泥池，根據(jù)普遍采用的疏浚方式，方便于泥車運(yùn)送泄泥或者是由泵直接將清淤的河道淤泥泵送儲(chǔ)存。另一個(gè)是三級(jí)沉淀池，用來儲(chǔ)存濃縮塔的輸出清水，經(jīng)沉淀達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)后再由泵P8泵出排放，底部的沉淀泥渣回流循環(huán)到濃縮塔M4。儲(chǔ)泥池的河道淤泥首先經(jīng)M1進(jìn)行垃圾分揀和M2沙石分離，垃圾和沙石被單獨(dú)收集資源化利用，分離后的淤泥含水率一般是95%，經(jīng)調(diào)理后被泵送到濃縮塔，經(jīng)濃縮塔后基本可以下降到80%左右。濃縮塔輸出的淤泥再經(jīng)過絮凝脫水單元M5-M8系列設(shè)備進(jìn)行脫水處理，先經(jīng)一次絮凝，再通過濃縮機(jī)，進(jìn)入二級(jí)絮凝，到達(dá)帶式脫水機(jī)進(jìn)行機(jī)械脫水。M8設(shè)備的輸出淤泥的含水率可以調(diào)理到低于50%，輸出清液以及清洗濾帶廢水一起經(jīng)下渠道回流到分沙揀選設(shè)備的輸出槽與淤泥一起被泵送到濃縮塔。整個(gè)系統(tǒng)的布局優(yōu)點(diǎn)是集約化，將淤泥輸入、處理、輸出集中一起，減小占地體積。需要與地面固定承載的只有濃縮塔，其他設(shè)備都可以根據(jù)現(xiàn)場場地特點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)安置。將水路管道和淤泥管道分別設(shè)置成簡約連接，減少成本。

圖2 河道淤泥治理系統(tǒng)布局設(shè)計(jì)

2 管路系統(tǒng)

圖3是對(duì)清淤河道淤泥治理的系統(tǒng)優(yōu)化布局中的管路設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)的管路可以分為電路、水路、泥路三個(gè)。圖3中的細(xì)線表示供電管線，其設(shè)計(jì)滿足標(biāo)準(zhǔn)化，節(jié)省電源線成本和電能損耗；粗實(shí)線表示淤泥所走的管路，當(dāng)從低處往高走時(shí)需要有泵，從高處往低處走時(shí)不需要泵，利用其重力而沿著管道降落移動(dòng)到下一個(gè)處理單元，這樣大大節(jié)省成本。圖3的細(xì)實(shí)線表示水路，分成兩條，一條是污水管道，包括絮凝脫水單元的清洗水和分離水，一條是清水管道，包括圖2的加藥用水和余水排放管線，用于清洗設(shè)備和溶解攪拌藥劑，包括濃縮塔的清水輸出。泥路和水路在不同的地方采用不同的閥門，包括碟閥、球閥、閘閥。利用它們不同的特點(diǎn)功能，保證泥水流向的正確分流。

圖3 管路設(shè)計(jì)

3 總結(jié)

清淤疏浚是河道治理的首要工作，本文系統(tǒng)的淤泥輸入設(shè)計(jì)適用于多樣化的清淤河道方式，優(yōu)化的系統(tǒng)布局緊湊，水路和泥路一目了然，方便安裝且節(jié)省場地和能耗，采用優(yōu)化工藝實(shí)現(xiàn)淤泥脫水成本低效率高目的［5］，使河道淤泥減量化、資源化。