整體提高蘇州市古城區(qū)河道淤泥固化泥含固率的研究與實(shí)踐

(江蘇賽富項(xiàng)目管理有限公司，江蘇 蘇州 215300)

1 工程概況

蘇州市中心城區(qū)清水工程——清淤貫通2017年河道清淤工程位于蘇州市姑蘇區(qū)，工程范圍包括外城河、西塘河以西、里雙河以北、321國(guó)道以南、京杭大運(yùn)河以東區(qū)域，共21條河道清淤及淤泥固化。

隨著河道清水、活水暢流清淤工作的推進(jìn)及城市的發(fā)展和建設(shè)，蘇州地區(qū)淤泥的堆泥場(chǎng)越來越少。為有效破解河道淤泥堆放難、處置難等問題，本工程設(shè)計(jì)采取淤泥固化(減量化)處理方案，通過將淤泥、泥漿脫水固結(jié)，實(shí)現(xiàn)泥水分離，脫去泥漿中的自由水，形成泥餅。結(jié)合蘇州古城區(qū)淤泥成分的實(shí)際情況，要求河道淤泥固化后泥餅含固率為60%。

2 淤泥脫水機(jī)選擇

淤泥固化是影響工程質(zhì)量和工期的關(guān)鍵，固化泥餅的質(zhì)量直接取決于固化機(jī)械的性能。目前國(guó)內(nèi)淤泥脫水機(jī)的常用機(jī)型有離心式、板框式和濾帶式。

針對(duì)工程重點(diǎn)和難點(diǎn)，施工前對(duì)蘇州市周邊率先實(shí)施淤泥固化的不同地區(qū)工程進(jìn)行實(shí)地考察，通過對(duì)上述3種脫水機(jī)械生產(chǎn)過程的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，離心式和濾帶式脫水機(jī)生產(chǎn)的泥餅含水率明顯高于板框式壓濾機(jī)，暫不考慮采用。但從板框式壓濾機(jī)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，淤泥固化泥餅的含固率整體水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到本工程的設(shè)計(jì)要求。因此，為確保工程項(xiàng)目保質(zhì)保量按期完成，需提高河道淤泥固化泥餅含固率的整體水平。

3 影響泥餅含固率的問題癥結(jié)

在本工程初始生產(chǎn)固化階段，通過現(xiàn)狀調(diào)查：板框式壓濾機(jī)固化泥餅含固率≥60%的僅占85%。經(jīng)過對(duì)當(dāng)前泥餅含固率不穩(wěn)定現(xiàn)象進(jìn)行深入調(diào)查，發(fā)現(xiàn)影響當(dāng)前泥餅含固率不合格的主要問題是泥水分離效果差、壓濾時(shí)間控制不準(zhǔn)、濾布堵塞、板框周邊密封不嚴(yán)以及濾板流道不暢通等。通過進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)、分析，發(fā)現(xiàn)影響當(dāng)前泥餅含固率不合格的主要問題癥結(jié)是“泥水分離效果差”以及“壓濾時(shí)間控制不準(zhǔn)”， 見表1、圖1。

表1 固化泥餅含固率不合格問題癥結(jié)調(diào)查

圖1 固化泥餅含固率不合格問題癥結(jié)排列圖

4 問題成因

4.1 含固率影響因素

遵循5M1E原則，圍繞造成“泥水分離效果差”以及“壓濾時(shí)間控制不準(zhǔn)”這兩個(gè)問題的各個(gè)因素進(jìn)行分析，造成泥水分離效果差的影響因素是藥劑量與泥漿量不匹配、作業(yè)人員操作技能差、泥漿中含有大量固體雜物、冬期生產(chǎn)措施不到位、泥漿濃度不穩(wěn)定、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)不達(dá)標(biāo)、不按操作工藝執(zhí)行等；造成壓濾時(shí)間控制不準(zhǔn)的影響因素是不按操作工藝執(zhí)行、作業(yè)人員操作技能差等。經(jīng)過徹底分析，得到12項(xiàng)末端因素，即缺乏上崗前技能培訓(xùn)、未按要求進(jìn)行技術(shù)交底、未達(dá)到尾水量標(biāo)準(zhǔn)即卸泥餅、未達(dá)到進(jìn)泥壓力標(biāo)準(zhǔn)即卸泥餅、泥漿藥劑匹配試驗(yàn)少、計(jì)量?jī)x器器具簡(jiǎn)陋、吸泥裝置運(yùn)行效率低下、冬期生產(chǎn)措施不到位、泥漿中含大量固體雜物、藥劑使用品種不正確、藥劑過期失效、藥劑投加量未按設(shè)計(jì)執(zhí)行，見圖2。

4.2 含固率要因確認(rèn)

根據(jù)要因確認(rèn)的工作流程，小組成員對(duì)上述原因分析關(guān)聯(lián)圖中的12項(xiàng)末端因素制定了要因確認(rèn)計(jì)劃表，并按計(jì)劃逐一進(jìn)行確認(rèn)。要因確認(rèn)過程如下：

a.通過對(duì)項(xiàng)目部資料的檢查，有真實(shí)、完整、有效的作業(yè)人員技能培訓(xùn)與考核記錄，化驗(yàn)人員均持證上崗，缺乏上崗前技能培訓(xùn)不是要因。

b.通過對(duì)項(xiàng)目部資料的檢查，有真實(shí)、完整、有效的作業(yè)人員班前技術(shù)交底記錄，交底內(nèi)容詳實(shí)、有針對(duì)性，未按要求進(jìn)行技術(shù)交底不是要因。

c.對(duì)照工藝內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)檢查卸泥餅時(shí)作業(yè)人員僅憑感覺和經(jīng)驗(yàn)即停機(jī)卸泥餅，導(dǎo)致多臺(tái)壓濾機(jī)生產(chǎn)的泥餅含水率超標(biāo)，尾水排放不符合工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，未達(dá)到尾水量標(biāo)準(zhǔn)即卸泥餅對(duì)問題癥結(jié)的影響很大，是要因。

d.對(duì)照工藝內(nèi)容，現(xiàn)場(chǎng)檢查，經(jīng)檢查，在板框式壓濾機(jī)生產(chǎn)過程中，卸泥餅時(shí)進(jìn)泥壓力均符合工藝標(biāo)準(zhǔn)的要求，未達(dá)到進(jìn)泥壓力標(biāo)準(zhǔn)即卸泥餅不是要因。

圖2 原因分析關(guān)聯(lián)

e.通過查看實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)記錄，每批次泥漿進(jìn)場(chǎng)均及時(shí)進(jìn)行泥漿藥劑匹配試驗(yàn)設(shè)計(jì)，淤泥進(jìn)場(chǎng)記錄與試驗(yàn)記錄完整，泥漿藥劑匹配試驗(yàn)批次一致，泥漿藥劑匹配試驗(yàn)少不是要因。

f.現(xiàn)場(chǎng)檢查實(shí)驗(yàn)室及投藥間的藥劑儀器和工器具，藥劑投放計(jì)量?jī)x器、工器具型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量均滿足生產(chǎn)試驗(yàn)要求，藥劑計(jì)量?jī)x器、器具簡(jiǎn)陋不是要因。

g.檢查吸泥工藝及吸泥裝置行駛記錄，吸泥漿工藝、吸泥裝置行駛路線均不滿足工藝設(shè)計(jì)要求，僅依賴潛水泥漿泵吸泥，儲(chǔ)泥池底部淤泥板結(jié)嚴(yán)重，而且有增大趨勢(shì)。吸泥裝置行駛路線不科學(xué)，導(dǎo)致儲(chǔ)泥池底部淤泥高低不均勻。吸泥裝置運(yùn)行效率低下對(duì)問題癥結(jié)的影響很大，是要因。

h.檢查生產(chǎn)工藝及工藝措施實(shí)施記錄，具備合理的冬季生產(chǎn)工藝，工藝措施滿足設(shè)計(jì)要求，冬期生產(chǎn)工藝措施不到位不是要因。

i.通過查看，現(xiàn)場(chǎng)泥漿過濾設(shè)備過于簡(jiǎn)單，僅能過濾一些生活垃圾，已導(dǎo)致多臺(tái)柱塞泵因大塊固體垃圾堵塞而停機(jī)，儲(chǔ)泥沉淀池中存在大塊固體雜物，泥漿中含大量固體雜物對(duì)問題癥結(jié)的影響很大，是要因。

j.對(duì)照淤泥進(jìn)場(chǎng)記錄，檢查實(shí)驗(yàn)室淤泥藥劑匹配試驗(yàn)設(shè)計(jì)記錄，現(xiàn)場(chǎng)藥劑單一，無法根據(jù)不同泥漿選擇不同藥劑進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，而且藥劑淤泥匹配試驗(yàn)沒有按不同劑量分別試驗(yàn)對(duì)比，選定最佳設(shè)計(jì)參數(shù)，大多數(shù)情況僅做一次試驗(yàn)。藥劑使用品種不正確，匹配試驗(yàn)沒有按不同泥漿、不同劑量分別對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)問題癥結(jié)的影響很大，是要因。

k.對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)存的藥劑及進(jìn)場(chǎng)記錄、合格證等進(jìn)行檢查，經(jīng)核查均在有效期內(nèi)，滿足工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，藥劑過期失效不是要因。

l.檢查藥劑投加量、投加順序記錄，藥劑投加量符合試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，且投加順序正確。藥劑投加量未按試驗(yàn)設(shè)計(jì)劑量執(zhí)行不是要因。

根據(jù)上述要因確認(rèn)情況，最終確定要因有4個(gè)：?未達(dá)到尾水量標(biāo)準(zhǔn)即卸泥餅；?吸泥裝置運(yùn)行效率低下；?泥漿中含大量固體雜物；?藥劑使用品種不正確。

5 問題對(duì)策

5.1 提出問題對(duì)策

針對(duì)找出的4個(gè)要因，通過制定相應(yīng)的對(duì)策及可行的措施，達(dá)到活動(dòng)目標(biāo)。制定的具體對(duì)策及措施如下：

a.通過安裝尾水流量計(jì)，準(zhǔn)確測(cè)量尾水最后出水量，以控制泥餅含水量，解決未達(dá)到尾水量標(biāo)準(zhǔn)即卸泥餅的問題。采取的措施是通過流量計(jì)方案比選，選擇經(jīng)濟(jì)、適用的流量計(jì)，使尾水最后出水量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

b.通過制定合理的吸泥裝置和吸泥工藝，合理布置吸泥裝置行駛路線，解決吸泥裝置運(yùn)行效率低下的問題。采取的措施是制定合理的吸泥工藝，選擇高效率吸泥裝置，制定合理的吸泥路線，達(dá)到吸泥均勻、不留死角、池底基本平整的目的。

c.通過在儲(chǔ)泥池泥漿進(jìn)水口增加泥漿過濾設(shè)備，解決泥漿中含大量固體雜物的難題。采取的措施是安裝預(yù)處理振動(dòng)篩、粗處理高頻振動(dòng)篩、精處理高頻振動(dòng)篩，以達(dá)到淤泥進(jìn)入泥漿泵不含有超過毫米級(jí)的固體垃圾的目的。

d.通過對(duì)不同泥漿選擇不同藥劑進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，解決藥劑使用品種不正確的問題。采取的措施是通過試驗(yàn)，確定各種數(shù)據(jù)，通過試驗(yàn)效果比對(duì)，選定最佳方法和數(shù)據(jù)參數(shù)，最終按編制的試驗(yàn)報(bào)告設(shè)計(jì)參數(shù)投放加藥，進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證，達(dá)到藥劑使用與淤泥匹配的目的。

5.2 對(duì)策實(shí)施

5.2.1 安裝尾水流量計(jì)

流量計(jì)類型很多，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，擬采用超聲波流量計(jì)、浮子流量計(jì)及電磁流量計(jì)。經(jīng)過比選，最終選用性價(jià)比高的浮子流量計(jì)，具體比選、評(píng)價(jià)見表2。

表2 流量計(jì)選擇方案比選評(píng)價(jià)

浮子流量計(jì)分為金屬管浮子流量計(jì)和塑料管浮子流量計(jì)兩種。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際功能需要，并且經(jīng)過分析計(jì)算，選用性價(jià)比高的塑料管浮子流量計(jì)。

浮子流量計(jì)安裝質(zhì)量控制及技術(shù)要求：?浮子流量計(jì)安裝必須保證其垂直度，垂直度偏差應(yīng)小于1%；?浮子流量計(jì)安裝位置及高度，應(yīng)便于操作管理和維護(hù)，務(wù)必保證操作人員讀數(shù)時(shí)視線與浮子在同一水平；?工作流量應(yīng)控制在流量計(jì)最大刻度流量的50%～70%，以保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。

浮子流量計(jì)投入使用后，生產(chǎn)作業(yè)人員直接觀測(cè)流量計(jì)讀數(shù)，即可判定是否可以卸泥餅，不需要憑感覺和經(jīng)驗(yàn)來判斷尾水最后的排放量，壓濾機(jī)尾水最后排水量檢查，合格率達(dá)100%。

5.2.2 合理布置吸泥裝置

儲(chǔ)泥沉淀池僅依賴潛水泥漿泵吸泥，效率低下，儲(chǔ)泥池底部淤泥板結(jié)嚴(yán)重，而且有增大趨勢(shì)。為了徹底解決這一難題，QC小組成員經(jīng)過多方咨詢，根據(jù)廠家提供的資料和樣本，以“安全、經(jīng)濟(jì)、適用、可靠”原則進(jìn)行分析研究，最終選用帶有攪拌功能的絞吸泵。經(jīng)過安裝、調(diào)試、投入生產(chǎn)使用，運(yùn)行效果良好。

為了解決吸泥裝置行駛路線不科學(xué)導(dǎo)致儲(chǔ)泥池底部淤泥高低不均勻的問題，QC小組根據(jù)淤泥計(jì)劃進(jìn)場(chǎng)的時(shí)間和壓濾機(jī)生產(chǎn)的工作班次，將淤泥儲(chǔ)泥沉淀池劃分為3個(gè)工作區(qū)段(白班工作區(qū)8∶00—16∶00，中班工作區(qū)16∶00—24∶00，晚班工作區(qū)0∶00—8∶00)。經(jīng)過1周的生產(chǎn)檢查，儲(chǔ)泥池底部淤泥平整且密度均勻，解決了生產(chǎn)過程中泥漿入機(jī)時(shí)含泥量忽高忽低的問題。

5.2.3 增加泥漿過濾設(shè)備

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)淤泥中所含的固體雜物情況以及通過咨詢和生產(chǎn)廠商提供的資料，經(jīng)過計(jì)算、分析和比選，選用泥漿預(yù)處理振動(dòng)篩、泥漿粗處理高頻振動(dòng)篩和泥漿精處理高頻振動(dòng)篩。

依據(jù)廠家提供的設(shè)備基礎(chǔ)尺寸，認(rèn)真做好混凝土基礎(chǔ)和地腳螺栓的預(yù)埋工作。待設(shè)備就位安裝后，根據(jù)廠家提供的技術(shù)要求調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)正常，編寫安全技術(shù)操作規(guī)程，對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)和交底后投入生產(chǎn)。解決了因泥漿中含大量固體雜物而造成柱塞泵堵塞的難題。

針對(duì)泥漿中意外含有固體雜物造成柱塞泵堵塞突然故障的情況，QC小組按照設(shè)備事故應(yīng)急預(yù)案的要求，制定了設(shè)備故障搶修過程決策程序圖(PDPC)，用來指導(dǎo)柱塞泵堵塞時(shí)出現(xiàn)突發(fā)事件的處理，以確保生產(chǎn)正常進(jìn)行，見圖3。

圖3 設(shè)備故障搶修過程PDPC決策程序

5.2.4 進(jìn)行藥劑試驗(yàn)設(shè)計(jì)

針對(duì)藥劑使用品種不正確，即沒有根據(jù)不同泥漿選擇不同藥劑進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)的情況，QC小組成員制定了藥劑配比設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，做到了試驗(yàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和程序化。通過該措施解決了“藥劑使用品種不正確”的問題，杜絕了試驗(yàn)設(shè)計(jì)人員遺漏試驗(yàn)的現(xiàn)象，達(dá)到藥劑使用與每批淤泥匹配，泥水分離效果顯著，見圖4。

圖4 藥劑配比設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程

6 改善效果影響

6.1 固化率效果

針對(duì)影響淤泥固化含固率的4個(gè)要因，通過采取相應(yīng)的對(duì)策和措施后，合格率達(dá)到98.3%，超過了合格率95%的預(yù)定目標(biāo)，見圖5。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

淤泥固化技術(shù)的成功應(yīng)用，把廢棄的淤泥變成可利用的土方資源，有效地解決了淤泥的處置問題，減少了其他建設(shè)項(xiàng)目對(duì)土方資源的開采，增加了國(guó)家土地的儲(chǔ)備資源，而此次淤泥固化技術(shù)的成功實(shí)施，在很大程度上減少了固化生產(chǎn)因設(shè)備故障而停機(jī)的概率，不僅提前完成工程任務(wù)，而且因固化合格率的提高，減少返工，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

圖5 QC小組活動(dòng)前后目標(biāo)成效對(duì)比

6.3 社會(huì)效益

淤泥固化技術(shù)的推廣應(yīng)用，有效地解決了河道淤泥堆放難、處置難等問題。脫水后的泥餅具有含水率低、強(qiáng)度高、運(yùn)輸方便、適宜堆放等特點(diǎn)，且遇水不軟化、不泥化、無污染，可作為磚瓦廠制磚、工程回填和綠化工程基礎(chǔ)改良用料，真正實(shí)現(xiàn)淤泥產(chǎn)品無害化、資源化處理，很好地解決了一個(gè)有關(guān)生態(tài)修復(fù)、資源再生利用、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展問題。本工程中淤泥固化技術(shù)的成功實(shí)施，引起了蘇州各地及周邊地區(qū)水利部門的廣泛關(guān)注，并向全國(guó)各地推廣，社會(huì)效益顯著。