通溝污泥處理新技術(shù)應(yīng)用研究

鄒 斌，張燕劍，馬小杰

（1.上海市青浦區(qū)排水管理所，上海 201799；2.浙江雙林環(huán)境股份有限公司，杭州 311100；3.上海淼欽環(huán)境科技有限公司，上海 201500）

通溝污泥是指排水管道養(yǎng)護(hù)中疏通清撈上來的沉積物，如不及時清理，會減少排水管道的輸過水?dāng)嗝?，造成排水不暢，而且沉積在管道內(nèi)的淤泥雨天又會隨雨水進(jìn)入河道，對水體造成污染[1]。因此，需定期對排水管道進(jìn)行清理，對于清理出來的通溝污泥，目前國內(nèi)主要采用填埋方法，這不但占用水資源，而且易形成二次污染，為此，青浦區(qū)擬興建通溝污泥處理站1座。

1 工程設(shè)計方案

1.1 工程規(guī)模論證

本區(qū)排水管道總長1 048 km，根據(jù)市區(qū)情況，產(chǎn)泥量按14.38 t/km計；考慮污水管道養(yǎng)護(hù)較少，年均養(yǎng)護(hù)次數(shù)按1次計算；區(qū)年產(chǎn)泥量15 070 t，按工作日250 d計，日處理污泥量60.0 t/d，含水率以60%計。

1.2 污泥處理處置方案選擇

目前常用的通溝污泥處理處置方法主要有直接填埋、分離回灌填埋綜合處理及減量化資源化綜合處理。在傳統(tǒng)通溝污泥處理技術(shù)中，污泥不經(jīng)過預(yù)處理直接進(jìn)入填埋場，很多發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)90年代也采取直接填埋的方式。目前，我國部分項目借鑒了國外的先進(jìn)技術(shù)，同時結(jié)合自身的實際情況，采用分離、回灌和填埋的方式進(jìn)行綜合處理。該工藝是將收集的通溝污泥經(jīng)沉降等措施在處理站進(jìn)行初步分離，分離出來的粗大物質(zhì)和沉砂被直接送至填埋廠進(jìn)行填埋，剩余的污泥則重新回灌到下水道。雖然該工藝對環(huán)境的二次風(fēng)險比直接填埋降低，但是仍然有部分有機物附著在沙礫表面，填埋會產(chǎn)生一定的負(fù)面環(huán)境影響。

為了實現(xiàn)污泥的減量化、資源化和綜合處理，人們可以綜合運用振動篩分、水力旋流、水力沖洗、污泥攪拌工藝等方法，通過預(yù)篩、粗篩、水力旋流、細(xì)篩工藝將排水管道污泥中各成分分離為大粒徑渣料、中粒徑渣料和小粒徑渣料，然后外運，作為生活垃圾填埋或混合填埋，產(chǎn)生的污水統(tǒng)一收集后處理或直接進(jìn)入市政污水管網(wǎng)。其中，小粒徑渣料可考慮制作免燒磚，實現(xiàn)資源化利用。根據(jù)“減量化、無害化、穩(wěn)定化、資源化”的原則，各個處理處置方案比較如表1所示。

根據(jù)本區(qū)域情況，直接填埋污泥，資源化程度較差，并且填埋場與污泥排放點之間的距離較遠(yuǎn)，污泥運輸成本高，運輸過程中惡臭、二次污染嚴(yán)重，污泥填埋占用大量土地資源，該方案越來越難以實現(xiàn)。而采用分離、回灌和填埋綜合處理工藝，其污泥資源化程度也較差，運行成本也要高于減量及資源化綜合處理，對環(huán)境影響較大。減量及資源化綜合處理工藝工程投資較大，但污泥資源化利用程度高，造成的環(huán)境和社會影響較小，比較適合本工程應(yīng)用，近年來，上海等地陸續(xù)興建了一些以資源化為目的的通溝污泥處理站，其建設(shè)與運維經(jīng)驗可供本項目參考[2-3]。因此，本區(qū)域通溝污泥采用減量及資源化綜合處理方案。

1.3 處理目標(biāo)

本工程最終以資源化利用為目標(biāo)，設(shè)計的污泥處理目標(biāo)如表2所示。

表1 通溝污泥處理處置方案比較

表2 通溝污泥處理目標(biāo)

1.4 工藝流程設(shè)計

本工程采用濕法分離技術(shù)，對管網(wǎng)污泥進(jìn)行分類減量化處理及資源化利用，具體工藝流程如圖1所示。

（1）污泥車將污泥傾倒至污泥接收池，污泥接收池上部設(shè)有除雜格柵（孔徑100 mm），經(jīng)過格柵攔截，孔徑大于100 mm的大體積雜物被分離出來，這些雜物主要是破布條、塑料袋等，此部分通過人工清理。設(shè)置格柵蓋板可以起到預(yù)先除雜的作用，防止大塊雜物影響后續(xù)的分離工序。

（2）通過格柵的污泥從污泥接收池被抓斗送入螺旋給料機，均勻分配至清洗分離機。在清洗分離機中翻滾、沖洗之后，10～100 mm粒徑的渣料洗凈后被分離出來，通過皮帶機進(jìn)入收集裝置，此部分雜物主要為石塊、樹枝、塑料袋、瓶罐等，物料的含水率在35%～40%，小于10 mm的物料進(jìn)入泥水分離機。

（3）清洗分離機處理后的污泥經(jīng)篩分機進(jìn)行篩分，篩上的產(chǎn)物2～10 mm粒徑的渣料通過皮帶機進(jìn)入收集裝置。此部分雜物主要為石塊、果殼、樹葉和紙制品等，物料的含水率在35%～45%；泥水分離機的篩下產(chǎn)物通過泵進(jìn)入一級旋流器，進(jìn)行濃縮的作用后，產(chǎn)生的底流進(jìn)入擦洗機，產(chǎn)生的溢流進(jìn)入污水池中。在擦洗機的強力清洗作用下，可以將砂表面附著的油脂和其他有機物清洗下來，再進(jìn)行下一步處理。

（4）擦洗機處理后的物料通過儲漿槽調(diào)節(jié)濃度后進(jìn)入二級旋流器，產(chǎn)生的溢流回到污水池中，產(chǎn)生的底流進(jìn)入有機物分離機中。有機物分離機可以有效地將有機物中砂中分離出來，得到較為純凈的砂。有機物分離機處理后產(chǎn)生的富含有機物的物料進(jìn)入圓振篩脫水，得到0.1～2.0 mm的有機物，其主要成分為固體油脂和有機腐殖質(zhì)等，含水率約在40%～60%；對于產(chǎn)生的砂，通過泥水分離機脫水得到干凈的0.1～2.0 mm的砂，其中有機物含量小于3%，主要成分為沙礫，含水率約為25%。

圖1 工藝流程

（5）流程中產(chǎn)生的所有廢水集中流到污水池，再通過泵打到濃密機，經(jīng)過絮凝沉降后，底流進(jìn)入待壓罐中，調(diào)節(jié)后進(jìn)入壓濾機進(jìn)行壓濾，得到的泥餅由皮帶機進(jìn)行輸送收集，泥餅含水率約為60%。

2 工藝設(shè)計

依據(jù)工藝流程，通溝污泥處理主要分為污泥入料系統(tǒng)、大粒徑處理系統(tǒng)、中粒徑處理系統(tǒng)、旋流篩分系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)以及污泥壓濾系統(tǒng)。

2.1 污泥入料系統(tǒng)

不同地塊污泥的質(zhì)量濃度、燒失量、各粒徑的含量及燒失量變化較大，需在處理前端設(shè)置污泥接收的平衡池，保證給料的均混性。

功能：接收、儲存污泥，并輸送污泥進(jìn)入工藝處理系統(tǒng)。

主體構(gòu)筑物：污泥接收池，5.0 m×2.0 m×1.5 m，1座，鋼砼結(jié)構(gòu)。

主要設(shè)備：除雜格柵，2.0 m×2.0 m，柵孔尺寸100 mm×100 mm，1套；抓斗（含桁架系統(tǒng)），斗容0.5 m3，11 kW，1套；料斗及螺旋給料系統(tǒng)總成，9 t/h，5.5 kW，1套；污泥儲存箱，5.0 m×3.0 m×3.5 m，1臺。

2.2 大粒徑處理系統(tǒng)

功能：清洗、分離大粒徑（＞10 mm）雜物。

主要設(shè)備：清洗分離機，9 t/h，1臺，11 kW，不銹鋼+碳鋼防腐，1套；清洗分離系統(tǒng)總成，1套，碳鋼防腐。

2.3 中粒徑處理系統(tǒng)

功能：清洗、分離中粒徑（2～10 mm）雜物。

主要設(shè)備：泥水分離機，9 t/h，2 mm篩網(wǎng)，1臺，3 kW；泥水分離機平臺總成，1套。儲漿槽，1.0 m3，1套；皮帶輸送機，B=500，N=1.5 kW或1.0 kW，1套。

2.4 旋流分離系統(tǒng)

功能：分離漿液中0.1～2 mm的有機顆粒物及砂。

主要設(shè)備：耐磨離心泵，Q=15 m3/h，H=25 m，N=5.5 kW，過流部件耐磨合金，1臺；一級旋流器，18 m3/h，φ100 mm，聚氨酯，1臺；擦洗機，5 t/h，N=37 kW，1臺；攪拌罐，0.5 m3，1.0 kW，1臺；耐磨離心泵，Q=12 m3/h，H=25 m，N=5.5 kW，過流部件耐磨合金，1臺；二級旋流器，15 m3/h，φ100 mm，聚氨酯，1臺；有機物分離機，5 t/h，D=1.0 m，1臺；泥水分離機，3 t/h，0.1 mm，N=3 kW，1臺，圓震篩，3 t/h，N=1.0 kW，304不銹鋼，1臺；旋流分析系統(tǒng)總成，1套；皮帶輸送機，B=500，2臺。

2.5 循環(huán)水系統(tǒng)

功能：收集、處理、產(chǎn)制、儲存循環(huán)水。

主要構(gòu)筑物：污水池，2.0 m×2.0 m×2.0 m，1座。

主要設(shè)備：潛污泵，Q=45 m3/h，H=11 m，N=4 kW，1臺；斜板濃縮箱，100 m2，V=26 m3，1臺；循環(huán)水槽，5.0 m×3.0 m×3.5 m，1座；工藝用水泵，Q=53.5 m3/h，H=67.9 m，N=37 kW，1臺；PAC加藥裝置，1 000 L/h，三槽，N=2.97 kW，1套；PAM加藥裝置，1 000 L/h，三槽，N=4.62 kW，1套；污泥進(jìn)料泵，Q=30 m3/h，H=20 m，N=4 kW，1臺。

2.6 污泥壓濾系統(tǒng)

功能：對經(jīng)過濃縮的污泥壓濾脫水。

主要設(shè)備：隔膜板框壓濾，120 m2，進(jìn)料壓力10 kg，壓榨壓力16 kg，1套；調(diào)漿制漿系統(tǒng)，12 m3，N=4.0 kW，1套；多級進(jìn)料泵，流量25 m3，揚程80 m，N=11 kW，1臺；空壓機，排氣量3 m3/min，排氣壓力1.0 MPa，N=18.5 kW，1臺；儲氣罐，容積0.6 m3，耐壓1.0 MPa，2個；濾布清洗泵，流量16 m3，揚程199 m，N=15 kW，1臺。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

本工程總投資1 292.61萬元，其中工程建設(shè)費用1 152.03萬元，其他工程費用76.72萬元，不可預(yù)見費用36.86萬元。通溝污泥單位處理成本104.727元/t，其中單位處理經(jīng)營成本62.820元/t。

4 結(jié)論

本項目通過對成分復(fù)雜的市政通溝污泥進(jìn)行洗滌篩分處理，可將大粒徑渣料（＞10 mm）、中粒徑渣料（2～10 mm）和小粒徑渣料（0.2～2.0 mm）外運填埋或資源化利用，產(chǎn)生的污水統(tǒng)一收集后處理或直接進(jìn)入市政污水管網(wǎng)，具有較好的社會效益和環(huán)境效益。本項目資源化效果主要體現(xiàn)在產(chǎn)出砂的利用上，但目前尚無穩(wěn)妥的資源化利用途徑，建議將砂進(jìn)一步制成透水磚等產(chǎn)品，由水務(wù)行業(yè)自行消納。