河道淤泥治理的化學(xué)工藝系統(tǒng)優(yōu)化

謝智浩，黃敏怡，余任镕，張?chǎng)吻澹譂嶜?/p>

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

根據(jù)國(guó)務(wù)院實(shí)施方案明確的治理目標(biāo)，到2018年底，直轄市、省會(huì)城市、計(jì)劃單列市建成區(qū)黑臭水體消除比例高于90%，基本實(shí)現(xiàn)“長(zhǎng)制久清”。到2019年底，其他地級(jí)城市建成區(qū)黑臭水體消除比例顯著提高，到2020年底達(dá)到90%以上。整治黑臭水體的工作包括重要的內(nèi)源污染清除工作，通過(guò)清除長(zhǎng)期沉積的淤泥達(dá)到降低內(nèi)源污染目的。由于大多數(shù)河道常年沉積的淤泥體量巨大并且污染嚴(yán)重，處置不當(dāng)時(shí)極易造成二次污染，生化方法的原位穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)在實(shí)踐過(guò)程中效果不夠理想。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難點(diǎn)，其中化學(xué)工藝成為關(guān)鍵。在實(shí)際工程中，工藝流程設(shè)計(jì)妥當(dāng)否會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)安裝測(cè)試的效果。

1 化學(xué)工藝過(guò)程

河道淤泥的水主要以孔隙水、結(jié)合水、表面吸附水和內(nèi)部水組成[1]。在實(shí)際的污水污泥處理過(guò)程中，一般采用含水率或含固率來(lái)衡量污泥的脫水性能[2]。能改變脫水速率和脫水程度的調(diào)理藥劑的有關(guān)研究較多[3]。這種調(diào)理藥劑能夠破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)或改變絮體表面性質(zhì)使污泥中更多的水分轉(zhuǎn)化為易被脫除的自由水。傳統(tǒng)無(wú)機(jī)絮凝劑使用成本低，對(duì)膠體絮凝效果好，但生成的絮體比較細(xì)小，沉降性較差，并且存在對(duì)pH要求嚴(yán)格、投加量和污泥產(chǎn)生量大以及金屬離子殘留的問(wèn)題。有機(jī)聚丙烯酰胺（簡(jiǎn)稱PAM：polyacrylamide）對(duì)水溶液介質(zhì)中的各種懸浮微粒有極強(qiáng)的絮凝沉降效能，與無(wú)機(jī)絮凝劑相比，兼具用量少、絮凝速度快，受共存鹽類(lèi)、pH值及溫度影響小，生成污泥量少，易處理等優(yōu)點(diǎn)，而且可為鏈狀、環(huán)狀、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，利于污染物進(jìn)入絮體，脫色性好。經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)無(wú)機(jī)和有機(jī)絮凝劑的復(fù)合調(diào)理比單一使用一種絮凝劑，不僅提高脫水性能，而且改善分離后的濾液濁度和濾渣特性[3]。圖1是治理河道淤泥的化學(xué)工藝處理單元內(nèi)容，結(jié)合工程場(chǎng)地，工藝過(guò)程主要包括三步化學(xué)藥劑處理：經(jīng)垃圾分揀、沙石分離后的河道淤泥進(jìn)濃縮塔前的改性調(diào)理、進(jìn)濃縮機(jī)裝置前的第一次絮凝、進(jìn)脫水機(jī)機(jī)械脫水前的第二次絮凝，最后輸出泥餅作后續(xù)處置。值得注意的是，兩次絮凝過(guò)程采用的絮凝槽結(jié)構(gòu)不一樣，濃縮機(jī)前使用的是立式絮凝槽，有利于攪拌充分；脫水機(jī)前使用的是臥式絮凝槽，有利于形成較大且穩(wěn)定的絮團(tuán)結(jié)構(gòu)，提高壓濾脫水效果，詳情如圖1 所示。

圖1 治理河道淤泥的化學(xué)工藝處理單元

2 優(yōu)化的化學(xué)工藝流程圖

圖2是結(jié)合工地現(xiàn)場(chǎng)和治理河道淤泥系統(tǒng)設(shè)備的特點(diǎn)優(yōu)化后的化學(xué)工藝系統(tǒng)流程圖。圖2流程圖的管路可以分為泥漿管道、加藥管道、供水管道、余水排放管道共四條，分別用粗實(shí)線、細(xì)實(shí)線、均勻粗虛線、均勻細(xì)虛線表示。供電管線在圖2沒(méi)有顯示，其設(shè)計(jì)按照余任镕等的設(shè)計(jì)[5]可以節(jié)省電源線用量。粗實(shí)線表示淤泥所走的管路，利用引力作用減少泵的使用數(shù)量，降低成本。細(xì)實(shí)線表示的加藥管道充分根據(jù)設(shè)備安裝特點(diǎn)和藥劑與淤泥的混合特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，不僅滿足反應(yīng)要求而且使得整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)緊湊化，減小用地體積。均勻粗虛線表示的供水管道一目了然，便于安裝、使用、檢查。均勻細(xì)虛線表示的余水排放管道分兩路去向，一是到達(dá)緩沖水箱，一是到達(dá)三級(jí)沉淀池，經(jīng)沉淀達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)而向外排放。根據(jù)設(shè)備的不同特點(diǎn)和功能而設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單工藝流程圖，是以淤泥被調(diào)理、濃縮、絮凝等化學(xué)工藝后進(jìn)行機(jī)械脫水的思路為主線，優(yōu)化的流程保證了泥水等固液分離的正確分別流向。

圖2 治理河道淤泥的化學(xué)工藝流程圖

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)對(duì)許多河道、湖泊、水庫(kù)和海灣等水域?qū)嵤┝舜笠?guī)模的清淤工程，河道淤泥是河道治理中最為困難的環(huán)節(jié)。解決河道底泥脫水效率低、干化時(shí)間長(zhǎng)、堆場(chǎng)占地大的問(wèn)題成為目前亟待解決的難題。本文以最大程度降低含水率和提高資源化利用為目的，提出的工藝優(yōu)化了整個(gè)河道淤泥治理的系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)滿足現(xiàn)場(chǎng)工地安裝設(shè)備的節(jié)能高效要求，減少占地和電力要求，實(shí)現(xiàn)了高效低成本治理淤泥。給城市河道淤泥的高效脫水治理提供了有效的解決途徑。