模塊化底泥快速脫水一體化設(shè)備試驗總結(jié)

付春霞 唐官鵬

一、引言

我國由于地域遼闊，中小河道眾多，近年來隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大多數(shù)河道已經(jīng)被嚴重污染，極大地危害了人們的生活。近年來，各國也對底泥處理有了大量的研究。2019年，深圳市寶安區(qū)實施了全面消除黑臭水體工程，依靠“廠、網(wǎng)、源、河”的技術(shù)路線，主要針對片區(qū)內(nèi)排查出的污水處理廠、雨污管網(wǎng)、河道治理（包括河道暗涵、小微水體、生態(tài)修復(fù)、泵閘）等遺漏及未涉及的項目進行整治。

通過片區(qū)內(nèi)全面整治改造工程的實施，控制對水體河流的污染，改善片區(qū)內(nèi)污染狀況，進一步完善水循環(huán)系統(tǒng)的完整性，降低水體內(nèi)污染物排放量，增強水體的自凈能力，最終實現(xiàn)全面消滅黑臭水體，實現(xiàn)水體的“長治久清”。

河道水污染治理，重難點就在河道底泥的處理。城市河道治理在以往，一般都是依靠土工管帶，這種方法占地面積大，受天氣影響大，也影響沿岸居民的生活，故開發(fā)一套底泥就地處理設(shè)備迫在眉睫，將脫水技術(shù)與底泥運輸結(jié)合，實現(xiàn)減量化處理。前期的現(xiàn)場勘探資料顯示，底泥中含固率一般為10%，根據(jù)水質(zhì)與底泥化驗情況，選擇有機高分子絮凝劑（陽離子聚丙烯酰胺PAM）作為絮凝劑對底泥進行調(diào)質(zhì)。

基于此，車載式模塊化底泥脫水一體化設(shè)備是河道底泥就地處理設(shè)備，將其負載在集裝箱式底座上，通過卡車運輸至指定作業(yè)地點，實現(xiàn)底泥的垃圾分揀、除砂和脫水功能，解決現(xiàn)階段底泥干化處理難的問題，為深圳乃至全國水環(huán)境綜合治理提供高效的解決辦法。

二、設(shè)備概況

該設(shè)備工藝分為三個階段：第一階段為底泥預(yù)處理，底泥先輸送至振動篩下層除渣篩，經(jīng)5mm篩分將大顆粒石塊，垃圾等雜物排出，其他底泥透篩后經(jīng)渣漿泵以一定壓力送入旋流器進行分級，旋流器底流進入雙層篩上層的脫水篩，排出細砂，旋流器溢流后的底泥與絮凝劑PAM在管道混合器混合后進入后續(xù)工藝流程。第二階段為底泥沉淀階段，底泥進入濃縮罐與絮凝劑進行充分的反應(yīng)和沉淀，濃縮罐上層的清水經(jīng)過過濾加壓后可作后面脫水模塊的沖洗水，下層沉淀濃縮后的底泥再次與絮凝劑混合后進入最后的脫水干化模塊進行濃縮和脫水。第三階段為脫水階段，通過帶式壓濾機的壓濾作用，使底泥含水率進一步降低至50%左右，體積比之前至少減少88%，底流箱的濾液部分外排，部分則回流至濃縮罐再次絮凝沉淀。

整個設(shè)備由四大模塊組成，分別為：除渣除砂模塊、絮凝濃縮模塊、脫水干化模塊、自動配藥模塊。每個模塊均為20呎集裝箱大小（長寬高6058*2438*2438mm），設(shè)備總功率為60kW，底泥處理能力為50～70m3/h，處理后泥餅含固率不低于35%，各模塊間通過快接接頭連接，可根據(jù)現(xiàn)場靈活擺放，所需占地面積約200㎡。

除渣除砂模塊主要由旋流器和振動篩組成，主要功能是進行底泥的預(yù)處理，去除里面的垃圾、砂石等。絮凝濃縮模塊是底泥經(jīng)過絮凝反應(yīng)后，對其進行初步濃縮的設(shè)備。脫水干化模塊是利用帶式壓濾機進行壓濾操作。自動配藥模塊則是配置PAM藥劑和柴油發(fā)電機提供電能。

該設(shè)備設(shè)有一個主控柜和3個副控柜，主控柜設(shè)置在除渣除砂模塊，3個副控柜則分別設(shè)置在另外三個模塊，每個控制柜均有PLC程序模塊。操作人員可通過設(shè)置在主控柜上的觸摸屏操控整個設(shè)備，觸摸屏的控制界面可分為主頁面、振動篩、濃縮罐、帶濾機、沖洗水、加藥泵、報警共7個頁面。在主頁面可以對所有元器件的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，包含通訊狀態(tài)、相序錯誤、設(shè)備狀態(tài)、閥門開度等信息。在運行控制模式上分為自動模式和手動模式，在設(shè)備各模塊空試一切正常時便可進行全自動運行。

三、運行注意事項

1.設(shè)備運輸?shù)竭_指定位置后，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況合理規(guī)劃各模塊擺放位置，保證模塊間管道、電纜能夠順利連接，長度不夠的部分適當(dāng)增加管線或調(diào)整模塊位置。

2.做好開機前的檢查工作，主要有檢查各超聲波液位計探頭是否有泥水遮蓋，影響信號讀取；各減速機和泵能否正常運轉(zhuǎn)，冷卻水和潤滑油應(yīng)滿足要求；首罐絮凝藥液是否攪拌均勻，自來水供應(yīng)量應(yīng)滿足藥液配置需求；空壓機、各氣管、氣缸是否有漏氣現(xiàn)象；各底流箱是否有較大異物存在，以免開機后堵塞泵和管道。

3.由于各個現(xiàn)場底泥性質(zhì)差異較大，可在運行前取小量現(xiàn)場底泥樣本進行絮凝試驗，用以確定合適的絮凝劑及絮凝藥液濃度，避免由于絮凝劑的因素影響運行效果。

4.設(shè)備每次關(guān)機前，務(wù)必對其管路進行清洗?？沙槿『拥郎蠈忧逅蜃詠硭娴啄嗤ㄟ^設(shè)備，去除罐體、泵和管道內(nèi)部殘留的泥沙，避免后期泥沙干化后堵塞管道，造成設(shè)備損壞，影響正常運行。

四、設(shè)備運行存在的問題及解決措施

1.堵塞問題及解決措施

由于現(xiàn)場利用人工高壓水槍沖刷河道底部獲取底泥，故底泥含沙量波動較大，過多的含沙量會增加旋流器底流的排沙負荷，若沒有相應(yīng)的調(diào)節(jié)能力，則極易造成旋流器或污泥泵堵塞，影響使用效果。所以可以改進為2臺旋流器或增大旋流器處理能力避免這種情況，提高設(shè)備的容砂能力。

另外在試驗中發(fā)現(xiàn)，各模塊的底流箱均極易堆積泥沙，特別是脫水模塊的的底流箱，由于帶濾機可能跑偏漏泥和濾液中也含有少量的泥，不斷積累形成底泥堆積在底流箱，若無有效的沖洗方案，極易造成泥沙的大面積堆積并堵塞泥泵，降低作業(yè)效率，甚至直接導(dǎo)致設(shè)備無法正常使用，故在后期設(shè)備的設(shè)計中，須增加幾套有效的泥沙沖洗裝置。

2.帶式壓濾機支撐梁損壞及解決措施

帶式壓濾機是底泥脫水的最后環(huán)節(jié)，它主要分為重力脫水區(qū)、壓榨脫水區(qū)、高壓脫水區(qū)三個區(qū)段，其中高壓脫水區(qū)采用變徑脫水輥，濾帶走S形，壓榨壓力最高可達0.8MPa。

該設(shè)備在某次試驗過程中，為試驗該設(shè)備產(chǎn)出的泥餅最高含固率，故調(diào)整絮凝濃縮模塊的厚泥泵與帶濾機濾帶帶速，導(dǎo)致濾帶中的厚泥積累過多，極高的壓強超過了機架所能承受的強度，最終使帶濾機的高壓壓榨輥筒支撐架彎折，輥筒位置嚴重錯位，此時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)出的泥餅厚度高達2cm，嚴重超過帶濾機的負荷。后經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，該支撐架的設(shè)計位置并不合理，支撐方向與濾帶壓榨走向不匹配，無法提供科學(xué)有效的支撐，影響使用壽命。為此便修改了支撐位置，重新打孔連接，配合合理的轉(zhuǎn)速，后期帶濾機使用效果良好。

3.泵故障及解決措施

設(shè)備一共設(shè)有4臺螺桿泵、1臺渣漿泵、2臺潛水泥漿泵，在試驗過程中出現(xiàn)過各類原因致使泵無法工作的問題。除渣除砂模塊的渣漿泵吸入管向下彎曲，使得內(nèi)部空氣難以排出，啟動后會偶爾出現(xiàn)泵空轉(zhuǎn)不出水的情況，后通過向內(nèi)注水排出空氣的方法將故障排除。輸送PAM絮凝劑的螺桿泵由于絮凝劑具有較大粘性，容易堵塞泵體，使得其作業(yè)時啟動困難，時常需要外力協(xié)助其開始運轉(zhuǎn)，后期在選型設(shè)計時可考慮大功率和高揚程的螺桿泵避免此類情況。試驗時脫水模塊的潛水渣漿泵由于止回閥設(shè)計問題，致使出水管路阻力太大，壓強過高，無法泵出水，故通過調(diào)整出水管路布置順利解決該問題。

五、效益分析

設(shè)備在現(xiàn)場進行數(shù)月試驗后，總體運行效果良好，具體運行參數(shù)見表1。

表1 底泥脫水設(shè)備試驗運行參數(shù)

由于受制于現(xiàn)場環(huán)境，進泥僅能通過人工進入涵道、利用高壓水槍和泵配合實現(xiàn)底泥的抽取，故大部分時間無法實現(xiàn)連續(xù)、均衡的進料，因此設(shè)備試驗處理量較低，長時間工作于于不飽和狀態(tài)。在試驗期間，該設(shè)備運行一小時，產(chǎn)生泥餅約2m3，設(shè)備運行費用見表2。

表2 底泥脫水設(shè)備的實際運行費用

經(jīng)過試驗可以看出，設(shè)備可將94%～98%的底泥成功就地脫水至55%左右，具有較好的底泥減量效果，設(shè)備具有以下優(yōu)點：

1.施工工期大幅縮短。該設(shè)備相比于傳統(tǒng)的晾曬和土工管帶脫水法，不受天氣和現(xiàn)場占地環(huán)境影響，配合自動運行程序，脫水效率大幅提高，實現(xiàn)施工工期可預(yù)估，施工工期有保障。

2.提高底泥利用率。通過設(shè)備的篩分功能，可將底泥中的垃圾、石塊、砂石分離開來，便于分類處理，提高了底泥利用率，增加了經(jīng)濟效益。

3.實現(xiàn)安全無事故生產(chǎn)。相比于傳統(tǒng)的現(xiàn)場脫水方式，可基本實現(xiàn)人不沾泥，遠離噪音、氣味等污染，極大地提高了人員的作業(yè)環(huán)境，保障人員的人生安全。

4.節(jié)約土地建筑面積。相比于底泥處理廠的建設(shè)，該設(shè)備可在河道就地處理，基本不長期占用地表面積，不影響城市的整體布局和環(huán)境美觀。

六、總結(jié)

通過車載式模塊化底泥脫水一體化設(shè)備在現(xiàn)場應(yīng)用后，成功實現(xiàn)了底泥現(xiàn)場篩分、脫水一體化，節(jié)約了成本，縮短了工期，極大的降低了勞動強度和工程成本，設(shè)備運行平穩(wěn)、性能高效，在城市底泥干化處理方面具有極大的推廣價值。