合肥市通溝污泥特性及其資源化利用分析

摘要：通溝污泥是排水系統(tǒng)養(yǎng)護作業(yè)時清撈的沉淀物，排水管網(wǎng)與排水泵站是通溝污泥的主要沉積節(jié)點，清淤不暢會影響其正常運行。為切實提升合肥市通溝污泥處理能力與資源化利用率，有必要結(jié)合通溝污泥收集方式與含水率，分析國內(nèi)通溝污泥特性，研究合肥市通溝污泥處理現(xiàn)狀，并探索通溝污泥處理產(chǎn)物處置出路。經(jīng)檢測，合肥市部分雨水井通溝污泥的含水率較低，小于60%。為提高資源化利用率，要建設(shè)和完善通溝污泥處理設(shè)施，提高顆粒分級的精細(xì)度與純度，分離生產(chǎn)出符合各項建筑材料標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)用砂。同時，要結(jié)合產(chǎn)物資源化利用出路，確定深度分離工藝，對妥善分類的通溝污泥顆粒進行建材利用，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：通溝污泥；特性；處理；資源化利用；合肥市

中圖分類號：X703 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）07-0-06

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.042

Analysis on Characteristics and Resource Utilization of Sewer Sludge in Hefei City

YUAN Liangsong

（Hefei Drainage Management Office， Hefei 230001， China）

Abstract： Sewer sludge is the sediment cleared during drainage system maintenance operations， and the drainage pipe network and drainage pump station are the main sedimentation nodes of sewer sludge， and poor dredging will affect its normal operation. In order to effectively improve the treatment capacity and resource utilization rate of sewer sludge in Hefei City， it is necessary to combine the collection method and moisture content of sewer sludge， analyze the characteristics of domestic sewer sludge， study the current situation of sewer sludge treatment in Hefei City， and explore the disposal methods of sewer sludge treatment products. After testing， the moisture content of the sewer sludge from some rainwater wells in Hefei City is relatively low， less than 60%. In order to improve the utilization rate of resources， it is necessary to construct and improve sewer sludge treatment facilities， improve the precision and purity of particle classification， and separate and produce construction sand that meets various building material standards. At the same time， it is necessary to combine the resource utilization of products， determine the deep separation process， and use properly classified sewer sludge particles as building materials to achieve sustainable development.

Keywords： sewer sludge; characteristics; treatment; resource utilization; Hefei City

通溝污泥是指排水系統(tǒng)養(yǎng)護作業(yè)過程中清撈上來的沉淀物，包含生活垃圾、砂石、渣土、有機污泥和污水等成分[1]。通常，排水管網(wǎng)與排水泵站是通溝污泥沉積的主要節(jié)點，會對其正常運行產(chǎn)生負(fù)面影響。通溝污泥清理不佳會造成管道堵塞，長時間堆積會產(chǎn)生硫化氫等有毒有害氣體[2]，進一步腐蝕管道，威脅周邊的地下水環(huán)境質(zhì)量。為了全面推進美麗中國建設(shè)，要加快補齊城市生活污水管網(wǎng)短板，建立長效運行維護機制，加強城市生活污水管網(wǎng)建設(shè)和運行維護，切實提升城市生活污水收集處理綜合效能。結(jié)合通溝污泥收集方式與含水率，分析國內(nèi)通溝污泥特性，研究合肥市通溝污泥處理現(xiàn)狀，并探索通溝污泥處理產(chǎn)物處置出路，有助于提升合肥市通溝污泥處理能力與資源化利用率。

1 通溝污泥收集方式與含水率

通溝污泥的收集方式會影響其沉積物成分與含水率。沉積物組分主要分為無機顆粒、有機顆粒和大體積的固體垃圾[3]。不同排水管渠的疏通方法及適用范圍如表1所示。

高壓水射流清淤法是通過增壓車將加壓后的水用射水噴頭噴出，對管壁進行沖洗，再由吸污車將下游檢查井的沉積物吸出。這種方法適用的下水道管徑范圍廣，但是用水成本較大。絞車疏通清淤法也被稱為機械清淤法，一般通過工人下井將竹片穿過待清通管道[4]，拖拽竹片一端，將鋼絲繩帶動從而穿過管段，鋼絲繩上綁定清通工具。完成穿越后，通過鋼絲繩兩端的絞車往復(fù)拉動清通工具，將通溝污泥刮至下游檢查井，再由吸污車將下游檢查井的沉積物吸出。這種方法同樣適用于多種管徑的下水道。推桿疏通主要是指將竹片、不銹鋼條以及其他堅硬的工具推到所要疏通管道中，讓管道借助外力自我流通。推桿疏通是古老的疏通方法，但是現(xiàn)在依然使用[5]。水力疏通是指先通過蓄水積蓄水壓，再瞬間排水，兩個步驟不斷重復(fù)，達(dá)到清淤效果[6]。目前，由于前期排水過濾與雜物處理方式不一、過程管理不善等原因，國內(nèi)排水管道存在較多的纏繞性廢物堵塞，無法保證水力疏通的效果。上述疏通方法各有其特點和適用范圍，應(yīng)根據(jù)堵塞和淤積情況，結(jié)合每種疏通方法的特點，科學(xué)選擇管道疏通方法，以保證疏通效果最好。

排水管道的疏通方式在很大程度上決定通溝污泥的含水率，不同城市采用的清淤方式有所不同。如圖1（a）所示，以上海市為例，排水管道淤泥通過水力沖刷至檢查井，疏通方式以吸污車吸取為主，吸污車由真空泵抽吸儲泥罐內(nèi)的空氣，產(chǎn)生負(fù)壓，利用壓力差把井下的泥水吸進儲泥罐，適用于管道滿水的場合。合肥市排水管道淤泥通過水力沖刷至檢查井，疏通方式以抓車抓取或者人工清掏為主，抓泥車裝有液壓抓斗，車型一般比吸污車小，采集的排水管渠污泥含水率比吸污車低，如圖1（b）所示。

經(jīng)檢測，合肥市不同區(qū)域的通溝污泥含水率如表2所示。數(shù)據(jù)顯示，受清掏方式影響，瑤海區(qū)雨水井1、瑤海區(qū)雨水井2和包河區(qū)雨水井1的通溝污泥含水率小于50%，剩下兩處區(qū)域的通溝污泥含水率小于60%，屬于較低范疇。通常采用機械清淤時，通溝污泥含水率可保持在80%～90%，而采用人工清淤時，其含水率為50%～60%，合肥市部分區(qū)域的通溝污泥含水率符合人工清掏污泥的含水率范圍要求。除此以外，天氣條件對通溝污泥含水率的影響很大，高含水率（大于70%）的情況多出現(xiàn)在雨季，而低含水率（小于30%）的情況多出現(xiàn)在旱季或者過渡季節(jié)。

2 國內(nèi)通溝污泥特性

管涵、溝渠疏撈產(chǎn)生的通溝污泥成分復(fù)雜，含有有機質(zhì)和無機質(zhì)。通溝污泥有機質(zhì)含量較低，平均含量約為17.2%，而無機質(zhì)含量約為82.8%，主要為污水中易沉積的顆粒物與雜質(zhì)。通溝污泥的固相物質(zhì)主要為雨水徑流攜帶的細(xì)顆粒砂石、工程泥漿和其他雜質(zhì)，污泥粒度大，二氧化硅含量超過50%[1]。通溝污泥大部分為無機組分，因此具備較好的脫水沉降性能，根據(jù)地區(qū)與來源不同，部分通溝污泥還含有有害物質(zhì)，重金屬含量超標(biāo)。

2.1 上海市通溝污泥特性

不同地區(qū)通溝污泥性質(zhì)存在差異，上海市針對不同區(qū)域的通溝污泥采用差異化處理技術(shù)路線。依據(jù)下水道管徑，上海市排水管道疏通養(yǎng)護主要分為大型管網(wǎng)養(yǎng)護、中型管網(wǎng)養(yǎng)護和小型管網(wǎng)養(yǎng)護。由于管徑不同，疏通頻率有一定差異。通常，小管徑管道疏通頻率小于大管徑管道。經(jīng)特性分析[7]，上海市通溝污泥的平均有機質(zhì)含量為13.1%，pH介于7.1～8.5，平均值為8.0左右。上海市某通溝污泥處理站處理后的通溝污泥粒徑分類如圖2所示。經(jīng)統(tǒng)計，粒徑小于0.2 mm的顆粒物占顆粒物總量的37.5%，粒徑小于2.0 mm的顆粒物占顆粒物總量的66.7%。

2.2 合肥市通溝污泥特性

合肥市通溝污泥收集方式主要為抓泥車抓取和人工清掏，部分區(qū)域的通溝污泥含水率為35%～57%。對相應(yīng)區(qū)域的通溝污泥進行有機質(zhì)含量測定，結(jié)果如表3所示。數(shù)據(jù)顯示，蜀山區(qū)雨水井的通溝污泥有機質(zhì)含量最高，為20.66%；瑤海區(qū)雨水井2最低，僅為10.7%。瑤海區(qū)雨水井1、包河區(qū)雨水井1和包河區(qū)雨水井2的通溝污泥有機質(zhì)含量分別為13.00%、13.26%和18.40%。各雨水井的通溝污泥有機質(zhì)含量均低于25%，整體偏低，但是不同雨水井的通溝污泥有機質(zhì)含量依然存在差異，說明在相同城市的不同街區(qū)，通溝污泥的性質(zhì)也存在明顯差異。

進一步檢測各雨水井通溝污泥的粒徑分布率，結(jié)果如表4所示。數(shù)據(jù)顯示，在所有粒徑分布中，粒徑d＜75 μm的通溝污泥顆粒占整體質(zhì)量的比重最大，分布率為27%～42%。當(dāng)500 μm≤d＜1 000 μm時，該粒徑范圍的通溝污泥顆粒質(zhì)量占比最小。其中，包河區(qū)雨水井2粒徑小于75 μm的通溝污泥顆粒占整體質(zhì)量的41.69%，當(dāng)500 μm≤d＜1 000 μm時，該粒徑范圍的通溝污泥顆粒質(zhì)量占比僅為5.93%；蜀山區(qū)雨水井粒徑小于75 μm的通溝污泥顆粒僅占整體質(zhì)量的27.57%，當(dāng)500 μm≤d＜1 000 μm時，該粒徑范圍的通溝污泥顆粒質(zhì)量占比達(dá)到11.01%。粒徑的大小受到該區(qū)域街道管理方式、居民生活習(xí)慣等因素影響，不同區(qū)域通溝污泥粒徑分布的區(qū)別也說明區(qū)域管道類型、匯水區(qū)特性、用水性質(zhì)、管道形狀及居民生活習(xí)慣存在差異。

3 合肥市通溝污泥處理現(xiàn)狀

3.1 已建通溝污泥處理設(shè)施

目前，合肥市已建通溝污泥處理設(shè)施采用的一般收集流程是將排水管渠中的污泥通過抓泥車、罐車等設(shè)備運至污泥處理站，并將污泥卸至儲泥池中。如圖3所示，儲泥池上方設(shè)置液壓式進料格柵，用于分離通溝污泥中的大塊物料，降低后續(xù)工藝的處理難度，提高整體分離分類效率。通過進料格柵的污泥進入儲泥池，并被抓斗運送至大物料篩分處理裝置進一步處理，得到粒徑大于60 mm的渣料。篩下物（粒徑小于60 mm）自動落入洗滌轉(zhuǎn)鼓，粒徑為10～60 mm的物料被進一步分離。篩下物通過管道流入洗砂器中，得到粒徑為0.2～10.0 mm的物料。粒徑為0.2～10.0 mm

的物料洗滌后，得到有機質(zhì)含量低于5%的顆粒，并通過分離得到柵渣有機物。最后，沉淀池將格柵過濾后的廢水做進一步固液分離，得到粒徑小于0.2 mm的超細(xì)砂粉。

根據(jù)合肥市已建通溝污泥處理設(shè)施采用的一般流程，通?？梢园凑樟綄⑼衔勰喾譃?類，即大塊物質(zhì)（粒徑d＞100 mm）、粗大物質(zhì)（10 mm≤d＜100 mm）、有機顆粒（2 mm≤d＜10 mm）、一般砂礫（0.2 mm≤d＜2.0 mm）和超細(xì)砂礫（0.075 mm≤d＜0.200 mm）。通溝污泥根據(jù)顆粒粒徑進行有效分類，為后續(xù)分類處置提供工程保證。

3.2 通溝污泥處理設(shè)施改進途徑

根據(jù)合肥市通溝污泥處理站運行管理現(xiàn)狀，通溝污泥處理存在部分突出問題。卸料環(huán)節(jié)時間較長，中大型運輸車無法進入車間卸料。來泥含水率較低，原振動格柵分離速度較慢，進而影響卸料，卸料車間的卷簾門高度僅為3 m，無法滿足中大型運輸車翻斗卸料尺寸要求。抓斗運行不便，難以檢修，且抓斗只能向一個方向移動，缺少檢修平臺進行后續(xù)維護。通溝污泥處理方面，進水細(xì)格柵用處不大，尾水處理設(shè)備運行效果不佳，斜管沉淀池泥水分離效果不好。此外，實際的有機浮渣分離產(chǎn)量較小，工藝段發(fā)揮的作用較小。由于極細(xì)砂強度差且量小，難以資源化處置，末端極細(xì)砂去除后無接收單位。

針對上述問題，后續(xù)改造和建廠過程可以制定解決方案。針對卸料環(huán)節(jié)的問題，建議后續(xù)廠站卸泥的同時配合高壓水力沖洗，提高振動格柵分離速度，改造卸料門，使其高度至少大于8 m；針對抓頭運行不便的問題，建議設(shè)置橋式起重機，抓斗可兩個方向移動，設(shè)置檢修平臺；針對通溝污泥處理問題，建議后續(xù)廠站采用污水處理廠再生水作為沖洗水源。根據(jù)通溝污泥性質(zhì)，尾水一般可直接納管排放，后續(xù)根據(jù)環(huán)評要求，尾水盡量直排污水處理廠。針對極細(xì)砂難以資源化的問題，參考上海市經(jīng)驗。極細(xì)砂進入污水處理廠后，長期積累會導(dǎo)致設(shè)備磨損、構(gòu)筑物底部砂堆積的問題。目前，城市多采用三級工藝路線，即保留最后極細(xì)砂的處理工藝段，因此建議在后續(xù)建設(shè)中預(yù)留第三段工藝的建設(shè)用地，根據(jù)實際需求考慮是否建設(shè)。

綜上，針對合肥市現(xiàn)狀通溝污泥處理設(shè)施存在的問題，結(jié)合前端收集與運輸條件，考慮處理產(chǎn)物去向等方面，提出建議。工程管理運行細(xì)節(jié)的問題可以通過設(shè)施與工藝流程設(shè)計進行現(xiàn)狀改建與后續(xù)建設(shè)得以解決，而深度分離工藝段需要結(jié)合產(chǎn)物資源化利用出路可靠程度進一步確定。

4 通溝污泥處理產(chǎn)物處置方法

根據(jù)國內(nèi)通溝污泥處理現(xiàn)狀，其處理產(chǎn)物存在多種潛在的資源化利用途徑。通溝污泥可用于園林綠化、鹽堿地改良和灘涂填埋。通溝污泥可與生活垃圾混合填埋，也可用作填埋場覆蓋土。通溝污泥分類后得到不同粒徑的顆粒，可進行建材利用。通溝污泥處理產(chǎn)物的處置方式多樣，但是目前國內(nèi)的資源化利用依舊存在一定阻礙。園林綠化方面，通溝污泥含有植物生長所需的養(yǎng)分，但污泥含有的重金屬長期累積會造成土壤污染。目前，通溝污泥處理產(chǎn)物的主要出路為填埋與建材利用，對妥善分類的通溝污泥顆粒進行建材利用，有助于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

為了穩(wěn)定可靠地實現(xiàn)通溝污泥處理產(chǎn)物的資源化利用，有必要深入探索通溝污泥的各種出路。根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管渠污泥處理技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 700—2020），依據(jù)成分，通溝污泥處理過程產(chǎn)生的固體廢物優(yōu)先考慮作為建材進行資源化利用，若難以資源化利用，則考慮采用其他處置方式，如衛(wèi)生填埋。為了對通溝污泥處理產(chǎn)物進行充分的資源化利用，可依據(jù)《建設(shè)用砂》（GB/T 14684—2022），按照細(xì)度模數(shù)將砂分為粗砂、中砂、細(xì)砂和特細(xì)砂。粗砂的細(xì)度模數(shù)為3.1～3.7，中砂的細(xì)度模數(shù)為2.3～3.0，細(xì)砂的細(xì)度模數(shù)為1.6～2.2，特細(xì)砂的細(xì)度模數(shù)為0.7～1.5。

從通溝污泥處理站的角度對各類分級物料進行資源化途徑分析。其中，粗大物料可以作為建材進行合理的資源化利用，生產(chǎn)地磚、砌塊和墻磚等制品，或者作為道路的基礎(chǔ)材料。粗料垃圾則適合進行焚燒處理，垃圾減容率可達(dá)90%。中粗砂可作為低檔建筑材料進行資源化利用，常用于制作混凝土、陶粒和墻磚等。有機篩渣經(jīng)過好氧或厭氧生物處理后，可作為有機肥料和土壤改良劑。超細(xì)砂與水泥等材料搭配，制成特細(xì)砂混凝土[2]。

通溝污泥處理產(chǎn)物的主要資源化利用途徑為建材利用。通溝污泥的固相物質(zhì)包括雨水徑流攜帶的砂石、工程泥漿等雜物，二氧化硅含量超過50%，因此處理產(chǎn)物的出路也受通溝污泥性質(zhì)影響。盡管大部分組分有利于建材利用，但是部分垃圾與有機質(zhì)影響其直接建材利用。為了提高資源化利用率，可以增加通溝污泥處理設(shè)施，提高顆粒分級的精細(xì)度與純度，分離生產(chǎn)出符合各項建筑材料標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)用砂。另外，要進一步完善上下游產(chǎn)業(yè)，在舊管網(wǎng)改建維護、新管網(wǎng)鋪設(shè)以及通溝污泥處理站設(shè)計方面重視超細(xì)砂對污水處理廠的影響，從全生命周期的角度充分考慮通溝污泥的資源化利用。

5 結(jié)論

通溝污泥的疏通方式在很大程度上決定通溝污泥的含水率，合肥市部分區(qū)域的通溝污泥含水率小于60%，屬于較低范疇。所有調(diào)研的雨水井通溝污泥有機質(zhì)含量低于25%，整體偏低。針對合肥市通溝污泥處理設(shè)施存在的問題，工程管理運行細(xì)節(jié)的問題可以通過設(shè)施與工藝流程設(shè)計進行現(xiàn)狀改建與后續(xù)建設(shè)得以解決，而深度分離工藝需要結(jié)合產(chǎn)物資源化利用出路可靠程度進一步確定，對妥善分類的通溝污泥顆粒進行建材利用，有助于更好地實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。為提高資源化利用率，可增加通溝污泥處理設(shè)施，提高顆粒分級的精細(xì)度與純度，分離出符合各項建筑材料標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)用砂，推進通溝污泥處理產(chǎn)物的綜合處置，開發(fā)新型資源化產(chǎn)品。

參考文獻

1 楊笛音.通溝污泥處理處置技術(shù)方案選擇：以上海市浦東新區(qū)為例[J].四川環(huán)境，2020（3）：125-131.

2 晁夫奎.通溝污泥處理過程“三廢”治理措施淺析[J].清洗世界，2022（1）：125-127.

3 黃乃先，齊一凡，金 偉.排水管道沉積物控制的研究進展[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報，2021（3）：507-513.

4 李曉峰，趙 敏.淺談排水管道清淤施工技術(shù)[J].河南水利與南水北調(diào)，2023（8）：75-76.

5 陳騰飛.淺析城市排水管道的疏通養(yǎng)護與管理[J].四川水泥，2022（1）：23-24.

6 劉振華，李懷正，董夢珂.排水管道沉積物水力沖刷技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（2）：1-3.

7 張 強，張 杰，莊敏捷，等.上海市通溝污泥污染物指標(biāo)檢測和分析[J].給水排水，2018（8）：42-47.