下載原文可修改文字和底色顏色查看原文城市河湖環保清淤及淤泥脫水固化處理技術的應用探討[導讀]本文結合目前城市河湖環保清淤泥存在的問題對環保清淤泥固化技術工藝進行了探討，并對該技術的應用效果進行了評價。廣東金松建設工程有限公司廣東佛山528308【摘要】本文結合目前城市河湖環保清淤泥存在的問題對環保清淤泥固化技術工藝進行了探討，并對該技術的應用效果進行了評價，以供同仁參考。【關鍵詞】城市河湖環保清淤；淤泥脫水固化處理技術；應用效果一、序言環保清淤是為改善水質和水生態而進行的清淤，目的是減少二次污染。相對于一般清淤工程，環保清淤的特點有以下四點:一是清除對象主要是懸浮于淤泥表層的膠體狀懸浮質及表層污染淤泥；二是嚴禁由于施工機械的振動而造成的二次污染；三是在清除表層污染底泥的同時要保護下層底泥不被破壞，有利于水生生物種群的恢復和建立；四是清淤過程中要做好淤泥和尾水的妥善處置。環保清淤泥的無害化和資源化利用技術是采用淤泥固化技術將清理的淤泥進行固化處理，使淤泥轉化成工程所需要的土方進行資源化利用。淤泥的固化處理是利用化學方法將淤泥中有毒有害廢物摻合并包容在密實的惰性基材中，使其穩定化的一種過程。固化所用的惰性材料稱為固化劑。固化過程有的是將有害廢物通過化學轉變或引入某種穩定的晶格中的過程，有的是將有害廢物用惰性材料加以包容的過程。經過固化處理后的淤泥具有強度高、滲透性低的性質，可以根據工程使用要求來設計處理固化材料配方，一次處理便可以達到工程使用要求。將清理的淤泥進行固化處理后，原先存在的污染物被包裹吸附在固化體內，不易向外界擴散，各項指標均能滿足國家環境標準。固化處理后的污泥可作為堤防加固工程、道路工程、填海工程的填方材料使用。二、目前城市河湖環保清淤泥存在的問題(1)底泥調查的目的是為確定清理位置、范圍、深度及清淤方式，為制定環保清淤方案提供依據。底泥調查的內容包括水下地形測量、底泥勘探及淤積量計算、底泥污染狀況調查，但目前底泥調查尚無成熟的技術規范可參照，一般只是參照已有的生態清淤工程經驗開展調查。(2)國內在清淤精度控制方面也與國外存在著很大差距，而且目前尚無技術規范，垂直精度只能控制在20cm之內。為提高清淤精度，可在挖泥船上配置先進儀表設備，如傳感器、斷面監視儀(DPM}、污染監視儀(DRM)、全球定位儀(GPS)、載波相位實時差分測量技術(RTK)等。(3)在實際工程中，除了挖泥設備和人工操作，外界條件如風、水流、水下泥質等都會對湖底沉積物形成干擾，引起細顆粒的再懸浮，甚至會污染擴散導致二次污染。因此，對于清淤施工設備的設計和開發提出了更高的要求，確保做到無擾動清淤，徹底防止底泥的二次污染。(4)目前，國內幾乎所有的清淤工程都沒有開展清淤區水體生態系統的重建的影響研究，特別是對底棲生物的影響等研究在國內外仍是一片空白，因此需要建立必要的生態風險評價指標與評價方法，用來定量分析清淤工程對生態環境的影響程度。(5)目前國內較先進的清淤技術是環保清淤及固化一體化技術，該技術是將淤泥吸取、淤泥連續固化和余水循環處理的設計理念串聯起來，形成一個整體，特別適用于土地資源緊缺地區的河湖清淤工程施工。該技術已在太湖貢湖、揚州城市河道、廣州城市河道及海口市城區河道等清淤工程中得到廣泛應用，且清淤效果良好。三、環保清淤泥固化工藝流程及技術要點城市河湖淤泥的固化處理包括：底泥疏挖、輸送、脫水干化、運輸和處置。針對不同的水體狀況，采取的方案不盡相同。泥清淤工藝既要考慮工程實施中技術上的可行性及經濟上的合理性，又要滿足環境保護的要求，在實施過程中不造成二次污染。綜合目前國內已有的清淤疏浚設備和開發的大流量機械脫水設備，根據城市河道清淤工程的特點，采用如下圖所示的整體工藝方案。清污（清淤）是綜合整治規劃的重要組成部分。國內長期采用挖掘和圍堰干化的方法清淤脫水，造成比較嚴重的二次污染。國外有快速脫水技術，但是不適合國內大流量處場合。本技術就是針對國內這個主要矛盾，結合纖毛帶式濃縮脫水設備，開發出一套完整的清淤機械脫水解決方案和相關設備。該套設備具有國家發明專利證書。相關的發明專利證書詳見施工設備配置。在此以海口美舍河清淤工程為清淤示范工程，主要內容是通過高效環保的方式清除河道淤積的底泥，并配合適宜的技術方法，將淤泥處理處置達到填埋標準。為今后的清淤及淤泥處理積累經驗。針對美舍河的現場情況，清淤采用絞吸式挖泥船開挖并泵送到岸上，然后淤泥處理采用岸上快速干化站方案。具體包括：河底淤泥疏挖、輸送、快速干化、脫水淤泥轉運等。由絞吸式船泵組泵送上來的泥漿通過管道輸送到岸上的移動式快速干化站。移動式快速干化站由垃圾分揀設備、淤泥濃縮設備、脫水設備、加藥設備以及干淤泥輸送設備等組成。清淤及淤泥干化固結程序如下圖2所示：四、針對性的淤泥快速脫水固化處理方案根據海口市供排水水質監測站于2014年11月對美舍河河底進行取樣檢測分析，底泥取樣地點為美舍河文明東路東風橋處河段，底泥檢測指標包括含水率、有機物含量、總鉻、總鎳、總汞、總鋅、總鉛、總鎘、總砷以及總銅一共十項指標，具體檢測值見表1：4.1淤泥性質分析和對策美舍河屬于典型的海口感潮河段，流經城市密集生活區，所以此河道的常年沉積淤泥主要受生活污水和少量工業污水污染，又受到海水成分的影響。從檢測情況來看，此河段底泥現狀質量超過海洋沉積物質量標準中第二類質量要求的指標有有機碳、總汞、總鋅和總銅，超標倍數分別為0.97、0.98、0.66、5.88倍。底泥中的重金屬主要以穩定的沉渣物形式存在，離子狀態濃度很低。底泥中含有大量的受到海水影響的腐殖質，根據以往的工程經驗，這類腐殖質的特性對淤泥的脫水有非常大的影響，并且不同的河道腐殖質的性質差別很大，所以必須要經過比較嚴格的淤泥采樣、調理和壓濾測試，才能確定脫水的淤泥調理工藝和實施方案。我們經過為期一周的現場采樣測試。4.1.1采樣采樣方式：（1）采樣點布局原則：從清淤起點海府一橫路0+0開始每100米在同一橫斷面上等距采集2個點，整個清淤河段總共2000米，共40個樣品。另外，在每個排污口附近采樣，共16個。總共采樣點56個。（2）考慮到美舍河的底泥到水面的深度不大，采用自制的錐形淺水采樣器，采樣深度可達到2m，采用水面上對采樣器加壓深入淤泥的方式，可以采集到比較堅硬的底泥，保證采集的樣品與實際施工的淤泥基本一致。4.1.2試驗受海水影響過的腐殖質直接投加絮凝劑，不能形成足夠好的成型特性，雖然絮凝狀況可能會好，但是壓濾性能很差。這種淤泥通常必須改變顆粒的表面性質，對腐殖質膠體解膠后才能投加絮凝劑絮凝。模擬絞吸船絞吸泥漿需要在原狀泥基礎上增加4～10倍的水，為進行嚴格測試，本次測試采用增加4倍水方式進行。本次測試遵循三個原則：（1）為保證淤泥性質在實驗保存過程中不發生變化，淤泥調理絮凝及脫水工藝試驗采取現場進行的方式。（2）采用容易大量采購的鋁鹽、鐵鹽、鈣鎂鹽、表面活性劑及樹脂解膠劑等進行改性測試。（3）另外，處理藥劑必須所有施工段統一配方，避免因采購問題造成工期的不確定。4.1.3結論經過56個樣品分析測試，經過正交設計優選，采用鐵鹽和樹脂解膠聯合作用對淤泥改性，然后投加中等離子度高分子絮凝劑，可以達到非常理想的效果，可采用同一種配方施工，淤泥的成形特性、藥劑投加量也可以達到最佳效果（脫水淤泥試驗平均含水率40.5%），同時可以獲得比較高的設備運行效率。4.2（SPER）淤泥快速脫水固化處理工藝改革開放30多年來，中國內地注重經濟發展，忽視了環境保護，使得曾經養育了人民的縱橫交錯的水網受納了大量的工業廢水和生活污水，河道和湖泊的水質嚴重惡化，多數河（湖）水變黑發臭，魚蝦不生。河（湖）水質污染嚴重影響著城市居民的生存環境和阻礙了地區經濟可持續發展和現代化建設進程。因此，河道和湖泊的綜合整治已經到了刻不容緩的地步。清污（清淤）是綜合整治規劃的重要組成部分。國內長期采用挖掘和圍堰干化的方法清淤脫水，造成比較嚴重的二次污染。國外有快速脫水技術，但是不適合國內大流量處場合。本技術就是針對國內這個主要矛盾，結合纖毛帶式濃縮脫水設備，開發出一套完整的清淤機械脫水解決方案和相關設備。淤泥處理的關鍵就是脫水，傳統方法是在一大片空地上設置圍堰讓淤泥自然風干，但這種方式的脫水周期長，會讓周邊空氣變得惡臭難忍，而且要占用大量土地資源。現采用新技術變淤泥為“餅”，清淤機器開動后，淤泥第一步先通過管道泵送上岸進行垃圾分篩，第二步進行砂石分離，然后就進入關鍵的泥漿壓縮平臺對淤泥進行脫水處理，最后被壓縮的泥餅堆放在岸邊等待外運。這套設備的核心技術就是淤泥濃縮機，由一個金屬滾筒碾壓輸送進機器的淤泥。“就像磨豆漿一樣，把淤泥中的水分擠壓出去，經過脫水后的淤泥體積可減少70%”。壓縮處理后的淤泥已經風干成餅，值得一提的是，這種處理方式壓縮的淤泥沒有臭味，而且不容易松散。這些干泥可以作為綠化用土，從而實現淤泥的資源化利用。由絞吸船上的泥漿泵吸入的底泥含水率約90%，吸入的泥漿中含有大量的砂石和垃圾。為了減少砂石和垃圾對后續脫水機濾帶的損傷，先將垃圾和大的石塊分離出泥漿，除砂和垃圾后的泥水先進入儲漿池緩沖，再由儲漿池的污泥泵泵送至泥漿濃縮平臺。泥水通過調理劑的改性和絮凝劑的凝聚作用，凝結成大的絮狀物，通過濃縮設備，泥漿中的大部分水被過濾出去，濃縮的淤泥直接進入后續脫水設備，過濾的清水排放，部分回用于清洗濾帶和溶解藥劑。濃縮后的淤泥經過脫水設備的臥式絮凝裝置進一步絮凝，形成易脫水的絮凝體，在過濾網帶的作用下，污泥被壓成含水率小于50%的泥餅。壓濾出的水回到前級儲泥池，脫水泥餅由傳送帶輸送至緊隨的運輸設備外運。此過程可將從河道泵送上來的垃圾砂石、淤泥以及清水做徹底的分離。本方案與目前國內較流行的圍堰脫水方式相比，具有以下特點：（1）占地少，處理能力為100m3/h水下方的機械脫水系統，占地僅200m2。（2）低能耗，100m3/h處理設備總裝機功率60kw，實際運行功率20～30kw左右。（3）脫水周期短。從淤泥泵送進入系統到出泥餅，大約需要3~5分鐘。（4）對環境影響小，帶水清淤沒有臭味。脫水過程可除去淤泥中的臭味。（5）垃圾、砂石及淤泥分離，方便于后續的淤泥資源化利用。4.3機械脫水設備關鍵技術本工藝的關鍵單元設備——污泥脫水機、濃縮機是在使用特制的纖毛濾布的基礎上實現了小型化、高效率、高產量、低能耗的獨特的脫水設備。以下簡要介紹其原理和特點。（1）纖毛濾帶脫水過程脫水前：由于基布上有纖毛站立，基布的開孔率大，濾液能順利地大量過濾，且立毛未擠壓前的摩擦系數最大，捕捉污泥量多，且不易漏失。脫水時：過濾壓力增加，使纖毛往同方向平躺，增加基布表面的密度以防止污泥懸浮物滲漏，即使在加壓下，仍能藉由纖毛的毛細管現象，繼續過濾脫水，有效的解決污泥側漏情形。脫水后：除去壓榨污泥后，纖毛會站立立即恢復原狀，泥餅會被彈起完全剝離，泥餅剝離性佳，毛端上污泥殘留少，不易阻塞，清洗水量相對減少。（2）纖毛濾布的特點（a）表面傾斜長毛為一定方向植入，利用毛細管原理，具有優良的過濾水特性，濾速特快。（b）恢復性好，與固形物（SS污泥）的接觸采用點面接觸，所以固形物（SS污泥）不易附著在濾布上，其污泥的剝離性好，污泥與濾帶分開容易，清水的回收率好，對粘性高的污泥其處理效果特別明顯。（c）有優異的耐油性及耐藥性，纖維結少，不容易受污。（d）因濾過性非常好，最適合濃縮用。（e）因為尺寸穩定，過濾毯不會因伸展及收縮而發生皺褶，行走穩定。（f）因交接部分是用可拆分結構的方式加工，所以濾布更換方便。（g）濾布的壽命在一般的使用情況下，為8000小時以上。（3）纖毛帶式污泥脫水機總體性能。（a）濾帶底網的空隙是常規濾帶的數倍大，濾液可更快的通過，并且易于清洗。（b）濾帶表面的方向性纖維特有的毛細現象，大幅度提高擠壓脫水效率。（c）濾帶表面的纖毛可有效地阻止污泥流失，極大減輕擠壓時側溢現象。（d）污泥不粘濾布，易于剝落，可減少清洗用水量。（e）重力濃縮效果好，可縮短重力濃縮區，設備結構簡單，維護容易。（f）采用光電檢測，機械糾偏，把噪音和震動降到最低。（g）電耗、水耗低。4.4淤泥處理施工圖片五、環保清淤泥固化技術工程應用效果對于清淤后的固化淤泥，我們應對其重金屬及有害物質的穩定性；同時還應對其浸出液毒性進行檢測，檢測項目包括浸出液的鉛、鍋、總鉻、銅、鋅、鎳、鋇、被、銀、砷、汞、硒、六價鉻、氰化物、氟化物、烷基汞等共16項指標。檢測結果如表3所示。檢測結果表明，固化后25d及以上淤泥總鎘(Cd)、總汞(Hg)、總鉛(Pb)、總鉻(Cr)、總砷(As)、總銅(Cu>、總鋅(zn)、總鎳(Ni),總硼(B),總氰化物,揮發酚,礦物油,可吸附有機鹵化物、多氯聯苯(PCBs),苯并(a)芘，二惡英類等指標均符合《城