清淤河道淤泥治理的系統優化

余任镕，黃敏怡，張鑫清，謝智浩，朱豪成，林潔麗

（佛山科學技術學院化學工程系，廣東 佛山 528000）

改革開發以來，江河湖泊，尤其是城市內河涌和湖泊，積累了大量的生活及工業污染物，發達城市幾乎很難找到優質水體。2015年2月國務院發布“水十條”，國內開始大規模開展水體綜合治理行動。2018年10月，住房和城鄉建設部、生態環境部聯合發布的《城市黑臭水體治理攻堅戰實施方案》已經明確用3年時間使城市黑臭水體治理明顯見效，讓人民群眾擁有更多的獲得感和幸福感。2018年廣東省發布的《廣東省城鎮生活污水垃圾處理及城市建成區黑臭水體整治“三年攻堅”行動方案（2018-2020）》，要求到2020年全省要消除95%城市黑臭水體?？紤]到水體的長期凈化效果，整治黑臭水體首充之務是清除長期沉積的淤泥。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重點和難點［1］。國內開展的河道清淤工程中，逐步開始大規模采用機械脫水固化等穩定化技術，但是工藝技術發展緩慢，尚欠缺能夠適應國內工程需求的技術設備。歐美國家開展這方面的工作較早，但是發達國家河湖治理的周期長，其廣泛采用的工藝及設備不適合國內的高產量需求。目前公開的河湖淤泥快速穩定化技術設備還存在許多需要優化的技術環節［2-4］。本文秉承清潔生產思想，全面優化河道淤泥快速穩定化系統，力求滿足技術產品生命周期內的高效低成本目標和施工過程中的集約化處理要求。

1 整體系統布局

治理清淤河道淤泥可以分成五個單元，如圖1所示。

圖1 河道淤泥治理工藝單元

輸入單元、分揀單元、調理濃縮單元、絮凝脫水單元和輸出單元，它們之間關系經優化，形成圖2所示的治理系統優化布局。M系列是設備，按序號分別為垃圾分揀機、除沙機、緩沖水箱、濃縮塔、調理絮凝槽、纖毛帶式濃縮機、臥式絮凝槽、纖毛污泥脫水機。L系列是攪拌泡藥桶，L1是小型罐體，L2是較大體積的罐體。P系列是泵，按序號分別為螺桿泵、隔膜式計量泵、潛水排污泵、補水泵自吸泵、清洗泵、藥劑補水泵、淤泥進料泵、臥式離心泵共有八種不同類型的泵。該系統減少了濃縮塔使用的泵，比傳統系統［2］減少一半的泵使用數量，因此既降低成本也降能耗。圖2右邊設有兩個池，一個是儲泥池，根據普遍采用的疏浚方式，方便于泥車運送泄泥或者是由泵直接將清淤的河道淤泥泵送儲存。另一個是三級沉淀池，用來儲存濃縮塔的輸出清水，經沉淀達排放標準后再由泵P8泵出排放，底部的沉淀泥渣回流循環到濃縮塔M4。儲泥池的河道淤泥首先經M1進行垃圾分揀和M2沙石分離，垃圾和沙石被單獨收集資源化利用，分離后的淤泥含水率一般是95%，經調理后被泵送到濃縮塔，經濃縮塔后基本可以下降到80%左右。濃縮塔輸出的淤泥再經過絮凝脫水單元M5-M8系列設備進行脫水處理，先經一次絮凝，再通過濃縮機，進入二級絮凝，到達帶式脫水機進行機械脫水。M8設備的輸出淤泥的含水率可以調理到低于50%，輸出清液以及清洗濾帶廢水一起經下渠道回流到分沙揀選設備的輸出槽與淤泥一起被泵送到濃縮塔。整個系統的布局優點是集約化，將淤泥輸入、處理、輸出集中一起，減小占地體積。需要與地面固定承載的只有濃縮塔，其他設備都可以根據現場場地特點進行移動安置。將水路管道和淤泥管道分別設置成簡約連接，減少成本。

圖2 河道淤泥治理系統布局設計

2 管路系統

圖3是對清淤河道淤泥治理的系統優化布局中的管路設計。整個系統的管路可以分為電路、水路、泥路三個。圖3中的細線表示供電管線，其設計滿足標準化，節省電源線成本和電能損耗；粗實線表示淤泥所走的管路，當從低處往高走時需要有泵，從高處往低處走時不需要泵，利用其重力而沿著管道降落移動到下一個處理單元，這樣大大節省成本。圖3的細實線表示水路，分成兩條，一條是污水管道，包括絮凝脫水單元的清洗水和分離水，一條是清水管道，包括圖2的加藥用水和余水排放管線，用于清洗設備和溶解攪拌藥劑，包括濃縮塔的清水輸出。泥路和水路在不同的地方采用不同的閥門，包括碟閥、球閥、閘閥。利用它們不同的特點功能，保證泥水流向的正確分流。

圖3 管路設計

3 總結

清淤疏浚是河道治理的首要工作，本文系統的淤泥輸入設計適用于多樣化的清淤河道方式，優化的系統布局緊湊，水路和泥路一目了然，方便安裝且節省場地和能耗，采用優化工藝實現淤泥脫水成本低效率高目的［5］，使河道淤泥減量化、資源化。