臥螺離心機在城鎮(zhèn)河道底泥處理中的設計與應用
行業(yè)動態(tài)
1 項目背景
1.1 工程概況和要求
工程項目屬于上海浦東新區(qū)一示范工程，所需清淤河道長度500m，河道寬24m，平均水深2.0m，河道中央水深為2.7m。該河道的北面、西面、南面均是居民生活小區(qū)，東面為一城市生活廣場，并緊靠大型超市?？紤]到工程所在地屬于居民集中生活區(qū)域，對工程施工要求較高，尤其對底泥的處理更需要高效的減量化工藝。
1.2 工藝設計存在的困難
（1）城市生活區(qū)的河道清淤工期要求都非常緊，通過泵送或絞吸方式輸送上岸需要處理的底泥量又非常大，必須選用一種高效脫水工藝，以便達到汽車外運的環(huán)保要求。
（2）由于河道所處的位置處于城市居民生活中心，所以清淤工程的環(huán)保要求就相當高，底泥處理過程中要嚴格控制底泥氣味、揚塵及設備噪音，整個施工環(huán)節(jié)都必須做到環(huán)境友好型，避免對環(huán)境造成二次污染。
（3）城鎮(zhèn)河道清淤工程的難題就是場地問題，因為市區(qū)河道幾乎不可能設有消納場地，底泥都必須進行快速脫水運走。所以脫水系統(tǒng)的工藝選型和布置要求也更高了，而且需要適應城鎮(zhèn)河道周邊各種特殊的場地限制。
2 工藝路線
目前河道底泥的處理方法主要有圍堰脫水和機械脫水處理方法，而在城鎮(zhèn)河道清淤施工過程中，根本沒有條件設置消納場地，所以必須采用高效的機械脫水處理方法。
機械脫水處理法主要分為沉降分離法和過濾分離法。過濾分離主要以壓濾為主，應用較多的是板框壓濾、帶式壓濾、環(huán)疊式螺旋壓濾等脫水機，這類脫水設備大多都是敞開式設計，相對大處理量的脫水系統(tǒng)，其占地面積也較大，只能適用于一些郊外大型河道或者對占地和環(huán)境要求不高的清淤項目。沉降分離主要有重力沉降脫水和離心式沉降脫水兩大類，由于重力沉降脫水系統(tǒng)效率低、占地面積大，不能適用于城鎮(zhèn)河道底泥處理；離心式沉降脫水法可24小時連續(xù)進行，其與同處理量的脫水設備相比占地面積更小，并且離心式沉降脫水設備是全封閉設計，現(xiàn)場的衛(wèi)生條件比其他幾種分離設備更有優(yōu)異性，同時在自動化程度和后期運行維護方面也更具有優(yōu)勢。從國外近幾年的發(fā)展趨勢來看，離心式沉降脫水法已經(jīng)逐漸成為污泥處理減量化的主流。
因此，結(jié)合浦東新區(qū)該河道周邊環(huán)境的實際情況，采用以離心式沉降脫水法作為核心的河道底泥處理系統(tǒng)工藝，來解決底泥現(xiàn)場減量化的要求。經(jīng)過離心式沉降脫水后出來固體污泥成型好、不滴水，可以直接裝車外運；濾液一部分作為系統(tǒng)回用水，其余的可以直接排入河道。
3 工藝設計
3.1 取樣底泥的分析
通過對該河道底泥的檢測數(shù)據(jù)分析得知，底泥的重金屬含量較低，完全符合《農(nóng)業(yè)污泥中污染物控制標準》（GB4284-84）的要求，可定性為無毒害底泥，而且磷氮的含量遠高于土壤的背景值，所以進行脫水固化后可直接作為園林綠化用途。由于本項目的底泥中有機物含量較低（一般河道底泥有機物含量超過5%，在脫水后堆放時就容易產(chǎn)生臭味），在整個工藝過程中可以簡化底泥脫水前置系統(tǒng)的除臭工藝。
3.2 工藝設計要求
該工程總共需處理水下方1000m3，工期為3周，通過絞吸篩分后，需要脫水的污泥量大約有5000m3，分離后的清液直接回排至河道中，脫水后污泥含固率可達到50%～60%，通過汽車外運做進一步資源化利用。
3.3 工藝流程
根據(jù)本工程河道的實際情況，先用超聲波測量裝置進行水下探測，以實現(xiàn)對河道底泥斷面進行精準數(shù)據(jù)化管理施工，再采用適用于城市小河道的模塊化浮體環(huán)保絞吸疏浚裝備。根據(jù)探測的河道底泥斷面精準抽吸，河道底泥通過密閉浮管運輸至河岸邊，進入污泥前置預處理裝置進行分級篩分。經(jīng)篩分完的底泥分為6mm以上顆粒、75μm以上粗砂粒、25μm以上中砂粒和20μm以下黏粒四類。其中75μm以上粗粒和25μm以上中粒由于很少含重金屬和有機物，無需脫水固化處理，可以直接用于建筑材料。25μm以下細沙和黏粒再經(jīng)過泵送進入均質(zhì)調(diào)配池，進行檢測底泥濃度變化以便在線實時調(diào)控進泥量。均質(zhì)后的漿液與配置好的絮凝劑經(jīng)進料（藥）泵送到離心脫水系統(tǒng)中，進行離心脫水處理，根據(jù)項目處理總量及工期要求，選用LW350型移動式臥螺離心機設備。通常進入離心脫水系統(tǒng)的污泥含固率控制在5%～15%，經(jīng)脫水后的污泥含固率可以達到55%以上，由無軸螺旋輸送機運至污泥收納箱內(nèi)，由汽車外運。濾液一部分送回至篩分設備配水管中，用于下一次的配水工序，其余濾液則作為尾水回排至河道。
3.4 系統(tǒng)優(yōu)化設計
疏浚清淤施工中的底泥處理工藝系統(tǒng)，由于受施工場地條件限制、操作人員素質(zhì)參差不齊以及單體設備因工藝參數(shù)運行不穩(wěn)定而導致故障和停工等各種因素影響，需要對系統(tǒng)進行更優(yōu)化設計來適應現(xiàn)場實際情況。
（1）整個脫水工藝過程中，實現(xiàn)污泥輸送及分離的密閉式設計，尤其脫水機主體固相出口與無軸螺旋輸送機要實現(xiàn)密閉連接，并且無軸螺旋輸送機的蓋板加以密封條，來進一步減少泥餅氣味擴散。
（2）主體分離設備采用了降噪音的技術(shù)處理，較傳統(tǒng)離心機一米處85分貝的標準，降低到80分貝以下，并把所有脫水系統(tǒng)設備實現(xiàn)撬裝化設計，全部安裝于標準的集裝箱內(nèi)，以便于運輸與安裝使用。
（3）控制采取全自動運行設計，簡化脫水單元的操作流程，實現(xiàn)整體系統(tǒng)的“一鍵啟?！薄耙绘I通料”等功能，減少操作人員數(shù)量。
（4）在系統(tǒng)前置的預處理單元，設置多個采樣點和檢測點，實時檢測系統(tǒng)底泥的處理情況，以及均質(zhì)調(diào)配池液位、濃度等相關(guān)參數(shù)，及時反饋至脫水機系統(tǒng)，通過調(diào)整脫水機的差速和處理量來應對系統(tǒng)出現(xiàn)的底泥濃度變化。
（5）整個系統(tǒng)分模塊化連鎖設計，針對清淤工程主要分成3個獨立模塊（絞吸和泵送、篩分、脫水），各自獨立模塊中系統(tǒng)運行均可實現(xiàn)連鎖反應，獨立模塊相互之間均有設置延時連鎖控制，這樣設計是為了減少整個系統(tǒng)的停工率，提高施工過程中處理特殊情況的應變能力。
（6）清淤工地現(xiàn)場一般都會與外部管網(wǎng)隔絕，進水、出水都不便，為保證水量和水壓而設計了回用水系統(tǒng)，供給系統(tǒng)本身PAC和PAM絮凝劑投配系統(tǒng)，剩余水量可作中水回用或者直接外排到主河道中。
4 系統(tǒng)運行情況和處理效果
脫水系統(tǒng)通過3周時間運行（可實現(xiàn)24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)），河道底泥基本處理完畢，經(jīng)超聲波探測，平均泥層厚度1cm。臥螺離心機運用于該城鎮(zhèn)河道底泥的脫水處理中，其固渣含固率55%以上，濾液回排至河道。
5 結(jié)語
城鎮(zhèn)河道底泥處理工藝中選用臥螺離心機作為主要脫水設備，有其因地制宜的特殊要求，適用于類似本文中的一些城市河道，尤其施工對效率、占地和環(huán)境要求非常高的河道。根據(jù)此項目實施情況，該系統(tǒng)體現(xiàn)出主要的優(yōu)勢：
（1）集成化程度高，各工藝單元模塊化設置，現(xiàn)場安裝施工簡便。
（2）利用垂直空間，占地面積小。
（3）對周邊環(huán)境影響小，噪音控制采用消聲措施，固液分離過程全封閉式作業(yè)方式。
（4）運行作業(yè)連續(xù)，處理效率高。
（5）操作簡易，自動化程度高。
臥螺離心機在河道底泥處理的應用中，目前主要受限于設備的初期投資和相對較高的能耗，所以在今后的臥螺離心機優(yōu)化設計過程中，需要針對底泥的主要特點進行優(yōu)化設計離心機螺旋、轉(zhuǎn)鼓和差速系統(tǒng)，以更高效的處理能力來實現(xiàn)更大的經(jīng)濟效益。
