臥螺離心機在城鎮河道底泥處理中的設計與應用

阮智偉

（上海市離心機械研究所有限公司，200231，上海）

臥螺離心機在城鎮河道底泥處理中的設計與應用

阮智偉

（上海市離心機械研究所有限公司，200231，上海）

隨著城市的發展，城鎮河道清淤的施工要求越來越高，城鎮居民對清淤所產生的環境影響也更加關注。黑臭河道底泥在處理固化和轉運過程中產生的臭味、揚塵、噪音等問題，是城鎮河道清淤過程中需要面對并要解決的。臥螺離心機在底泥處理過程中有效解決了城鎮河道底泥的脫水干化問題，使底泥處理實現高效、環保、無二次污染。脫水干化完的底泥最終外運，根據底泥的污染程度選擇不同的工藝進行處置，最終實現資源化利用。

河道清淤；臥螺離心機；河道底泥；脫水干化

一、項目背景

1.工程概況和要求

工程項目屬于上海浦東新區一示范工程，所需清淤河道長度500m，河道寬24m，平均水深2.0m，河道中央最深水深為2.7m。該河道的北面、西面、南面均是居民生活小區，東面為一城市生活廣場，并緊靠大型超市。考慮到工程所在地屬于居民集中生活區域，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。

2.工藝設計存在的困難

①城市生活區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，整個施工環節都必須做到環境友好型，避免對環境造成二次污染。

③城鎮河道清淤工程最大的難題就是場地問題，因為市區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。所以脫水系統的工藝選型和布置要求也更高了，而且需要適應城鎮河道周邊各種特殊的場地限制。

二、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，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境要求不高的淸淤項目。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效率低、占地面積大，不能適用于城鎮河道底泥處理；離心式沉降脫水法可24小時連續進行，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，現場的衛生條件比其他幾種分離設備更有優異性，同時在自動化程度和后期運行維護方面也更具其優勢。從國外近幾年的發展趨勢來看，離心式沉降脫水法已經逐漸成為污泥處理減量化的主流。

因此，結合浦東新區該河道周邊環境的實際情況，采用以離心式沉降脫水法作為核心的河道底泥處理系統工藝，來解決底泥現場減量化的要求。經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回用水，其余的可以直接排入河道。

三、工藝設計

1.取樣底泥的分析

通過對該河道底泥的檢測數據分析得知，底泥的重金屬含量較低，完全符合《農業污泥中污染物控制標準》（GB 4284—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生臭味），在整個工藝過程中可以簡化底泥脫水前置系統的除臭工藝。

表3 臥螺離心機的運行參數

2.工藝設計要求

該工程總共需處理水下方1 000 m3，工期為3周，通過絞吸篩分后，需要脫水的污泥量大約有5 000m3，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.工藝流程

根據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，以實現對河道底泥斷面進行精準數據化管理施工，再采用適用于城市小河道的模塊化浮體環保絞吸疏浚裝備。根據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。經篩分完的底泥分為6mm以上顆粒、75 um以上粗砂粒、25 um以上中砂粒和20 um以下黏粒四類，其中75 um以上粗粒和25 um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；25 um以下細沙和黏粒再經過泵送進入均質調配池，進行檢測底泥濃度變化以便在線實時調控進泥量；均質后的漿液與配置好的絮凝劑經進料（藥）泵送到離心脫水系統中，進行離心脫水處理，根據項目處理總量及工期要求，選用C3型移動式臥螺離心機設備（相對應型號為LW350）；通常進入離心脫水系統的污泥含固率控制在5%～15%，經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，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。

4.系統優化設計

疏浚淸淤施工中的底泥處理工藝系統，由于受施工場地條件限制、操作人員素質參差不齊以及單體設備因工藝參數運行不穩定而導致故障和停工等各種因素影響，需要對系統進行更優化設計來適應現場實際情況。

①整個脫水工藝過程中，最大化地實現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處理，較比傳統離心機一米處85分貝的標準，降低到80分貝以下，并把所有脫水系統設備實現撬裝化設計，全部安裝于標準的集裝箱內，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，實現整體系統的“一鍵啟停”“一鍵通料”等功能，減少操作人員數量。

④在系統前置的預處理單元，設置多個采樣點和檢測點，實時檢測系統底泥的處理情況，以及均質調配池液位、濃度等相關參數，及時反饋至脫水機系統，通過調整脫水機的差速和處理量來應對系統出現的底泥濃度變化。

⑤整個系統分模塊化連鎖設計，針對淸淤工程主要分成3個獨立模塊（絞吸和泵送、篩分、脫水），各自獨立模塊中系統運行均可實現連鎖反應，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清淤工地現場一般都會與外部管網隔絕，進水、出水都不便，為保證水量和水壓而設計了回用水系統，供給系統自身PAC和PAM絮凝劑投配系統，剩余水量可作中水回用或者直接外排到主河道中。

四、系統運行情況和處理效果

脫水系統通過3周時間運行（可實現24小時連續運轉），河道底泥基本處理完畢，經超聲波探測，平均泥層厚度1 cm。選取該項目某一天的離心機主要運行參數，見表1。

臥螺離心機運用于該城鎮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。

五、結語

城鎮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、占地和環境要求非常高的河道。根據此項目實施情況，該系統體現出主要的優勢：①集成化程度高，各工藝單元模塊化設置，現場安裝施工簡便。②利用垂直空間，占地面積小。③對周邊環境影響小，噪音控制采用消聲措施，固液分離過程全封閉式作業方式。④運行作業連續，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化設計過程中，需要針對底泥的主要特點進行優化設計離心機螺旋、轉鼓和差速系統，以更高效的處理能力來實現更大的經濟效益。

[1]包建平,朱偉,閔佳華.中小河道治理中的清淤及淤泥處理技術[J].水資源保護,2015(1).

[2]杜河清,曹健,張鵬.環保清淤系統與底泥機械脫水設備研發[J].人民珠江,2009(3).

責任編輯 張金慧

Design and utilization of decanter centrifuge for treatment of bottommud in urban river courses//

Ruan Zhiwei

Along with development of cities,a higher requirement has been placed on river course training and more concern has been paid by urban residents on its influence to the environment.During the treatment of black and stink river,more consideration needs to be given to smell,dust and noises in the process of solidification and transportation of bottom mud.It is wise to use decanter centrifuges for dewatering and drying bottom mud in urban river courses,which is highly-efficient and environment-friendly and has no secondary pollution.The dried mud can be used as resources thanks to the application of various technologies which can be applied based on intensity of pollution.

river dredging;decanter centrifuge;bottom mud of river course;dewatering and drying

TV53+5

B

1000-1123（2016）22-0031-02

2016-09-19

阮智偉，工程師，副總經理。