一種排水管渠污泥處理新技術

林茂鋒，陳益人，王宏，孫浩

（三川德青科技有限公司，湖北 武漢 430000）

1 技術背景

排水管渠污泥是指沉積在排水管渠內的泥砂和其他物料的總稱，可能包含隨城鎮污廢水、雨水等輸送過程沉積的顆粒物與雜質，也可能包含無序排入的生活垃圾、建筑垃圾、餐飲垃圾等。有些地域也稱之為通溝污泥、下水道污泥、管網污泥。傳統的管渠污泥處理方式是晾曬后運至垃圾填埋場填埋。但晾曬過程中污泥對土壤、水體、空氣的污染，運輸過程中污泥的跑、冒、滴漏等情況將不可避免的對環境造成影響。而且，隨著城市用地的日益緊張，晾曬場地及填埋場地的審批也越來越難，大量的管渠污泥將面臨無路可去的窘境。

2 處理原則

管渠污泥屬于固體廢棄物的一種，20世紀80年代我國提出了對固體廢物的控制污染采取“無害化”、“減量化”、“資源化”的原則。無害化原則：將固體廢物經過處理使其達到不影響人類健康，不污染周邊環境的目的。如垃圾的焚燒、堆肥、糞便的厭氧發酵等都符合無害化原則。減量化原則：是指在生產、流通和使用環節減少廢物產生，以及采用適當措施使廢物量減少（含體積和重量）的過程。如焚燒處理后固體廢棄物的體積減少、污泥脫水處理后固體廢棄物體積的減少等。資源化原則：對固體廢棄物施以適當的處理技術從中回收有用的物質和能源。如建筑垃圾中鋼材的回收等。

3 污水處理廠污泥與管渠污泥的差異

污泥處理技術的研究目前主要集中在市政污水處理廠污泥，對于管渠清掏污泥的處理技術的研究不足。管渠清掏污泥的成分與市政污水處理廠污泥差異很大，污水處理廠污泥的處理工藝無法運用于管渠污泥處理領域。城鎮排水管渠是城鎮雨水徑流及人類活動排放的主要收納者，隨著污水的流動，易沉固體物質在排水管渠的各個環節逐漸沉積，這些沉積物質就構成了管渠污泥，其余固體則最終進入污水處理廠。通常越靠近管渠末端即污水處理廠，沉淀物就越細，總體來說，污水處理廠沉砂池之前的污泥成分與管渠污泥相近，但在顆粒上尺寸要小。初沉池由于主要用于去除懸浮固體中的可沉固體物質，故污泥成分相對于沉砂池已經產生了很大的變化。后續的二沉池、化學沉淀池則是通過生物、化學方式得到的污泥，這種污泥無機物比重低、含水率高，性狀與管渠沉積污泥差異很大。

表1是市政管渠及污水處理廠各主要環節產生的污泥情況描述。

表1 市政管渠及污水處理廠的污泥成分及特征

鑒于管渠污泥成分與污水處理廠污泥的差異，污水處理廠污泥的處理手段無法適用與管渠污泥。

4 管渠污泥之間的成分差異

排水管網主要分為雨水管網、污水管網及雨污合流管網，其中雨水管網沉積物成分比較簡單，主要來自于地表徑流攜帶的固體物質，通常以泥、砂、石等無機物質為主。對于污水管網及雨污合流管網的沉積物質則相對復雜，具有較為明顯的區域特征，餐飲區域的污泥除了含有砂、石等無機物質外，通常含油量多、有機物含量高、餐飲垃圾較多；城市主干道附近污泥通常砂石較多；居民區的污泥通常有機質含量較高、生活垃圾等較多。

我司在湖南省常德市四個不同區域進行取樣檢測分析，分別是城區餐館附近的污水管網、常德經濟開發區污水管網、常德江北城區主干網、江南城區污水管網，檢測數據如表2。

從以上數據可以看出不同區域的管渠污泥顆粒構成、有機物含量有很大的差異，各區域的污泥有各自的特點。

主干道污泥中+0．076mm粒級以上的固體占90%以上，各粒級有機物含量均較低，符合以砂石為主的特征。

餐飲區管網污泥有機物含量很高，主要原因就是餐飲區的排放物中油脂及其他食物殘渣偏多。

污水管網由于收納了較多的人類活動的無序排放，+20mm粒級以上的含有較多的以有機物為主的生活垃圾，同時-0．076mm粒級的顆粒中的有機質含量也較高。

5 管渠污泥處理技術路線

固廢處理一般需將其按性質分類，經預處理過程，達到能進一步處理的要求，然后根據其組成及現有的條件或新開發的技術分別采取化學處理、焚燒處理、熱解處理、固化處理、生活處理等技術過程，回收其中的能源和資源，達到安全化后再進行最終處置。管渠污泥由于組成復雜，成分波動性大，采用單一的處理技術存在難度。可以考慮按照上述方式，先將污泥中的不同成分盡可能分開，得到相對成分單一的物質，然后再分別對各單一物質有針對性的處理處置。

從組成成分分類，管渠污泥中固體物質主要分為有機物及無機物兩類，其中有機物多為生活垃圾、餐飲垃圾、動物尸體、植物枝葉等。無機物多為砂、石、泥等，也可能含有少量金屬、玻璃等成分。有機物與無機物的密度存在差異。

從粒徑分類，管渠污泥中20mm以上成分隨機性大，可能含有石塊、瓶瓶罐罐、塑料袋、破布、動物尸體、鐵絲、編織袋、植物枝葉等，2．8～20mm粒徑范圍的成分則是石塊、小塑料片、布片、秸稈等，0．076～2．8mm的主要成分是砂、小秸稈及其他輕質的微小物質，小于0．076mm的主要是含有有機質的泥及粉細砂等。

在GBT14684《建設用砂》標準中，對砂的粒徑定義是 0．075～4．75mm，在 GBT14685《建設用卵石碎石》中，對卵石碎石的粒徑定義是＞4．75mm。從表2顆粒分析數據可以看出，主干道污泥中0．076～20mm的砂石的占比達到了75%，其余位置污泥的比例也在30%～40%。從資源化角度來看，砂、石的可利用場合最多，因此提取污泥中的砂石具有較大的價值。

綜合以上特征，我司對于管渠污泥的處理采取了以下技術路線（見圖1）。

結合以上技術路線，細化設計，我司提出了以下工藝路線（見圖2）。

首先對管渠污泥進行清洗，通過專用的清洗分離設備進行，通過此過程，大顆粒雜物上附著的泥、砂及其他污染物可被剝離，通過清洗分離設備前端的篩分機構，較為干凈的大顆粒雜物被篩分出來。此部分雜物成分隨機性大，資源化利用經濟性不高，通常按照生活垃圾處理。前過程的篩分機構篩下物經過分級篩分級，分級篩的篩上物為中粒徑雜物，對中粒徑雜物采用專用的重力分選機將重質無機物和輕質雜物分開，其中重質無機物絕大部分為石塊，輕質雜物絕大部分為有機物，兩者經脫水篩脫水后輸出。分級篩的篩下漿液經水力旋流器固液分離，旋流器底流漿液進入洗滌裝置，通過洗滌，漿液中的無機物顆粒表面附著物被分離，洗滌后的漿液經有機物無機物分離機將重質無機物與和輕質雜物分開，其中重質無機物絕大部分為砂，輕質雜物主要為微小秸稈、塑料片、樹葉碎片等，兩者經脫水篩脫水后輸出。

表2

圖1

圖2

上述過程中脫水篩脫出的水及旋流器的溢流進入絮凝沉淀裝置，沉淀物經壓濾系統壓濾產出泥餅，其余的清水外排。

6 處理效果

經過以上過程的處理，管渠污泥的產物情況如表3。產物中石塊及砂可以作為溝槽回填材料、免燒磚材料，輕質雜物可以送至垃圾發電廠作為發電原料，亦可通過干餾工藝獲得可燃氣及碳粉。

7 資源化處理

以上的工藝過程將管渠污泥中的固體成分分成了幾個大的類別，產物中砂和石塊已經可以直接資源化利用。在綜合考慮經濟性的情況下，其余產物也可進一步進行資源化利用，大粒徑雜物可考慮通過風選、磁選、破碎等手段將其中的輕質雜物、重質無機物、金屬雜物分離開來，產物進行進一步利用；石塊可通過磁選、破碎、清洗等手段并經過級配處理后按照建設用卵石、碎石標準進行資源化利用；砂可以經過洗砂、級配處理后按照建設用砂標準進行資源化利用；泥餅可以考慮在適當添加固化劑的情況下用于園林用土或者工程用土。

本文所述工藝系國家水體污染控制與治理科技重大專項“城市水污染控制與水環境綜合整治技術研究與示范”主題、“城市排水管渠數字化診斷、清淤設備及修復材料產業化”項目的研究內容，本工藝過程及設備是管渠污泥處理技術的一大革新，能夠實現管渠污泥的“減量化”、“無害化”、“資源化”，從而提供一種解決管渠污泥處理處置困境的途徑。

表3 產物情況說明