整體提高蘇州市古城區河道淤泥固化泥含固率的研究與實踐

(江蘇賽富項目管理有限公司，江蘇 蘇州 215300)

1 工程概況

蘇州市中心城區清水工程——清淤貫通2017年河道清淤工程位于蘇州市姑蘇區，工程范圍包括外城河、西塘河以西、里雙河以北、321國道以南、京杭大運河以東區域，共21條河道清淤及淤泥固化。

隨著河道清水、活水暢流清淤工作的推進及城市的發展和建設，蘇州地區淤泥的堆泥場越來越少。為有效破解河道淤泥堆放難、處置難等問題，本工程設計采取淤泥固化(減量化)處理方案，通過將淤泥、泥漿脫水固結，實現泥水分離，脫去泥漿中的自由水，形成泥餅。結合蘇州古城區淤泥成分的實際情況，要求河道淤泥固化后泥餅含固率為60%。

2 淤泥脫水機選擇

淤泥固化是影響工程質量和工期的關鍵，固化泥餅的質量直接取決于固化機械的性能。目前國內淤泥脫水機的常用機型有離心式、板框式和濾帶式。

針對工程重點和難點，施工前對蘇州市周邊率先實施淤泥固化的不同地區工程進行實地考察，通過對上述3種脫水機械生產過程的現場調查，離心式和濾帶式脫水機生產的泥餅含水率明顯高于板框式壓濾機，暫不考慮采用。但從板框式壓濾機現場調查發現，淤泥固化泥餅的含固率整體水平遠遠達不到本工程的設計要求。因此，為確保工程項目保質保量按期完成，需提高河道淤泥固化泥餅含固率的整體水平。

3 影響泥餅含固率的問題癥結

在本工程初始生產固化階段，通過現狀調查：板框式壓濾機固化泥餅含固率≥60%的僅占85%。經過對當前泥餅含固率不穩定現象進行深入調查，發現影響當前泥餅含固率不合格的主要問題是泥水分離效果差、壓濾時間控制不準、濾布堵塞、板框周邊密封不嚴以及濾板流道不暢通等。通過進一步統計、分析，發現影響當前泥餅含固率不合格的主要問題癥結是“泥水分離效果差”以及“壓濾時間控制不準”， 見表1、圖1。

表1 固化泥餅含固率不合格問題癥結調查

圖1 固化泥餅含固率不合格問題癥結排列圖

4 問題成因

4.1 含固率影響因素

遵循5M1E原則，圍繞造成“泥水分離效果差”以及“壓濾時間控制不準”這兩個問題的各個因素進行分析，造成泥水分離效果差的影響因素是藥劑量與泥漿量不匹配、作業人員操作技能差、泥漿中含有大量固體雜物、冬期生產措施不到位、泥漿濃度不穩定、現場試驗不達標、不按操作工藝執行等；造成壓濾時間控制不準的影響因素是不按操作工藝執行、作業人員操作技能差等。經過徹底分析，得到12項末端因素，即缺乏上崗前技能培訓、未按要求進行技術交底、未達到尾水量標準即卸泥餅、未達到進泥壓力標準即卸泥餅、泥漿藥劑匹配試驗少、計量儀器器具簡陋、吸泥裝置運行效率低下、冬期生產措施不到位、泥漿中含大量固體雜物、藥劑使用品種不正確、藥劑過期失效、藥劑投加量未按設計執行，見圖2。

4.2 含固率要因確認

根據要因確認的工作流程，小組成員對上述原因分析關聯圖中的12項末端因素制定了要因確認計劃表，并按計劃逐一進行確認。要因確認過程如下：

a.通過對項目部資料的檢查，有真實、完整、有效的作業人員技能培訓與考核記錄，化驗人員均持證上崗，缺乏上崗前技能培訓不是要因。

b.通過對項目部資料的檢查，有真實、完整、有效的作業人員班前技術交底記錄，交底內容詳實、有針對性，未按要求進行技術交底不是要因。

c.對照工藝內容，現場檢查卸泥餅時作業人員僅憑感覺和經驗即停機卸泥餅，導致多臺壓濾機生產的泥餅含水率超標，尾水排放不符合工藝標準要求，未達到尾水量標準即卸泥餅對問題癥結的影響很大，是要因。

d.對照工藝內容，現場檢查，經檢查，在板框式壓濾機生產過程中，卸泥餅時進泥壓力均符合工藝標準的要求，未達到進泥壓力標準即卸泥餅不是要因。

圖2 原因分析關聯

e.通過查看實驗室試驗記錄，每批次泥漿進場均及時進行泥漿藥劑匹配試驗設計，淤泥進場記錄與試驗記錄完整，泥漿藥劑匹配試驗批次一致，泥漿藥劑匹配試驗少不是要因。

f.現場檢查實驗室及投藥間的藥劑儀器和工器具，藥劑投放計量儀器、工器具型號、規格、數量均滿足生產試驗要求，藥劑計量儀器、器具簡陋不是要因。

g.檢查吸泥工藝及吸泥裝置行駛記錄，吸泥漿工藝、吸泥裝置行駛路線均不滿足工藝設計要求，僅依賴潛水泥漿泵吸泥，儲泥池底部淤泥板結嚴重，而且有增大趨勢。吸泥裝置行駛路線不科學，導致儲泥池底部淤泥高低不均勻。吸泥裝置運行效率低下對問題癥結的影響很大，是要因。

h.檢查生產工藝及工藝措施實施記錄，具備合理的冬季生產工藝，工藝措施滿足設計要求，冬期生產工藝措施不到位不是要因。

i.通過查看，現場泥漿過濾設備過于簡單，僅能過濾一些生活垃圾，已導致多臺柱塞泵因大塊固體垃圾堵塞而停機，儲泥沉淀池中存在大塊固體雜物，泥漿中含大量固體雜物對問題癥結的影響很大，是要因。

j.對照淤泥進場記錄，檢查實驗室淤泥藥劑匹配試驗設計記錄，現場藥劑單一，無法根據不同泥漿選擇不同藥劑進行試驗設計，而且藥劑淤泥匹配試驗沒有按不同劑量分別試驗對比，選定最佳設計參數，大多數情況僅做一次試驗。藥劑使用品種不正確，匹配試驗沒有按不同泥漿、不同劑量分別對比試驗，對問題癥結的影響很大，是要因。

k.對現場儲存的藥劑及進場記錄、合格證等進行檢查，經核查均在有效期內，滿足工藝標準要求，藥劑過期失效不是要因。

l.檢查藥劑投加量、投加順序記錄，藥劑投加量符合試驗設計要求，且投加順序正確。藥劑投加量未按試驗設計劑量執行不是要因。

根據上述要因確認情況，最終確定要因有4個：?未達到尾水量標準即卸泥餅；?吸泥裝置運行效率低下；?泥漿中含大量固體雜物；?藥劑使用品種不正確。

5 問題對策

5.1 提出問題對策

針對找出的4個要因，通過制定相應的對策及可行的措施，達到活動目標。制定的具體對策及措施如下：

a.通過安裝尾水流量計，準確測量尾水最后出水量，以控制泥餅含水量，解決未達到尾水量標準即卸泥餅的問題。采取的措施是通過流量計方案比選，選擇經濟、適用的流量計，使尾水最后出水量達到設計要求。

b.通過制定合理的吸泥裝置和吸泥工藝，合理布置吸泥裝置行駛路線，解決吸泥裝置運行效率低下的問題。采取的措施是制定合理的吸泥工藝，選擇高效率吸泥裝置，制定合理的吸泥路線，達到吸泥均勻、不留死角、池底基本平整的目的。

c.通過在儲泥池泥漿進水口增加泥漿過濾設備，解決泥漿中含大量固體雜物的難題。采取的措施是安裝預處理振動篩、粗處理高頻振動篩、精處理高頻振動篩，以達到淤泥進入泥漿泵不含有超過毫米級的固體垃圾的目的。

d.通過對不同泥漿選擇不同藥劑進行試驗設計，解決藥劑使用品種不正確的問題。采取的措施是通過試驗，確定各種數據，通過試驗效果比對，選定最佳方法和數據參數，最終按編制的試驗報告設計參數投放加藥，進行生產驗證，達到藥劑使用與淤泥匹配的目的。

5.2 對策實施

5.2.1 安裝尾水流量計

流量計類型很多，根據現場實際需要，擬采用超聲波流量計、浮子流量計及電磁流量計。經過比選，最終選用性價比高的浮子流量計，具體比選、評價見表2。

表2 流量計選擇方案比選評價

浮子流量計分為金屬管浮子流量計和塑料管浮子流量計兩種。根據現場實際功能需要，并且經過分析計算，選用性價比高的塑料管浮子流量計。

浮子流量計安裝質量控制及技術要求：?浮子流量計安裝必須保證其垂直度，垂直度偏差應小于1%；?浮子流量計安裝位置及高度，應便于操作管理和維護，務必保證操作人員讀數時視線與浮子在同一水平；?工作流量應控制在流量計最大刻度流量的50%～70%，以保證數據的真實性和準確性。

浮子流量計投入使用后，生產作業人員直接觀測流量計讀數，即可判定是否可以卸泥餅，不需要憑感覺和經驗來判斷尾水最后的排放量，壓濾機尾水最后排水量檢查，合格率達100%。

5.2.2 合理布置吸泥裝置

儲泥沉淀池僅依賴潛水泥漿泵吸泥，效率低下，儲泥池底部淤泥板結嚴重，而且有增大趨勢。為了徹底解決這一難題，QC小組成員經過多方咨詢，根據廠家提供的資料和樣本，以“安全、經濟、適用、可靠”原則進行分析研究，最終選用帶有攪拌功能的絞吸泵。經過安裝、調試、投入生產使用，運行效果良好。

為了解決吸泥裝置行駛路線不科學導致儲泥池底部淤泥高低不均勻的問題，QC小組根據淤泥計劃進場的時間和壓濾機生產的工作班次，將淤泥儲泥沉淀池劃分為3個工作區段(白班工作區8∶00—16∶00，中班工作區16∶00—24∶00，晚班工作區0∶00—8∶00)。經過1周的生產檢查，儲泥池底部淤泥平整且密度均勻，解決了生產過程中泥漿入機時含泥量忽高忽低的問題。

5.2.3 增加泥漿過濾設備

依據現場淤泥中所含的固體雜物情況以及通過咨詢和生產廠商提供的資料，經過計算、分析和比選，選用泥漿預處理振動篩、泥漿粗處理高頻振動篩和泥漿精處理高頻振動篩。

依據廠家提供的設備基礎尺寸，認真做好混凝土基礎和地腳螺栓的預埋工作。待設備就位安裝后，根據廠家提供的技術要求調試運轉正常，編寫安全技術操作規程，對操作人員進行培訓和交底后投入生產。解決了因泥漿中含大量固體雜物而造成柱塞泵堵塞的難題。

針對泥漿中意外含有固體雜物造成柱塞泵堵塞突然故障的情況，QC小組按照設備事故應急預案的要求，制定了設備故障搶修過程決策程序圖(PDPC)，用來指導柱塞泵堵塞時出現突發事件的處理，以確保生產正常進行，見圖3。

圖3 設備故障搶修過程PDPC決策程序

5.2.4 進行藥劑試驗設計

針對藥劑使用品種不正確，即沒有根據不同泥漿選擇不同藥劑進行試驗設計的情況，QC小組成員制定了藥劑配比設計實驗流程，做到了試驗設計標準化和程序化。通過該措施解決了“藥劑使用品種不正確”的問題，杜絕了試驗設計人員遺漏試驗的現象，達到藥劑使用與每批淤泥匹配，泥水分離效果顯著，見圖4。

圖4 藥劑配比設計實驗流程

6 改善效果影響

6.1 固化率效果

針對影響淤泥固化含固率的4個要因，通過采取相應的對策和措施后，合格率達到98.3%，超過了合格率95%的預定目標，見圖5。

6.2 經濟效益

淤泥固化技術的成功應用，把廢棄的淤泥變成可利用的土方資源，有效地解決了淤泥的處置問題，減少了其他建設項目對土方資源的開采，增加了國家土地的儲備資源，而此次淤泥固化技術的成功實施，在很大程度上減少了固化生產因設備故障而停機的概率，不僅提前完成工程任務，而且因固化合格率的提高，減少返工，經濟效益明顯。

圖5 QC小組活動前后目標成效對比

6.3 社會效益

淤泥固化技術的推廣應用，有效地解決了河道淤泥堆放難、處置難等問題。脫水后的泥餅具有含水率低、強度高、運輸方便、適宜堆放等特點，且遇水不軟化、不泥化、無污染，可作為磚瓦廠制磚、工程回填和綠化工程基礎改良用料，真正實現淤泥產品無害化、資源化處理，很好地解決了一個有關生態修復、資源再生利用、保護環境的可持續發展問題。本工程中淤泥固化技術的成功實施，引起了蘇州各地及周邊地區水利部門的廣泛關注，并向全國各地推廣，社會效益顯著。