西安市城運公園蘭湖淤泥脫水固化和泥餅利用的技術探討

韓 拓，王小涵，王 昌

（1.陜西丞海水務工程有限公司,陜西 西安 710000；2.西安經發基礎設施建設工程有限公司,陜西 西安 710000）

1 蘭湖的概況和底泥現狀

西安城市運動公園蘭湖位于公園中心位置,水域面積約3.5 萬 m3,常水位時湖水平均深度約 1.2 m,清淤工程量約為15000 m3。淤泥取樣觀測,淤泥顏色呈灰黑色,污泥中混有枝葉等纖維性物質,嗅覺氣味微臭,底泥呈流態,力學性質差,含水率高,不易脫水。有機物在微生物作用下長期進行厭氧分解,產生FeS,導致底泥發黑,產生的H2S等使底泥發臭。

2 淤泥脫水固化及利用的難點

（1）藥劑選取、添加量是難點。淤泥的脫水固化需要添加PAC和PAM,選取匹配的品種,還需要控制添加量,并且不能添加后致使固化后的泥餅,某些指標超標,變成了不能利用的土,因此對于藥劑的品種選取和添加量的選取,是本項目的難點。

（2）脫水后的泥餅的含水率達到運輸和堆存的要求。公園建設和配套設施已非常完善,每天有數千人甚至更多的人來此運動、游憩。淤積物若未經固化處理或者含水率高進行運輸,勢必在公園內及主要道路上遺漏,堆存時擴散,造成二次污染,對公園優美愜意的環境造成影響,同時對城市環境衛生也造成影響。

3 淤泥固化方式的比選

3.1 方案一：生態濾管脫水固化

生態濾管是由雙層高韌聚丙烯紗線編織的袋體,利用織物形成的等效孔徑具有的過濾結構和袋內液體壓力兩個動力因素,通過淤泥調理調質,水滲出管袋外,污泥存留在管袋內。生態濾管在脫水固化的同時,對水體的過濾作用有效降低了水中SS、大分子有機質、部分細菌真菌等,而生態調質調理劑也擁有加速淤泥脫水和凈化水質的雙重效果。滲出水完全達到相關排放標準且可以收集循環利用。生態濾管具有以下特點：a.利于透水,方便泥沙固化；b.抗紫外線能力強,持久抗沖；c.便于植綠造樹,有益于生態建設。

3.2 方案二：板框壓濾脫水固化工藝

板框壓濾機是由交替排列的濾板和濾框共同構成一組濾室。淤泥混合液流經過濾介質（濾布）,固體停留在濾布上,并逐漸在濾布上堆積形成過濾泥餅。與其它固液分離設備相比,壓濾機過濾后的泥餅有更高的含固率和優良的分離效果。板框壓濾機具有以下特點：a.對于濾渣壓縮性大或近于不可壓縮的懸浮液都能適用；b.設備重量與體積大,操作較為復雜,須專人管理；c.脫水效率高,生產效率可根據需求疊加。

結合蘭湖實際情況,通過對比可知：淤泥脫水場地需求。考慮臨時淤泥脫水場地的選擇問題,板框壓濾機作為常用的機械脫水方式,適用于工期較短、脫水場地面積小的項目；生態濾管的存放場地需求較大,對場地要求高；淤泥脫水周期。板框壓濾機脫水后泥餅含水率35%~42%,而生態濾管脫水需要約三個月,脫水后含水率55%~65%；綜合分析,板框壓濾機在場地、脫水周期、泥餅的利用角度上,更勝一籌。

4 淤泥脫水固化后的泥餅利用技術要點

4.1 淤泥利用的控制指標

進行淤泥利用的前提是檢驗原狀淤泥的各項指標,是否在容許范圍之內,若控制指標在范圍內,泥餅經過簡單堆肥法,即可實現泥餅的利用。控制指標如：養分控制指標（CEC、有機質、N、P、K、S、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl等）、潛在障礙因子控制指標（石礫含量、水分障礙、潛在毒害、鹽害、硼害等）、重金屬指標（Ge、Hg、Pb、Cr、As、Ni、Cu、Zn）。

4.2 脫水固化工藝的藥劑選取和投加

通過對清淤設備管道輸送到儲泥漿箱的含固率6.5%~7.9%,多組數據計算,平均儲泥箱泥漿含固率是7.2%,然后進行投加PAC/CPAM投加量三組試驗。首先制備濃度為8%的3號PAC溶液；濃度為1‰的CPAM溶液。再進行三組試驗分別是：僅投加3號PAC溶液；3號PAC溶液投加4mL,投加CPAM; 3號PAC溶液投加3mL,投加CPAM,比對各種添加量下的濁度（NTU）情況,進行雙變量散點圖分析,繪制曲線,找出經濟和效果最佳的數值,從而得出最匹配的PAC/CPAM的投加量。根據計算結果分析,得出200 mL的泥漿溶液,需要4 mL的3 號PAC溶液,需要3 mL的CPAM溶液。藥劑選取及添加結果見表1、表2、表3和圖1。

表1 試驗1

表2 試驗2

表3 試驗3

圖1 藥劑選取和添加雙變量關系圖

根據規范要求,泥餅含水率的要求是：在穩定凋萎含水量和田間持水量之間。前文已對淤泥固化方式進行了比選,選擇板框壓濾機,通過對儲泥漿箱投加PAC/CPAM,并且延長板框壓濾機的壓榨時長,脫出來的泥餅含水率在35%~42%,該狀態泥餅具有遇水不泥化、塑性狀態好的特點,在堆泥場也能保持良好的塑性狀態。

4.3 脫水后泥餅的各項指標

在論證蘭湖淤泥是否能達到公園內的資源化利用的問題上,項目前期已經對原狀淤泥進行取樣化驗分析,表4足以說明是滿足要求的。在實施清淤、淤泥固化工藝過程中,尤其在投加PAC/PAM藥量上尤為謹慎,既要滿足集成式板框壓濾機的工作效率、又要滿足泥餅的含水率在35%~42%,經過多次試驗,找出了藥劑投加量、藥劑制備時長、加藥后泥漿攪拌時長、壓榨延時時長等一些列數值,取樣12個,進行檢測,有2個樣品部分指標不合格。按照規范要求,合格率要達到80%,此時可以肯定該工藝脫水后的泥餅經檢驗各項指標均符合《種植土規范要求》。

表4 脫水后泥餅的各項指標

4.4 堆肥和土壤種植的工作準備

泥餅堆肥主要是通過微生物降解,把固體廢物轉化為腐殖質,用于增強土壤肥力,促進植物生長。分解方式有高溫需氧性分解、低溫厭氧性分解,一般在厭氧的條件下,腐熟時間較長；堆肥方法有露天堆肥法、機械化堆肥法,露天堆肥價格費用低,但臭味容易擴散,反應時間較長。未解決土壤板結不透氣等問題,采用小型微耕機,多次進行翻松和破碎處理,淤泥質土進行光合和氧化分解作用。

淤泥變成土,微量元素多,為提高土壤的松散度以及減少土壤的病蟲害,因此需要加入木屑,有兩方面作用：1）覆蓋作用木屑是一種很好的覆蓋物,首先,它們可以很好地保護根系免遭霜凍；其次它們可以阻止雜草的生長；再者將有助于保持土壤中的水分；最后保護植物免受害蟲的侵害,鋸木屑在用作覆蓋物之前,應該經過輕微的分解；2）鋸木屑會使土壤更松散,防止外殼的形成。

5 結語

經過對淤泥脫水固化方式的選取,脫水固化工藝的藥劑選取和添加試驗,泥餅控制指標的比照規范的符合性,以及泥餅堆肥和土壤種植工作準備等問題的探討,并經過工程項目的目標最終實現,希望對同類工程的淤泥脫水固化和泥餅利用具有借鑒意義。