疏浚余水處理藥劑配合比的研究

羊樟發 陳永飛 舒曉明 陳雨生 馬 莉

（1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江杭州 311122；2.杭州永湛環境科技有限公司，浙江杭州 311121)

0 引言

近年來，我國掀起了水環境綜合整治工程建設的熱潮，河湖生態治理已經上升為國策，而河湖疏浚工程又是水環境綜合整治工程的重要組成部分。河湖底泥中包含的物質有有機質、泥沙、黏土、礦物質等污染物，在河水長期的傳輸過程中，這些物質經過物理、化學、生物作用形成了底泥，這些底泥中含有的污染物長期沉積在湖泊底部，會對水體造成污染。

目前，重清淤和脫水固化、輕余水處理是該行業中存在的一個重要問題，往往是余水簡單沉淀后立即排放水體，這對收納水體水質造成嚴重污染，破壞周邊生態環境。環保清淤是治理城市河湖底泥的重要手段，但底泥處理過程中會分離出大量余水，余水中含有氨、磷、有機污染物及重金屬污染物，如果余水得不到妥善處置，這些污染物大部分會黏附在懸浮顆粒上，隨余水排入受納水體，造成受納水體的二次污染。

近年來，隨著大量污染物質被排進水體，使疏浚泥漿中細黏粒的有機質土含量不斷增高，很難實現在自然條件下的沉降[1]。金相燦[2]等在進行滇池草海底泥疏挖及處置中，余水自然沉淀時間大于48h 的條件下，余水才能達到排放要求。探討并分析，自然沉淀時間久，處理效率低，投資費用高。王琦[3]等向余水中均勻投加聚合氯化鋁（PAC），通過生物排泥、沉淀池、澄清池處理工藝后，余水排放水質達到《污水綜合排放標準》(GB 8978－1996)二級標準[4]。本文在此基礎上研究增加聚合氯化鋁投藥量對泥漿沉淀效果的影響，聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺藥劑配合比對余水沉淀效果的影響，確定出泥漿處理及余水處理最佳投藥量。

某江支流進行環保清淤，帶水疏浚作業，通過管道吹填，經排泥場地沉泥后，底泥余水流進沉淀池初步沉淀，由于余水量大，沉淀時間短，余水依然渾濁，余水主要污染物成分為泥沙懸浮物，經過處理達標后，返還支流進行補水。

1 疏浚工程生產工藝流程

生產采用“輸泥管線（含管道混合器）+排泥場（含真空預壓）+沉淀池+輸水管線+高效絮凝及浮選凈水設備+清水池”的工藝流程。其中“輸泥管線+排泥場”以泥處理資源化利用為主，“沉淀池+輸水管線+高效絮凝及浮選凈水設備”以凈水處理為主，可以去除絕大部分的懸浮物[5]。疏浚工程生產工藝流程如圖1 所示。

圖1 疏浚工程生產工藝流程框圖

河湖等淤泥通過絞吸船等清淤設備進行清淤，清淤后通過接力泵和管道系統吹填到排泥場（吹填結束后為了提高排泥場的壓實度，進行真空預壓），絕大部分淤泥在排泥場沉淀下來，余水進入沉淀池，進而通過提升泵提升進入高效絮凝及浮選凈水設備進行余水凈化處理，處理后進入清水池，進而達標返還河道，浮渣和沉泥進入浮渣池，再通過泵轉輸進排泥場沉淀[6-7]。

2 余水處理水量及排放要求

（1）余水處理水量。根據工程經驗，絞吸船處理1m3水下方底泥需絞吸10m3水量，結合水下清淤量100 萬立方米，預計共產生約1000 萬立方米余水排放，日余水排放處理量約8×104m3/d。（2）余水主要污染物。本工程清淤土顆粒成分以粉粒為主（占比約85%），故余水主要成分也以粉粒懸浮物為主。（3）排放要求。余水處理排放執行《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準控制限值，其中 SS 單獨從嚴執行，指標按不大于50mg/L 控制。

3 余水處理工藝流程及說明

為確保余水處理穩定達標排放，減輕余水處理系統（深度處理）的壓力，在泥漿進入排泥場之前投加藥劑，進行泥漿初沉（預加藥處理），加快泥漿的沉淀，進而控制沉淀池的污染負荷。

3.1 泥漿預加藥初沉

在輸泥管線上安裝管道混合器，通過加藥裝置在此投加混凝劑PAC，藥劑與泥漿進行物化反應，形成梵花絮體，加速在排泥場沉淀。

3.2 余水深度處理

余水深度處理工藝流程為：“排泥場余水—沉淀池—高效絮凝及浮選凈水設備—清水池—達標排放”。沉淀池以物理沉淀為主，比重大的沉淀下來，比重小的懸浮在水中。高效絮凝及浮選凈水設備主要采用混凝技術和浮選技術。混凝—以吸附電中和與吸附架橋為主要機理，天然高分子基絮凝劑以吸附架橋為主。帶有正電荷膠體與帶負電的泥沙膠粒相遇，失去了電荷的膠粒，聚結在一起，粒子越結越大，經過助凝劑的助凝形成較大的梵花絮體，固液分離去除。浮選—采用回流加壓溶氣氣浮，對部分出水回流加壓，在加壓的情況下水中空氣溶解度大，能提供足夠的溶氣量，再通過突然減壓釋放，產生直徑小的微細氣泡，粒徑均勻，微氣泡上浮穩定，對液體擾動小，使水中的細小懸浮物黏附在空氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成浮渣，刮除水面，達到去除水中懸浮物、凈化水質的目的。清水池作為凈化設備處理后的水存儲及周轉要達標排放。高效絮凝及浮選凈水設備產生的浮渣和沉泥進入浮渣池，再通過泵轉輸進排泥場沉淀。

4 余水處理藥劑選擇

4.1 泥漿預加藥初沉藥劑選擇

因排泥場后期需要進行真空預壓，故盡量采用無機的混凝劑，而不采用高分子有機絮凝劑，本項目無機混凝劑暫定為PAC，不投加PAM。

4.2 余水深度處理藥劑選擇

本余水處理凈化水設備采用的是浮選技術，要形成梵花絮體輕質，因鋁鹽混凝劑比鐵鹽混凝劑分子量小，形成的絮體輕，且鋁鹽投加不需要調節pH，鐵鹽投加可能會調節pH，故采用鋁系的PAC（聚合氯化鋁）藥劑，配合PAM（聚丙烯酰胺）助凝劑使用。

PAM 用得較多的是分陰離子和陽離子型，陰離子型主要用于處理無機廢水，比如煤礦廢水、洗砂廢水等，同時也可以作為增稠劑、黏合劑等；陽離子型主要用于處理有機廢水，如食品廠、制糖廠、城市污水等，同時也更多地用于污泥脫水，并且陰離子的價格要遠低于陽離子，本項目主要污染物為粉狀泥漿水，選擇陰離子PAM 即可達到理想效果，推薦使用陰離子型，故本項目的藥劑選擇為PAC+PAM（陰）配合使用。

5 藥劑配合比研究

5.1 泥漿初沉處小試試驗做法及結果

（1）泥漿來源。泥漿在輸泥管線排入排泥場的出口進行取樣（泥漿出口水樣），搖勻檢測其SS=6520mg/L。（2）小試藥劑規格：PAC：三氧化二鋁含量30%、PAM（陰離子）：分子量為1800 萬。（3）泥漿初沉處不同藥劑配比投加后的結果及現象如表1 所示，泥漿初沉加藥試驗結果折線圖如圖2 所示。

圖2 泥漿初沉加藥試驗結果折線圖

（4）根據以上小試試驗結果，建議泥漿輸泥管線進排泥場前投加藥劑PAC，其投加量為200mg/L。

5.2 余水深度處理小試試驗做法及結果

（1）余水來源。余水在沉淀池中進行取樣，搖勻檢測其SS=148mg/L，檢測結果見報告編號：浙瑞檢Y202204139。（2）小試藥劑規格：PAC：三氧化二鋁含量為30%、PAM（陰離子）：分子量為1800 萬。（3）余水深度處理不同藥劑配比投加后的結果及現象如表2 所示，余水深度處理PAC 投加量比選試驗結果折線圖如圖3 所示，余水深度處理PAC 投加40mg/，配合不同PAM 投加量比選試驗結果折線圖如圖4 所示。

表2 余水深度處理不同藥劑配比投加后的結果及現象

圖3 余水深度處理PAC投加量比選試驗結果折線圖

圖4 余水深度處理PAC投加40mg/，配合不同PAM投加量比選試驗結果折線圖

（4）根據以上小試試驗結果，結合考慮余水處理設施為氣浮，以防跑泥而引起懸浮物升高，建議余水深度處理投加藥劑PAC 和PAM，PAC 投加量為40mg/L，PAM 投加量為0.8mg/L。

6 結語

（1）為確保余水處理穩定達標排放，減輕余水處理系統（深度處理）的壓力，在泥漿進入排泥場之前投加藥劑，進行泥漿初沉（預加藥處理），加快泥漿的沉淀，實現沉淀池的污染負荷可控，建議投加藥劑PAC，投加量為200mg/L。（2）余水深度處理系統建議投加藥劑PAC 和PAM，PAC 投加量為40mg/L，PAM 投加量為0.8mg/L。（3）考慮到藥劑配合比小試試驗是在整個工程的運行初期進行的，排泥場泥層淺，水面沉淀的時間長，進入沉淀池的水質較好，故余水深度處理系統的藥劑量偏少，隨著后期淤泥越來越多，排泥場泥層加厚，水面沉淀時間較短，沉淀池的水質變差，消耗的藥劑量需要適當地加大。