合肥市通溝污泥特性及其資源化利用分析

摘要：通溝污泥是排水系統養護作業時清撈的沉淀物，排水管網與排水泵站是通溝污泥的主要沉積節點，清淤不暢會影響其正常運行。為切實提升合肥市通溝污泥處理能力與資源化利用率，有必要結合通溝污泥收集方式與含水率，分析國內通溝污泥特性，研究合肥市通溝污泥處理現狀，并探索通溝污泥處理產物處置出路。經檢測，合肥市部分雨水井通溝污泥的含水率較低，小于60%。為提高資源化利用率，要建設和完善通溝污泥處理設施，提高顆粒分級的精細度與純度，分離生產出符合各項建筑材料標準的建設用砂。同時，要結合產物資源化利用出路，確定深度分離工藝，對妥善分類的通溝污泥顆粒進行建材利用，從而實現可持續發展。

關鍵詞：通溝污泥；特性；處理；資源化利用；合肥市

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）07-0-06

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.042

Analysis on Characteristics and Resource Utilization of Sewer Sludge in Hefei City

YUAN Liangsong

（Hefei Drainage Management Office， Hefei 230001， China）

Abstract： Sewer sludge is the sediment cleared during drainage system maintenance operations， and the drainage pipe network and drainage pump station are the main sedimentation nodes of sewer sludge， and poor dredging will affect its normal operation. In order to effectively improve the treatment capacity and resource utilization rate of sewer sludge in Hefei City， it is necessary to combine the collection method and moisture content of sewer sludge， analyze the characteristics of domestic sewer sludge， study the current situation of sewer sludge treatment in Hefei City， and explore the disposal methods of sewer sludge treatment products. After testing， the moisture content of the sewer sludge from some rainwater wells in Hefei City is relatively low， less than 60%. In order to improve the utilization rate of resources， it is necessary to construct and improve sewer sludge treatment facilities， improve the precision and purity of particle classification， and separate and produce construction sand that meets various building material standards. At the same time， it is necessary to combine the resource utilization of products， determine the deep separation process， and use properly classified sewer sludge particles as building materials to achieve sustainable development.

Keywords： sewer sludge; characteristics; treatment; resource utilization; Hefei City

通溝污泥是指排水系統養護作業過程中清撈上來的沉淀物，包含生活垃圾、砂石、渣土、有機污泥和污水等成分[1]。通常，排水管網與排水泵站是通溝污泥沉積的主要節點，會對其正常運行產生負面影響。通溝污泥清理不佳會造成管道堵塞，長時間堆積會產生硫化氫等有毒有害氣體[2]，進一步腐蝕管道，威脅周邊的地下水環境質量。為了全面推進美麗中國建設，要加快補齊城市生活污水管網短板，建立長效運行維護機制，加強城市生活污水管網建設和運行維護，切實提升城市生活污水收集處理綜合效能。結合通溝污泥收集方式與含水率，分析國內通溝污泥特性，研究合肥市通溝污泥處理現狀，并探索通溝污泥處理產物處置出路，有助于提升合肥市通溝污泥處理能力與資源化利用率。

1 通溝污泥收集方式與含水率

通溝污泥的收集方式會影響其沉積物成分與含水率。沉積物組分主要分為無機顆粒、有機顆粒和大體積的固體垃圾[3]。不同排水管渠的疏通方法及適用范圍如表1所示。

高壓水射流清淤法是通過增壓車將加壓后的水用射水噴頭噴出，對管壁進行沖洗，再由吸污車將下游檢查井的沉積物吸出。這種方法適用的下水道管徑范圍廣，但是用水成本較大。絞車疏通清淤法也被稱為機械清淤法，一般通過工人下井將竹片穿過待清通管道[4]，拖拽竹片一端，將鋼絲繩帶動從而穿過管段，鋼絲繩上綁定清通工具。完成穿越后，通過鋼絲繩兩端的絞車往復拉動清通工具，將通溝污泥刮至下游檢查井，再由吸污車將下游檢查井的沉積物吸出。這種方法同樣適用于多種管徑的下水道。推桿疏通主要是指將竹片、不銹鋼條以及其他堅硬的工具推到所要疏通管道中，讓管道借助外力自我流通。推桿疏通是古老的疏通方法，但是現在依然使用[5]。水力疏通是指先通過蓄水積蓄水壓，再瞬間排水，兩個步驟不斷重復，達到清淤效果[6]。目前，由于前期排水過濾與雜物處理方式不一、過程管理不善等原因，國內排水管道存在較多的纏繞性廢物堵塞，無法保證水力疏通的效果。上述疏通方法各有其特點和適用范圍，應根據堵塞和淤積情況，結合每種疏通方法的特點，科學選擇管道疏通方法，以保證疏通效果最好。

排水管道的疏通方式在很大程度上決定通溝污泥的含水率，不同城市采用的清淤方式有所不同。如圖1（a）所示，以上海市為例，排水管道淤泥通過水力沖刷至檢查井，疏通方式以吸污車吸取為主，吸污車由真空泵抽吸儲泥罐內的空氣，產生負壓，利用壓力差把井下的泥水吸進儲泥罐，適用于管道滿水的場合。合肥市排水管道淤泥通過水力沖刷至檢查井，疏通方式以抓車抓取或者人工清掏為主，抓泥車裝有液壓抓斗，車型一般比吸污車小，采集的排水管渠污泥含水率比吸污車低，如圖1（b）所示。

經檢測，合肥市不同區域的通溝污泥含水率如表2所示。數據顯示，受清掏方式影響，瑤海區雨水井1、瑤海區雨水井2和包河區雨水井1的通溝污泥含水率小于50%，剩下兩處區域的通溝污泥含水率小于60%，屬于較低范疇。通常采用機械清淤時，通溝污泥含水率可保持在80%～90%，而采用人工清淤時，其含水率為50%～60%，合肥市部分區域的通溝污泥含水率符合人工清掏污泥的含水率范圍要求。除此以外，天氣條件對通溝污泥含水率的影響很大，高含水率（大于70%）的情況多出現在雨季，而低含水率（小于30%）的情況多出現在旱季或者過渡季節。

2 國內通溝污泥特性

管涵、溝渠疏撈產生的通溝污泥成分復雜，含有有機質和無機質。通溝污泥有機質含量較低，平均含量約為17.2%，而無機質含量約為82.8%，主要為污水中易沉積的顆粒物與雜質。通溝污泥的固相物質主要為雨水徑流攜帶的細顆粒砂石、工程泥漿和其他雜質，污泥粒度大，二氧化硅含量超過50%[1]。通溝污泥大部分為無機組分，因此具備較好的脫水沉降性能，根據地區與來源不同，部分通溝污泥還含有有害物質，重金屬含量超標。

2.1 上海市通溝污泥特性

不同地區通溝污泥性質存在差異，上海市針對不同區域的通溝污泥采用差異化處理技術路線。依據下水道管徑，上海市排水管道疏通養護主要分為大型管網養護、中型管網養護和小型管網養護。由于管徑不同，疏通頻率有一定差異。通常，小管徑管道疏通頻率小于大管徑管道。經特性分析[7]，上海市通溝污泥的平均有機質含量為13.1%，pH介于7.1～8.5，平均值為8.0左右。上海市某通溝污泥處理站處理后的通溝污泥粒徑分類如圖2所示。經統計，粒徑小于0.2 mm的顆粒物占顆粒物總量的37.5%，粒徑小于2.0 mm的顆粒物占顆粒物總量的66.7%。

2.2 合肥市通溝污泥特性

合肥市通溝污泥收集方式主要為抓泥車抓取和人工清掏，部分區域的通溝污泥含水率為35%～57%。對相應區域的通溝污泥進行有機質含量測定，結果如表3所示。數據顯示，蜀山區雨水井的通溝污泥有機質含量最高，為20.66%；瑤海區雨水井2最低，僅為10.7%。瑤海區雨水井1、包河區雨水井1和包河區雨水井2的通溝污泥有機質含量分別為13.00%、13.26%和18.40%。各雨水井的通溝污泥有機質含量均低于25%，整體偏低，但是不同雨水井的通溝污泥有機質含量依然存在差異，說明在相同城市的不同街區，通溝污泥的性質也存在明顯差異。

進一步檢測各雨水井通溝污泥的粒徑分布率，結果如表4所示。數據顯示，在所有粒徑分布中，粒徑d＜75 μm的通溝污泥顆粒占整體質量的比重最大，分布率為27%～42%。當500 μm≤d＜1 000 μm時，該粒徑范圍的通溝污泥顆粒質量占比最小。其中，包河區雨水井2粒徑小于75 μm的通溝污泥顆粒占整體質量的41.69%，當500 μm≤d＜1 000 μm時，該粒徑范圍的通溝污泥顆粒質量占比僅為5.93%；蜀山區雨水井粒徑小于75 μm的通溝污泥顆粒僅占整體質量的27.57%，當500 μm≤d＜1 000 μm時，該粒徑范圍的通溝污泥顆粒質量占比達到11.01%。粒徑的大小受到該區域街道管理方式、居民生活習慣等因素影響，不同區域通溝污泥粒徑分布的區別也說明區域管道類型、匯水區特性、用水性質、管道形狀及居民生活習慣存在差異。

3 合肥市通溝污泥處理現狀

3.1 已建通溝污泥處理設施

目前，合肥市已建通溝污泥處理設施采用的一般收集流程是將排水管渠中的污泥通過抓泥車、罐車等設備運至污泥處理站，并將污泥卸至儲泥池中。如圖3所示，儲泥池上方設置液壓式進料格柵，用于分離通溝污泥中的大塊物料，降低后續工藝的處理難度，提高整體分離分類效率。通過進料格柵的污泥進入儲泥池，并被抓斗運送至大物料篩分處理裝置進一步處理，得到粒徑大于60 mm的渣料。篩下物（粒徑小于60 mm）自動落入洗滌轉鼓，粒徑為10～60 mm的物料被進一步分離。篩下物通過管道流入洗砂器中，得到粒徑為0.2～10.0 mm的物料。粒徑為0.2～10.0 mm

的物料洗滌后，得到有機質含量低于5%的顆粒，并通過分離得到柵渣有機物。最后，沉淀池將格柵過濾后的廢水做進一步固液分離，得到粒徑小于0.2 mm的超細砂粉。

根據合肥市已建通溝污泥處理設施采用的一般流程，通常可以按照粒徑將通溝污泥分為5類，即大塊物質（粒徑d＞100 mm）、粗大物質（10 mm≤d＜100 mm）、有機顆粒（2 mm≤d＜10 mm）、一般砂礫（0.2 mm≤d＜2.0 mm）和超細砂礫（0.075 mm≤d＜0.200 mm）。通溝污泥根據顆粒粒徑進行有效分類，為后續分類處置提供工程保證。

3.2 通溝污泥處理設施改進途徑

根據合肥市通溝污泥處理站運行管理現狀，通溝污泥處理存在部分突出問題。卸料環節時間較長，中大型運輸車無法進入車間卸料。來泥含水率較低，原振動格柵分離速度較慢，進而影響卸料，卸料車間的卷簾門高度僅為3 m，無法滿足中大型運輸車翻斗卸料尺寸要求。抓斗運行不便，難以檢修，且抓斗只能向一個方向移動，缺少檢修平臺進行后續維護。通溝污泥處理方面，進水細格柵用處不大，尾水處理設備運行效果不佳，斜管沉淀池泥水分離效果不好。此外，實際的有機浮渣分離產量較小，工藝段發揮的作用較小。由于極細砂強度差且量小，難以資源化處置，末端極細砂去除后無接收單位。

針對上述問題，后續改造和建廠過程可以制定解決方案。針對卸料環節的問題，建議后續廠站卸泥的同時配合高壓水力沖洗，提高振動格柵分離速度，改造卸料門，使其高度至少大于8 m；針對抓頭運行不便的問題，建議設置橋式起重機，抓斗可兩個方向移動，設置檢修平臺；針對通溝污泥處理問題，建議后續廠站采用污水處理廠再生水作為沖洗水源。根據通溝污泥性質，尾水一般可直接納管排放，后續根據環評要求，尾水盡量直排污水處理廠。針對極細砂難以資源化的問題，參考上海市經驗。極細砂進入污水處理廠后，長期積累會導致設備磨損、構筑物底部砂堆積的問題。目前，城市多采用三級工藝路線，即保留最后極細砂的處理工藝段，因此建議在后續建設中預留第三段工藝的建設用地，根據實際需求考慮是否建設。

綜上，針對合肥市現狀通溝污泥處理設施存在的問題，結合前端收集與運輸條件，考慮處理產物去向等方面，提出建議。工程管理運行細節的問題可以通過設施與工藝流程設計進行現狀改建與后續建設得以解決，而深度分離工藝段需要結合產物資源化利用出路可靠程度進一步確定。

4 通溝污泥處理產物處置方法

根據國內通溝污泥處理現狀，其處理產物存在多種潛在的資源化利用途徑。通溝污泥可用于園林綠化、鹽堿地改良和灘涂填埋。通溝污泥可與生活垃圾混合填埋，也可用作填埋場覆蓋土。通溝污泥分類后得到不同粒徑的顆粒，可進行建材利用。通溝污泥處理產物的處置方式多樣，但是目前國內的資源化利用依舊存在一定阻礙。園林綠化方面，通溝污泥含有植物生長所需的養分，但污泥含有的重金屬長期累積會造成土壤污染。目前，通溝污泥處理產物的主要出路為填埋與建材利用，對妥善分類的通溝污泥顆粒進行建材利用，有助于實現可持續發展。

為了穩定可靠地實現通溝污泥處理產物的資源化利用，有必要深入探索通溝污泥的各種出路。根據《城鎮排水管渠污泥處理技術規程》（T/CECS 700—2020），依據成分，通溝污泥處理過程產生的固體廢物優先考慮作為建材進行資源化利用，若難以資源化利用，則考慮采用其他處置方式，如衛生填埋。為了對通溝污泥處理產物進行充分的資源化利用，可依據《建設用砂》（GB/T 14684—2022），按照細度模數將砂分為粗砂、中砂、細砂和特細砂。粗砂的細度模數為3.1～3.7，中砂的細度模數為2.3～3.0，細砂的細度模數為1.6～2.2，特細砂的細度模數為0.7～1.5。

從通溝污泥處理站的角度對各類分級物料進行資源化途徑分析。其中，粗大物料可以作為建材進行合理的資源化利用，生產地磚、砌塊和墻磚等制品，或者作為道路的基礎材料。粗料垃圾則適合進行焚燒處理，垃圾減容率可達90%。中粗砂可作為低檔建筑材料進行資源化利用，常用于制作混凝土、陶粒和墻磚等。有機篩渣經過好氧或厭氧生物處理后，可作為有機肥料和土壤改良劑。超細砂與水泥等材料搭配，制成特細砂混凝土[2]。

通溝污泥處理產物的主要資源化利用途徑為建材利用。通溝污泥的固相物質包括雨水徑流攜帶的砂石、工程泥漿等雜物，二氧化硅含量超過50%，因此處理產物的出路也受通溝污泥性質影響。盡管大部分組分有利于建材利用，但是部分垃圾與有機質影響其直接建材利用。為了提高資源化利用率，可以增加通溝污泥處理設施，提高顆粒分級的精細度與純度，分離生產出符合各項建筑材料標準的建設用砂。另外，要進一步完善上下游產業，在舊管網改建維護、新管網鋪設以及通溝污泥處理站設計方面重視超細砂對污水處理廠的影響，從全生命周期的角度充分考慮通溝污泥的資源化利用。

5 結論

通溝污泥的疏通方式在很大程度上決定通溝污泥的含水率，合肥市部分區域的通溝污泥含水率小于60%，屬于較低范疇。所有調研的雨水井通溝污泥有機質含量低于25%，整體偏低。針對合肥市通溝污泥處理設施存在的問題，工程管理運行細節的問題可以通過設施與工藝流程設計進行現狀改建與后續建設得以解決，而深度分離工藝需要結合產物資源化利用出路可靠程度進一步確定，對妥善分類的通溝污泥顆粒進行建材利用，有助于更好地實現可持續發展。為提高資源化利用率，可增加通溝污泥處理設施，提高顆粒分級的精細度與純度，分離出符合各項建筑材料標準的建設用砂，推進通溝污泥處理產物的綜合處置，開發新型資源化產品。

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