通沟污泥淘洗预处理及工艺参数优化研究

邹锦林，石广甫，曹伟华，谢 奎

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海 200092）

通沟污泥淘洗预处理及工艺参数优化研究

邹锦林，石广甫，曹伟华，谢 奎

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海 200092）

介绍了国内外通沟污泥主要处理技术及其在我国推广应用的局限性，根据我国通沟污泥的特点，结合上海市长宁区通沟污泥处理工程运行控制参数，阐明了通沟污泥淘洗预处理工艺原理、工艺流程以及工艺参数优化等，并探讨了通沟污泥淘洗预处理工艺在我国的应用前景。

通沟污泥；淘洗预处理技术；运行参数；工艺流程

通沟污泥是雨水和污水中部分易沉降物质在管道输送过程中沉积并逐渐在管道中积累而成，主要由砂石、渣土及少量的有机物等组成，可作为建筑材料的辅助原料进行废物利用，但同时通沟污泥中还积累了大量的重金属、病原微生物等，如不进行妥善处理，不仅造成环境的二次污染，而且给人类健康带来极大威胁。与西方发达国家通沟污泥基本为无机物相比，我国通沟污泥的特点是污泥中夹杂大量的生活垃圾、树皮、砖石等杂物，这给通沟污泥的处理带来极大的困难［1］。因此，污泥淘洗预处理的目的是将通沟污泥中的各成分分离，以便进一步分开处理。

1 国内外通沟污泥处理技术及其局限性

目前，国外通沟污泥处理的主要方式包括填埋、自然风干、机械脱水、加热烘干，以及用于混凝土和砂浆中替代部分细集料等方法［2］。

填埋主要是将污泥运至城市垃圾填埋场集中填埋，但是由于通沟污泥的含水率较高，通常超过60%，不符合填埋作业堆料的要求，同时给填埋作业带来了很大风险。因此，国内外各大填埋场均无法大量接收这种未经处理的通沟污泥。

自然风干是靠自然晾晒的方式降低污泥的含水率，其粗放式的管理和运行方式给周边环境带来的环境问题已越来越难以被人接受，同时晾晒对气候的要求较高，而我国南方地区潮湿多雨、北方地区冬季低温降雪等都给自然风干的处理带来极大困难，加之晾晒所需较大的占地面积，也不适合在我国这样城市人口密度较大的地区应用［3］。

机械脱水是利用通沟污泥砂石含量高、持水力较差的特点采用离心、压榨等方式去除污泥中的自由水和部分间隙水。但由于我国通沟污泥中夹杂着大量的块状砖石等建筑垃圾，其对脱水设备会造成磨损而使常规机械脱水设备无法正常运行，因此机械脱水也不适合我国通沟污泥的直接处理［4］。

加热烘干主要是利用外源加热取代自然晾晒的方式对污泥进行快速烘干，具有占地面积小，运行管理相对集中的优点。然而烘干工艺对原料的要求更为严格，其烘干设备更易受到块石等杂物的磨损［5］，加之其高昂的运行费用，也不适合在我国推广应用。

将通沟污泥用于混凝土和砂浆中替代部分细集料的方法率先在日本应用，块石对其影响相对较小，同时混凝土对污泥中重金属等污染物质具有良好的固化作用，是一种前景较好的通沟污泥处理方式［6-7］。但是实际操作过程中发现，我国通沟污泥中除了大量块石，通常还含有大量的漂浮垃圾、塑料袋、树皮等杂物，必须将这些杂物分离后才可应用。

鉴于我国通沟污泥的特殊性质，在对污泥进行处理前必须采取必要的预处理措施，使污泥中夹杂的大量垃圾、块石等杂物分离，以便进行污泥的后续处理［8］。目前我国仅有1座运行的通沟污泥处理厂，位于上海市长宁区，于2010年5月15日调试运行，日处理通沟污泥80 t/d，采用淘洗预处理工艺［1］，本文运行控制参数均为长宁区通沟污泥处理厂的运行数据。

2 通沟污泥淘洗预处理工艺原理及流程

2.1 工艺原理

通沟污泥中的固体物质主要由大量的无机物和少量的有机物组成，污泥淘洗的目的是将通沟污泥中的各成分分离，以便进一步分开处理［9］。通过水力淘洗污泥，利用水力和机械力，重力分选结合粒度分选，将通沟污泥分离为重质沉砂和轻质浮渣，沉砂由沉砂清洗机清洗后外运，轻质浮渣由脱水机脱水后外运，产生的污水统一收集后处理或直接进入市政污水管网。

2.2 工艺流程

淘洗预处理工艺如图1所示，通沟污泥运输车直接卸料至接收槽上部钢板格栅上，大块垃圾作为栅上物拣出，栅下物进入接收槽内，接收槽内设有水力喷入口和水力搅拌装置，污泥在接收槽中进行一次淘洗，经过淘洗后的出料分为3部分（沉砂、浮渣和污水）。沉砂通过螺旋输送机输送至沉砂清洗机进行二次淘洗，经沉砂清洗机排出的洗净沉砂可以回收利用，其污水进入污水处理设施处理；一次淘洗后的浮渣通过捞渣机，并经传送带送至脱水机脱水，脱水残渣外运，污水则进入污水处理设施处理；一次淘洗后的污水直接进入污水处理设施，所有污水经处理后外排。

2.3 物料平衡

由于通沟污泥的含水率受清淤方式的影响，采用水力清理时，污泥含水率一般为80%～95%；采用机械清捞时，污泥含水率一般为40%～60%，而机械清捞的含水率与清捞周期和排水体制也有关系。因此，通沟污泥淘洗后其分离物的比例也存在很大变化。如表1所示，经预淘洗和二次淘洗预处理后，通沟污泥中栅上块石等杂物占2.4%～6.3%，浮渣占1.0%～14.3%，沉砂出料占1.4%～4.8%，其余部分进入淘洗污水系统，处理后沉砂含水率≤30%，含泥量≤5%。

表1 长宁区通沟污泥淘洗预处理物料平衡

3 工艺控制参数优化

3.1 淘洗水倍率

淘洗水倍率是指一次淘洗阶段，进入淘洗系统的水量与投入污泥量之比。通沟污泥在淘洗过程中需要大量的淘洗水以实现淤泥、浮渣和砂石的分离，淘洗水量过低，则淘洗不彻底，致使分离效果差，而过量的淘洗水势必带来运行成本的加大，从而造成不必要的浪费，因此，合理控制淘洗水倍率关系到淘洗工艺运行的成本和最终分离效果。根据上海市长宁区通沟污泥处理工程得出的经验数据显示，当淘洗水倍率低于8∶1时，通沟污泥无法达到完全分离的效果；当淘洗水倍率大于10∶1时，污泥分离效果可达到较佳水平，因此，实际运行过程中从经济性考虑，淘洗水倍率通常控制在10∶1。

3.2 清洗水倍率

清洗水倍率是二次淘洗阶段，指经过淘洗后的沉砂进入沉砂清洗机，其清洗水用量与沉砂投入量之比。而COD作为通沟污泥中有机物浓度的重要指标，如果最终出料沉砂COD含量过高，则使沉砂的后续处理难度增加，实际运行过程中发现，要保证最终沉砂的处理效果，COD去除率不应低于95%。如图2所示，当清洗水倍率为1.5～3.8时，COD去除率随着清洗水倍率增加而呈线性增加的趋势，其线性相关系数R2=0.988，COD去除率由93.4%提高到98.3%，而当继续提高清洗水倍率时，COD去除率增加并不明显。

3.3 清洗时间

清洗时间代表了一次清洗过程中沉砂在清洗机内筒的时间，如图3所示，当清洗时间超过2.5 min时，COD去除率为96%～97%，相差不大；当清洗时间低于2 min时，COD去除率下降明显，当清洗时间为1 min时，COD去除率仅93.4%。

因此，在污泥清洗时，清洗机的清洗水倍率为3、清洗时间控制在2～3 min时，其处理后沉砂含水率在30%以下，COD去除率97%以上，污泥分离效果良好。

4 通沟污泥淘洗预处理工艺在我国的应用前景

伴随着我国城市化进程的加快，城市排水管网不断增加和完善，同时受建设工地的扬尘和泥浆水排放、生活垃圾管理不善等因素影响，造成我国通沟污泥产生量增加的同时其污泥组成也与国外有很大不同，因此，在通沟污泥的处置或利用前，必须对其进行预处理，实质上是改变其性质，减少其数量，以在环境允许条件下最大可能地将其消减、利用。而淘洗预处理工艺由于其可同步实现污泥中大块砖石、轻质浮渣和沉砂的分离，加之其操作方便、处理费用低等优势已在我国上海市长宁区率先应用并取得良好的效果，为全国其他地区的通沟污泥治理提供了示范作用。随着今后人们对通沟污泥所带来环境污染问题的逐渐重视，通沟污泥淘洗预处理工艺在我国必有广阔的应用前景。

［1］庄敏捷.上海市区排水管道通沟污泥处理处置探讨［J］.上海环境科学，2010，29 （2）：85-88.

［2］崔勇.天津市下水道污泥处理处置方法的对策研究［EB/OL］.［2008-04-17］.http://www.cn-hw.net/html/sort064/200804/6321.html.

［3］娄鹏，刘建.东京下水道的可持续管理［J］.水利发展研究，2007，7（5）：51-54.

［4］姚刚.德国的污泥利用和处置（I）［J］.城市环境与城市生态，2000，13（1）：43-47.

［5］陆文雄，李小亮，庄燕，等.掺通沟污泥水泥砂浆体安全性能的研究［J］.粉煤灰综合利用，2007，29（6）：34-36.

［6］ Hamer K，Karius V.Brick Production with Dredged Harbour Sediments：An Industrial-scale Experiment［J］.Waste Manage，2002，22（5）：521-530.

［7］王国华，张辰，孙晓.《上海市污泥处理处置专项规划》介绍［J］.给水排水，2005，31（7）：31-34.

［8］杨新海，卢成洪，付钟，等.上海市长宁区通沟污泥处理工程方案研究［J］. 环境卫生工程，2009，17（6）：41-43.

［9］白力，邓飞华，邓小福，等.双层滚筒式清洗机淘洗分离通沟污泥研究［J］.环境卫生工程，2009，17（S1）：95-97.

Elutriation Pre-treatment Technology of Dredging Sludge and Optimization of Its Process Parameters

Zou Jinlin,Shi Guangfu,Cao Weihua,Xie Kui
（Shanghai Municipal Engineering Design Institute (Group)Co.,Ltd,Shanghai 200092）

Main technology of dredging sludge treatment at home and abroad was introduced,as well as limitations of their application in China.According to special characteristics of dredging sludge in China,and combining with operation parameters of dredging sludge treatment in Changning district of Shanghai,process principles,process flows and optimization of control parametersof elutriation pre-treatment technology of dredging sludge were expounded,and application prospects of dredging sludge elutriation pre-treatment technology in China was explored.

dredging sludge；elutriation pre-treatment technology；operation parameter；process flow

X703

A

1005－8206（2011） 02－0042－03

2010-11-26

邹锦林（1984—），硕士研究生，毕业于哈尔滨工业大学，主要从事固体废物及废水处理方面的研究。

E-mail：jinlinzou@126.com。

（责任编辑：刘冬梅）