河道淤泥治理的化学工艺系统优化

谢智浩，黄敏怡，余任镕，张鑫清，林洁丽

（佛山科学技术学院化学工程系，广东佛山 528000)

根据国务院实施方案明确的治理目标，到2018年底，直辖市、省会城市、计划单列市建成区黑臭水体消除比例高于90%，基本实现“长制久清”。到2019年底，其他地级城市建成区黑臭水体消除比例显著提高，到2020年底达到90%以上。整治黑臭水体的工作包括重要的内源污染清除工作，通过清除长期沉积的淤泥达到降低内源污染目的。由于大多数河道常年沉积的淤泥体量巨大并且污染严重，处置不当时极易造成二次污染，生化方法的原位稳定化修复技术在实践过程中效果不够理想。淤泥的高效处理和安全处置是目前综合整治黑臭水体工作中的难点，其中化学工艺成为关键。在实际工程中，工艺流程设计妥当否会影响现场安装测试的效果。

1 化学工艺过程

河道淤泥的水主要以孔隙水、结合水、表面吸附水和内部水组成[1]。在实际的污水污泥处理过程中，一般采用含水率或含固率来衡量污泥的脱水性能[2]。能改变脱水速率和脱水程度的调理药剂的有关研究较多[3]。这种调理药剂能够破坏污泥絮体结构或改变絮体表面性质使污泥中更多的水分转化为易被脱除的自由水。传统无机絮凝剂使用成本低，对胶体絮凝效果好，但生成的絮体比较细小，沉降性较差，并且存在对pH要求严格、投加量和污泥产生量大以及金属离子残留的问题。有机聚丙烯酰胺（简称PAM：polyacrylamide）对水溶液介质中的各种悬浮微粒有极强的絮凝沉降效能，与无机絮凝剂相比，兼具用量少、絮凝速度快，受共存盐类、pH值及温度影响小，生成污泥量少，易处理等优点，而且可为链状、环状、网状结构，利于污染物进入絮体，脱色性好。经实践发现无机和有机絮凝剂的复合调理比单一使用一种絮凝剂，不仅提高脱水性能，而且改善分离后的滤液浊度和滤渣特性[3]。图1是治理河道淤泥的化学工艺处理单元内容，结合工程场地，工艺过程主要包括三步化学药剂处理：经垃圾分拣、沙石分离后的河道淤泥进浓缩塔前的改性调理、进浓缩机装置前的第一次絮凝、进脱水机机械脱水前的第二次絮凝，最后输出泥饼作后续处置。值得注意的是，两次絮凝过程采用的絮凝槽结构不一样，浓缩机前使用的是立式絮凝槽，有利于搅拌充分；脱水机前使用的是卧式絮凝槽，有利于形成较大且稳定的絮团结构，提高压滤脱水效果，详情如图1 所示。

图1 治理河道淤泥的化学工艺处理单元

2 优化的化学工艺流程图

图2是结合工地现场和治理河道淤泥系统设备的特点优化后的化学工艺系统流程图。图2流程图的管路可以分为泥浆管道、加药管道、供水管道、余水排放管道共四条，分别用粗实线、细实线、均匀粗虚线、均匀细虚线表示。供电管线在图2没有显示，其设计按照余任镕等的设计[5]可以节省电源线用量。粗实线表示淤泥所走的管路，利用引力作用减少泵的使用数量，降低成本。细实线表示的加药管道充分根据设备安装特点和药剂与淤泥的混合特点而设计，不仅满足反应要求而且使得整个设备系统紧凑化，减小用地体积。均匀粗虚线表示的供水管道一目了然，便于安装、使用、检查。均匀细虚线表示的余水排放管道分两路去向，一是到达缓冲水箱，一是到达三级沉淀池，经沉淀达到排放标准而向外排放。根据设备的不同特点和功能而设计的简单工艺流程图，是以淤泥被调理、浓缩、絮凝等化学工艺后进行机械脱水的思路为主线，优化的流程保证了泥水等固液分离的正确分别流向。

图2 治理河道淤泥的化学工艺流程图

3 结语

我国对许多河道、湖泊、水库和海湾等水域实施了大规模的清淤工程，河道淤泥是河道治理中最为困难的环节。解决河道底泥脱水效率低、干化时间长、堆场占地大的问题成为目前亟待解决的难题。本文以最大程度降低含水率和提高资源化利用为目的，提出的工艺优化了整个河道淤泥治理的系统。工艺系统满足现场工地安装设备的节能高效要求，减少占地和电力要求，实现了高效低成本治理淤泥。给城市河道淤泥的高效脱水治理提供了有效的解决途径。