市政污水站集水和沉淀池淤积处理技术探讨

吉军军 王方元

市政工程污水处理站集水池、沉淀池的淤积物清理，通过对项目现场的危险因素和职业健康辨识分析，制定出作业指导书和安全施工措施；进行了原状泥取样进行絮凝剂选配，土工管袋的固化脱水等实施的研究，解决了集水池和沉淀池淤积物清理安全风险大，淤积物处置难的问题。

气体检测; 清淤; 土工管袋; 受限空间施工

TU714 B

［定稿日期］2022-01-11

［作者简介］吉军军（1978—），男，本科，工程师，主要从事市政工程的技术管理工作；王方元（1985—），男，本科，高级工程师，主要从事水利工程的技术管理工作。

1 项目概况

城市市政工程污水处理站集水池和沉淀池，经过常年运行过滤污水加之杂物、粉尘积累越来越多，池底淤积物多成流态膏状，致使池底污物越来越高，已经影响到集水池、沉淀池的水调节功能。为此对污水处理站集水池、沉淀池的淤积物进行清理工作。

集水池为地下室钢筋混凝土封闭式结构，集水池尺寸28 m×6 m×3 m，顶盖有4个铸铁井盖及1个设备接入口，池内淤泥深0.6 m，初步计算淤泥量100.8 m3；沉淀池为地下室钢筋混凝土敞口结构，尺寸20 m×6 m×3.5 m，淤泥厚度0.48 m，初步计算含淤量为57.6 m3。淤泥处理需要进行集中固化并外运。

2 集水池、沉淀池物理条件和危险特征分析

集水池内部清理淤积物环境特殊，自然通风不畅，无法保证足够的新鲜空气，容易发生火灾、爆炸、 触电、窒息和中毒等多类事故，对作业人员生命安全以及企业财产安全构成极大威胁［1］。

2.1 施工条件

经过现场查看：集水池是有顶盖封闭性结构，沉淀池是敞口型结构；集水池上顶有人孔，沉淀池作业人员上下有钢梯。集水池和沉淀池作业区域有较大的作业空间，作业人员通过预设或者临时搭设爬梯进入池底，但作业人员进入和撤离还是需要“通道”，并不是那么行动自如。同时，池底清理淤积物作业，有各种条件因素的制约，不能进行长时间连续作业。

2.2 危险特征

2.2.1 易燃和有毒氣体的检测

通过四合一便携式气体检测仪，对集水池内上部、中部和下部进行检测；接着频繁扰动集水池沉淀物，对空间内的上、中和下部进行检测；沉淀池仅对扰动淤积物后，淤积物面上0.5 m、1 m处进行检测，结果见表1。

2.2.2 可能产生职业危害

从表1中看出，淤积物在清理过程中，尽管挥发出的CO、CH4、H2S，但物质量少，仍要注意防范易燃和有毒气体的聚集，消除对作业人员的健康和安全的风险。

3 施工准备

3.1 置换通风装置

3.1.1 环境强制换风

集水池上顶封闭，4个对角分别有1个人孔（700 mm球墨铸铁井盖），及1个设备接入口（1.5 m×0.8 m），仅有的孔洞不足于使作业空间内的空气与外界相通，为此对集水池清理淤积物时，需对受限空间内强制置换通风，可以排除累积、产生或挥发出的可燃、有毒有害气体，保证作业环境中的氧含量不低于20.5%，从而确保作业人员安全。选择2个对角人孔作为强制换风设备管道安装口，分别设置1套轴流风机，将轴流风机安置在距人孔10 m以外，用柔性风管输送至人员作业区域，接风管经人孔送入作业面，随着工作面位置前移或后退，来增加或者拆除风管，这样集水池作业人员始终在新风的环境下作业。

作业前需对整个池体内部进行强制换风30 min以上，并用气体检测设备检测数据是否合格，合格后方可准许作业人员进入池体内部作业。

3.1.2 人员防护

对所有作业人员进行安全教育，明确危险源及受限空间内作业注意事项，人员佩戴送风防毒面罩采用外部送风，确保作业人员能够正常呼吸，根据作业区域调整送风管长度，总长度不大于50 m ，人员佩戴防毒面罩后检查送风量是否能输送至面罩内，并检查面罩密封性，每次作业人员按排2人，2人逐次进入受限空间内，进入后检查周边环境是否有利于施工作业，并及时用随身气体检测仪器检测周围环境数据，数据正常后再进行下一步施工作业，在施工区域内照明采用36v直流电源并配备防爆装置。作业人员在受限空间内作业时间控制在30 min以内，每30 min作业人员进行替换。

3.2 气体检测装置

为了确保气体检测仪的工作数值正常，采用2个独立进行气体检测的装置，互相校核监测数据。选取①手持式泵吸型ERUN-PG71S4四合一多参数气体报警仪；②固定式复合型ERUN-PG51S6气体检测报警仪，每台气体检测都具备声光报警装置。在2个人孔处分别进行检测，采用透明塑料气管，抽气管延伸进入需要检测气体的区域，进气口相连接并开启气体检测仪，进行气体检测。进行气体检测安排专人现场监护，气体检测一旦数值超标，自动报警，监护人员及时通知集水池内的人员及时撤离。

3.3 组织制定和落实安全防范措施

在正式实施作业前期，对集水池和沉淀池淤积物清理的施工条件、危险特征分析，辨识所有对作业人员的安全和职业健康有危害的因素，编制作业指导书、制定作业安全管理制度、编写应急救援预案并在作业前组织演练。

3.4 淤积物处理工艺比选

根据项目的要求，淤积物需要进行固化处理，然后外运至垃圾填埋场。按GB 16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》规定：生活污水处理厂污泥经处理后含水率小于60%，可以进入生活垃圾填埋场填埋处置。根据本项目的工期短，清理量小的特点，并不具备常规淤泥清理的成熟的施工技术，为此只能采取较为简单和快捷的施工工艺，在技术经济上尚能可行。经过表2综合分析，从现场工况、环境友好型以及后续淤泥的处理等因素，综合考虑选取泵抽+土工管袋+外运工艺，见图1、图2。

3.5 施工机械和装置

3.5.1 泥浆泵工作平台

泵抽工序采用17.5 kW的泥浆泵，池内搭建一个简易固定泥浆泵支架，并悬挂手动葫芦，利用手动葫芦调整泥浆泵工作深度；同时便于清掏泥浆泵进料口滤网的杂物。为减少泥浆泵堵塞，在支架底部以上四周安装0.5 m高的钢丝网片作为杂物格栅，网片孔洞20 mm×20 mm，以达到隔离淤泥中杂物的作用，防止堵塞泥浆泵。

3.5.2 土工管袋尺寸确定

原状淤积物含水率85%，土工管袋脱水固化后（2个月后）含水率不大于60%，根据固体量不变原则，进行土工管袋需求量计算，式（1）。

（1-HYS）×Vy=（1-HGS）×VG（1）

原状泥含水率HYS=85 %、原状泥体积Vy=504 m3、土工管袋固化脱水后含水率HGS=60%，代入式（1）中，可求得需要生态滤管的体积VG＝189 m3，根据3个月固化后，土工管袋高度约在1.5 m，需要土工管袋的面积是126 m2。为此结合现场和厂家工艺，特制作一个7.8 m×19.6 m长方形状土工管袋。

3.5.3 加药装置和絮凝小试

加药装置由10 m3塑料桶、自动投药器、长杆搅拌器、螺杆泵、输送管线、S弯混凝器等组成。加药装置布置在方便接水电且平坦的区域；S弯混凝器安装在进入土工管袋的管线前段，尽可能使药剂和泥浆充分混合反应；药剂溶液输送管线布置在泥浆管线S弯混凝器的前段，安装止逆器，防止泥浆倒流。

絮凝小试试验，分2步，第一步进行絮凝剂选取：①泥浆泵抽泥，在管口取泥樣（这样较为吻合实际工作状态），摇匀后分别装入3个100 ml烧杯；②准备3种絮凝剂，分别制备2‰溶液100 ml；③3种药剂一对一逐量添加，观察絮凝效果，选取絮凝速度快，絮团大，并摇动后沉淀快的药剂。第二步絮凝剂投加量试验，同样选取3个100 ml烧杯装入泥浆，对3个烧杯逐滴量添加，同时应用浊度仪度数，经过多次添加药量和浊度仪度数记录，形成散点分布图，平滑曲线相连接。见图3，可以看出浊度（NTU）最小值时，絮凝剂添加量约2.5 ml。结合渣浆泵生产效率100 m3/h，经过换算，加药站泵送药剂2.5 m3/h。

4 清淤及淤泥固化施工

4.1 清淤

清理淤积物前，先排出池内水，待排水降至淤积面上0.2 m时，停止排水。为提高泵抽泥浆浓度，需要人工利用自制类似铲雪板的工具，在泥浆泵进料口附近扰动，随着泵抽工作开展，池内水不断减少，此时需要外来水源接上高压水枪，作用有三：一是提供足量水源稀释泥浆；二是增强淤积物的流动性；三是池壁和薄层的淤积物冲扫。施工过程中，清淤、加药站和土工管袋处作业人员建立通讯联系，一旦发现土工管袋没有进料，及时通知泵抽人员，及时停机检查泵的堵塞或电机异常情况，在实际施工过程中，正常按照每10～15 min对泵口进行一次清掏。

4.2 土工管袋脱水固化

土工管袋在充填泥浆前，首先需要平整场地，顺坡就势修筑临时排水通道。泥浆输送管道采用PE100 mm，与土工管袋连接需用软管连接。充填前，绳索临时固定待充填0.5 m时，解除固定，充填示意图见4。硬质排刷在管袋表面进行扫刷，清理管袋缝隙颗粒，同时利于快速排水，。管袋上部设置限高杆1.8 m，每次充填到限高位置，需要静止24 h，反复充填直至完成所有淤积物方量。

4.3 清洗池壁

高压水枪冲洗浮渣后，发现池壁表面有一层黑色的黏膜层，采用草酸溶剂，按照草酸∶水=1∶5水的比例稀释成草酸溶液，然后用喷枪喷洒在黏膜表面，待30 min后，再用高压水枪彻底冲洗，池壁再现混凝土颜色。

4.4 淤泥外运

待完成清淤工作2个多月后，土工管袋固化效率见图5，测试含水率达58%，剪开生态管袋，此时淤泥呈固态，经具备垃圾填埋场填埋条件。

5 结束语

受限空间作业清淤等作业，多年来发生群死群伤事故屡见不鲜，正是由于管理者和作业人员没有对此正确的认识，作业前期没有充分进行危险因素辨识，也可以说对现场的问题考虑不足，发生了种种灾难。把受限空间作业作为一个系统工程来分析，受限空间作业不再是难事。

参考文献

［1］ 王智江． 受限空间作业中毒窒息事故分析与预防［J］. 中国计量学院学报，2010，21（ 4） ： 369-372.