疏浚余水处理药剂配合比的研究

羊樟发 陈永飞 舒晓明 陈雨生 马 莉

（1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州 311122；2.杭州永湛环境科技有限公司，浙江杭州 311121)

0 引言

近年来，我国掀起了水环境综合整治工程建设的热潮，河湖生态治理已经上升为国策，而河湖疏浚工程又是水环境综合整治工程的重要组成部分。河湖底泥中包含的物质有有机质、泥沙、黏土、矿物质等污染物，在河水长期的传输过程中，这些物质经过物理、化学、生物作用形成了底泥，这些底泥中含有的污染物长期沉积在湖泊底部，会对水体造成污染。

目前，重清淤和脱水固化、轻余水处理是该行业中存在的一个重要问题，往往是余水简单沉淀后立即排放水体，这对收纳水体水质造成严重污染，破坏周边生态环境。环保清淤是治理城市河湖底泥的重要手段，但底泥处理过程中会分离出大量余水，余水中含有氨、磷、有机污染物及重金属污染物，如果余水得不到妥善处置，这些污染物大部分会黏附在悬浮颗粒上，随余水排入受纳水体，造成受纳水体的二次污染。

近年来，随着大量污染物质被排进水体，使疏浚泥浆中细黏粒的有机质土含量不断增高，很难实现在自然条件下的沉降[1]。金相灿[2]等在进行滇池草海底泥疏挖及处置中，余水自然沉淀时间大于48h 的条件下，余水才能达到排放要求。探讨并分析，自然沉淀时间久，处理效率低，投资费用高。王琦[3]等向余水中均匀投加聚合氯化铝（PAC），通过生物排泥、沉淀池、澄清池处理工艺后，余水排放水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978－1996)二级标准[4]。本文在此基础上研究增加聚合氯化铝投药量对泥浆沉淀效果的影响，聚合氯化铝和聚丙烯酰胺药剂配合比对余水沉淀效果的影响，确定出泥浆处理及余水处理最佳投药量。

某江支流进行环保清淤，带水疏浚作业，通过管道吹填，经排泥场地沉泥后，底泥余水流进沉淀池初步沉淀，由于余水量大，沉淀时间短，余水依然浑浊，余水主要污染物成分为泥沙悬浮物，经过处理达标后，返还支流进行补水。

1 疏浚工程生产工艺流程

生产采用“输泥管线（含管道混合器）+排泥场（含真空预压）+沉淀池+输水管线+高效絮凝及浮选净水设备+清水池”的工艺流程。其中“输泥管线+排泥场”以泥处理资源化利用为主，“沉淀池+输水管线+高效絮凝及浮选净水设备”以净水处理为主，可以去除绝大部分的悬浮物[5]。疏浚工程生产工艺流程如图1 所示。

图1 疏浚工程生产工艺流程框图

河湖等淤泥通过绞吸船等清淤设备进行清淤，清淤后通过接力泵和管道系统吹填到排泥场（吹填结束后为了提高排泥场的压实度，进行真空预压），绝大部分淤泥在排泥场沉淀下来，余水进入沉淀池，进而通过提升泵提升进入高效絮凝及浮选净水设备进行余水净化处理，处理后进入清水池，进而达标返还河道，浮渣和沉泥进入浮渣池，再通过泵转输进排泥场沉淀[6-7]。

2 余水处理水量及排放要求

（1）余水处理水量。根据工程经验，绞吸船处理1m3水下方底泥需绞吸10m3水量，结合水下清淤量100 万立方米，预计共产生约1000 万立方米余水排放，日余水排放处理量约8×104m3/d。（2）余水主要污染物。本工程清淤土颗粒成分以粉粒为主（占比约85%），故余水主要成分也以粉粒悬浮物为主。（3）排放要求。余水处理排放执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准控制限值，其中 SS 单独从严执行，指标按不大于50mg/L 控制。

3 余水处理工艺流程及说明

为确保余水处理稳定达标排放，减轻余水处理系统（深度处理）的压力，在泥浆进入排泥场之前投加药剂，进行泥浆初沉（预加药处理），加快泥浆的沉淀，进而控制沉淀池的污染负荷。

3.1 泥浆预加药初沉

在输泥管线上安装管道混合器，通过加药装置在此投加混凝剂PAC，药剂与泥浆进行物化反应，形成梵花絮体，加速在排泥场沉淀。

3.2 余水深度处理

余水深度处理工艺流程为：“排泥场余水—沉淀池—高效絮凝及浮选净水设备—清水池—达标排放”。沉淀池以物理沉淀为主，比重大的沉淀下来，比重小的悬浮在水中。高效絮凝及浮选净水设备主要采用混凝技术和浮选技术。混凝—以吸附电中和与吸附架桥为主要机理，天然高分子基絮凝剂以吸附架桥为主。带有正电荷胶体与带负电的泥沙胶粒相遇，失去了电荷的胶粒，聚结在一起，粒子越结越大，经过助凝剂的助凝形成较大的梵花絮体，固液分离去除。浮选—采用回流加压溶气气浮，对部分出水回流加压，在加压的情况下水中空气溶解度大，能提供足够的溶气量，再通过突然减压释放，产生直径小的微细气泡，粒径均匀，微气泡上浮稳定，对液体扰动小，使水中的细小悬浮物黏附在空气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成浮渣，刮除水面，达到去除水中悬浮物、净化水质的目的。清水池作为净化设备处理后的水存储及周转要达标排放。高效絮凝及浮选净水设备产生的浮渣和沉泥进入浮渣池，再通过泵转输进排泥场沉淀。

4 余水处理药剂选择

4.1 泥浆预加药初沉药剂选择

因排泥场后期需要进行真空预压，故尽量采用无机的混凝剂，而不采用高分子有机絮凝剂，本项目无机混凝剂暂定为PAC，不投加PAM。

4.2 余水深度处理药剂选择

本余水处理净化水设备采用的是浮选技术，要形成梵花絮体轻质，因铝盐混凝剂比铁盐混凝剂分子量小，形成的絮体轻，且铝盐投加不需要调节pH，铁盐投加可能会调节pH，故采用铝系的PAC（聚合氯化铝）药剂，配合PAM（聚丙烯酰胺）助凝剂使用。

PAM 用得较多的是分阴离子和阳离子型，阴离子型主要用于处理无机废水，比如煤矿废水、洗砂废水等，同时也可以作为增稠剂、黏合剂等；阳离子型主要用于处理有机废水，如食品厂、制糖厂、城市污水等，同时也更多地用于污泥脱水，并且阴离子的价格要远低于阳离子，本项目主要污染物为粉状泥浆水，选择阴离子PAM 即可达到理想效果，推荐使用阴离子型，故本项目的药剂选择为PAC+PAM（阴）配合使用。

5 药剂配合比研究

5.1 泥浆初沉处小试试验做法及结果

（1）泥浆来源。泥浆在输泥管线排入排泥场的出口进行取样（泥浆出口水样），摇匀检测其SS=6520mg/L。（2）小试药剂规格：PAC：三氧化二铝含量30%、PAM（阴离子）：分子量为1800 万。（3）泥浆初沉处不同药剂配比投加后的结果及现象如表1 所示，泥浆初沉加药试验结果折线图如图2 所示。

图2 泥浆初沉加药试验结果折线图

（4）根据以上小试试验结果，建议泥浆输泥管线进排泥场前投加药剂PAC，其投加量为200mg/L。

5.2 余水深度处理小试试验做法及结果

（1）余水来源。余水在沉淀池中进行取样，摇匀检测其SS=148mg/L，检测结果见报告编号：浙瑞检Y202204139。（2）小试药剂规格：PAC：三氧化二铝含量为30%、PAM（阴离子）：分子量为1800 万。（3）余水深度处理不同药剂配比投加后的结果及现象如表2 所示，余水深度处理PAC 投加量比选试验结果折线图如图3 所示，余水深度处理PAC 投加40mg/，配合不同PAM 投加量比选试验结果折线图如图4 所示。

表2 余水深度处理不同药剂配比投加后的结果及现象

图3 余水深度处理PAC投加量比选试验结果折线图

图4 余水深度处理PAC投加40mg/，配合不同PAM投加量比选试验结果折线图

（4）根据以上小试试验结果，结合考虑余水处理设施为气浮，以防跑泥而引起悬浮物升高，建议余水深度处理投加药剂PAC 和PAM，PAC 投加量为40mg/L，PAM 投加量为0.8mg/L。

6 结语

（1）为确保余水处理稳定达标排放，减轻余水处理系统（深度处理）的压力，在泥浆进入排泥场之前投加药剂，进行泥浆初沉（预加药处理），加快泥浆的沉淀，实现沉淀池的污染负荷可控，建议投加药剂PAC，投加量为200mg/L。（2）余水深度处理系统建议投加药剂PAC 和PAM，PAC 投加量为40mg/L，PAM 投加量为0.8mg/L。（3）考虑到药剂配合比小试试验是在整个工程的运行初期进行的，排泥场泥层浅，水面沉淀的时间长，进入沉淀池的水质较好，故余水深度处理系统的药剂量偏少，随着后期淤泥越来越多，排泥场泥层加厚，水面沉淀时间较短，沉淀池的水质变差，消耗的药剂量需要适当地加大。