南京某项目通沟污泥处理工艺及环保措施

汪芳晋

（上海固可曼分离工艺设备有限公司 上海 201100）

0 引言

通沟污泥是排水管道养护中疏通清捞上来的沉积物。如不及时清理，会减少管道过水断面的面积，造成排水不畅，而且沉积在管道上的淤泥在雨天又会随雨水进入河道［1］。通沟污泥处置是城市排水管网养护中一项重难点工作。目前，南京市通沟污泥多为各区、各养护单位自行处理，主要都是直接进行填埋或者简单的沉降淘洗，污泥处置技术水平相对较低，规范处置的工作体系尚未健全。按照传统的处置办法，不仅造成资源的浪费，更容易造成二次污染。所以南京城南污水厂通沟污泥处理项目需要既符合政策的要求，也满足南京排水管道养护的实际需求。本工程的建设可以大量减少外运的污泥量，每天节省大量的运输费用和填埋费用，同时也可作为污泥资源化利用的示范工程进行推广。

1 工程概况

本项目采用比较经典的湿机械分离工艺进行处理，利用重力、离心力等物理作用将通沟污泥中污泥、有机物及砂石进行分离。分离出来的砂石可用作建筑材料，产生一定的经济效益，且不会造成二次污染。有机物可集中燃烧，也可按照堆肥要求集中填埋，提高了燃烧效率，减少了能源浪费，避免了二次污染。该项目位于南京城南污水厂内，处理后的污水回流至场内处理，废气通过废气处理设备处理后排除，主要设备包括抓斗、洗鼓、分级筛、旋流器、擦洗机、螺旋溜槽、脱水筛等设备。本次工程处理60 t/d 市政通沟污泥（含水率85%），设1 条生产线，全天工作8 h。

2 工艺选择

目前国内对于通沟污泥比较常见的处理方式是直接填埋、简单的水力沉降淘洗和湿机械法处理。

（1）直接填埋是将吸污车抽吸出来的通沟污泥或者人工清掏的通沟污泥，通过专用的运输车运至填埋点直接填埋。未经处理的通沟污泥含水率比较高，内部污染物包括未经过处理的工业垃圾、有机物、污泥、污水，直接填埋会造成严重的环境问题。

（2）水力沉降淘洗是将收集的通沟污泥经沉降等措施在处理站进行初步分离，分离出来的粗大骨料垃圾和砂砾被直接送至填埋厂进行填埋，剩余的污泥则重新回灌到下水道。虽然该工艺对环境的二次污染风险比直接填埋要低，但是仍然有部分有机物附着在沙砾表面，填埋会产生一定的环境影响［2］。此外，处理后的通沟污泥直接回灌至下水道，得不到有效的处理。0.2 mm 以下无机砂粒若大量回灌污水处理厂，将对污水处理和污泥处理设施造成极大危害，造成污水处理设备及污泥处理设备的故障频发，增加运行负荷。

（3）湿机械法是引自德国的水力旋流+砂石分离技术，也是目前较为认可的对通沟污泥各物料进行分离的技术，但是湿机械处理通沟污泥工艺应用并不广泛。湿机械法处理工艺首先对通沟污泥进行分类，通过筛分、洗涤、旋流、分离和脱水等处理手段，将其分为粗物料垃圾、粗大骨料垃圾、沙子、有机污泥等产物。这些产物根据其自身物料性质可以进行不同的资源化处理。例如4 mm 以下的沙子经过擦洗、分离后，有机质含量较低，可作为建筑材料回收利用；4 mm 以上的骨料垃圾破碎后可用作景观砖块制作材料；有机污泥可外运焚烧，由于已经过脱砂，其燃烧效率及热值大大提高等。

3 种工艺的综合比较见表1，表中分别列出3 种工艺的基本指标，结合这些基本指标对本工程通沟污泥处理工艺进行比选。

表1 工艺比选

采用直接填埋通沟污泥资源化程度低，且在填埋或者运输过程中存在臭气外散的风险，填埋污泥中的渗透液、有机质会造成土壤、地下水二次污染，故此方案与其他的方案比较后并不可取。而采用水力淘洗处理工艺的污泥资源化程度也较差，且处理后的产物携裹着大量的污染性有机物质，如果直接填埋也可能造成土壤的二次污染，且运输过程也有产生比较大的臭味风险。而处理过程中产生的污水更不能直接排放，其远远达不到 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A 排放标准，所以此方案亦不可取。

湿机械法处理工艺污泥资源化利用程度高，通过一系列工艺设备的分离和洗涤，可以将污泥中产生的不同产物按照物料性质进行分类，减少了各产物之间互相污染，也避免了环境的污染。全程湿机械处理工艺车间采用全封闭处理，通过风机抽吸产生负压，将封闭框架内产生的臭气抽吸至后端臭气处理装置进行处理。处理工程中产生的污水回流至原污水厂处理，满足排放标准后集中排放。该工艺满足《城镇排水管渠污泥处理技术规程》（T/CECS 700—2020）的要求，这也是本项目采用湿机械处理工艺的主要原因。

该项目主要工艺设备包括：①高效擦洗机。其工作原理是高浓度浆液进入擦洗机内，固定颗粒被强烈地搅拌，使附着的污染物、细颗粒或者氧化膜从表面被擦除进而达到清洗颗粒表面的目的。高效擦洗机在本项目上用于旋流器出来的底流浓缩浆液的擦洗，主要成分由沙子（0～4 mm）、污泥、有机物等组成，高效擦除附着在沙子表面的有机物和污泥，可以使后续单元可以得到更干净的沙子。②旋流器。通过离心力快速地分离沙子和污水、污泥，可以将污水或污泥与沙子分离出来。该项目使用了2 级旋流器，可以最大限度地将沙子与污水分离，减少后续设备单元的处理量，最大程度回收沙子。③螺旋溜槽。通过重力实现对不同组分的分离，可以有效分离有机物和泥沙。当浆液从螺旋溜槽的顶部进入，在重力的作用下，由于有机物和沙子密度不同，有机物和沙子沿着螺旋槽渐渐分离成2 个轨道，得到不同的2 种产物。④洗鼓。通过提升衬板、搅拌肋等内部组件的共同作用力对进料中的有机物质和砂砾等进行摩擦搅拌，从而进行分解和破碎。它通过对原始物料的提升、搅拌、摩擦、摔解，能够对有机物、砂石、杂物、污泥等解离，为后续筛分、分离不同性质物料提供了基础条件。⑤其余辅助设备包括泵、输送机、分级筛、脱水筛等设备。

3 工艺流程

整个湿机械处理工艺流程如图1 所示。

图1 湿机械工艺流程图

（1）吸污车或清掏作业车将管网污泥倾倒到预筛（100 mm×100 mm）上，清除筛上所有的粗物料（产物1），较细的部分通过筛孔落入污泥池。这部分物料主要是一些大的石块和杂物。

（2）抓斗将物料从污泥池输送至洗鼓，用于破碎和分解物料，使得原料中的有机物质和砂能够解离。在洗鼓最末端安装筛篮，筛孔为30 mm，通过筛分30 mm 以上的物料（产物2）输送至堆场。这些粗物料主要是一些粗大的石块，几乎不易变质，主要作为建筑垃圾掩埋或者景观、道路填埋材料。

（3）＜30 mm 的物料在洗鼓之后通过分级筛分级，筛孔尺寸为4 mm。筛出4 mm 以上物料（产物3）将通过螺旋输送机输送至堆场。这部分物料主要是一些鹅卵石，可用作建筑材料或市政工程材料。

（4）＜4 mm 筛下混合液输送至水力旋流器，利用水力旋流器进行固液分离，从含有机物和细泥的废液中分离出沙子（＜4 mm）和含有细泥的污水。主要将含量＜4 mm 的沙子输送至高效擦洗机，利用物料间的相互摩擦去除颗粒表面杂质。这部分沙子先进入二次旋流器进行沙水分离，溢流输送至弧线筛，底流沙子再送入螺旋溜槽，通过重力作用沿着螺旋槽向下旋流。横向环流下层指向槽内缘，上层指向槽外缘，在横向流与纵向主流叠加作用下，由于密度的不同，分离出沙子和有机物2 种产品。

（5）螺旋溜槽分离出来的有机物在弧线筛中脱水，然后由螺旋输送设备将有机物（产物4）送入堆场。有机物可集中堆肥、集中燃烧或者填埋等。螺旋溜槽分离出来的沙子（产物5）在脱水筛上脱水，经过脱水的筛上物料输送至堆场。干净的沙子可用于建筑用砂、市政用砂。

该工艺的优势在于经过数道分离和擦洗后，能基本将用作建材的沙子与有机污泥分离，减少了沙子中携裹有机物的风险，同时最大程度地实现了相同性质或者粒径的产物的分离，实现了不同产物的资源化利用。

4 工艺产生的废水处理

目前该工程污水主要来源于通沟污泥本身污水和处理通沟污泥过程中产生的冲洗水。污水通过污水池收集起来，由于该项目本身就在污水厂内，污水的量也比较小，所以该部分污水可以就近回流至污水管道内，按照污水厂原有处理工艺进行处理，达标后集中排放。若是距离污水厂较远可采用一体化污水处理装置，根据污水的水质情况选择不同的处理工艺进行处理。由于通沟污泥水质大部分是含氮、磷和有机物的，所以A/O 工艺处理此类污水大体均可满足排放要求。

5 臭气处理

对于通沟污泥产生的废气主要成分为H2S、NH3、硫醇、有机硫化物、胺类等。由于处理过程中难免有一些无法或者不能封闭的地方，所以臭气处理是必须的。目前对于污泥中溢出废气较为成熟的除臭工艺主要有3 种：生物滤池除臭法、活性炭吸附法和生物土壤除臭法。

（1）生物滤池是一种填料式滤池。其在污水厂比较常见，增湿后气体通过装满填料的滤料床进行处理。其主要过程是臭气在适宜的条件下通过载有微生物的有机填料，其被填料上的微生物氧化分解，完成臭气的除臭过程［4］。

（2）活性炭吸附技术是废气治理中较为常见的一种技术，利用活性炭具有较多中微孔能吸附臭气中含臭物质的特点，达到脱臭的目的。

（3）生物土壤除臭系统利用在滤料中培养、驯化的微生物。当臭气接触这些含有大量微生物的透气活性滤料层时，臭气中的H2S 等致臭分子被微生物作为营养食物“吃掉”并转化为CO2和水等无害物质，从而达到除臭目的［5］。

生物土壤除臭装置安装于厂区绿化带中并与绿化带有机结合布置（图2），外形美观。生物土壤除臭装置能够高效处理污水厂内各种浓度、各种成分的恶臭气体。土壤滤池表面种植草坪与厂区绿化结合，以美化厂区环境。土壤滤池的滤料性能稳定，无板结现象，长期（20 a）无需更换且土壤床压力稳定。

对于此类臭气处理，3 种处理工艺各有优缺点。①生物土壤除臭法。结构简单，运行管理非常方便，无需更换滤料，运行费用低但是占地面积较大，一次投资费用大，适合于大型污水处理厂与绿植带相结合使用。②生物滤池法。投资低、效果稳定、管理方便，但是运行费用较高，结构较复杂，占地面积较大，需要定期更换滤料。③活性炭吸附法。结构较紧凑，安装位置较灵活，处理效果好，但是适用于小风量，低浓度臭气，且活性炭更换较为频繁，比较容易中毒。对于通沟污泥项目来说如果在污水厂内有足够空间，建议采用生物滤池或者生物土壤法，同时考虑与原污水厂其他污水池臭气处理工艺相结合。对于远离污水厂区域的通沟污泥臭气处理，由于通沟污泥臭气风量比较小，建议采用活性炭吸附装置。

目前项目整个处理车间采用PC 透明板全封闭，在各台设备顶部安装抽吸点，保持封闭车间内负压，无臭气外泄。考虑到厂区内其他污水池处理臭气工艺均为生物土壤法除臭，加上厂区内土地充裕，能与绿植带充分结合使用，所以目前该项目选择生物土壤法进行除臭。

6 结语

通过通沟污泥减量化处理、处置工程的建设，将南京地区管道养护所产生的污泥进行减量化、无害化、资源化处理，对于安全处置通沟污泥、污泥资源化利用、改善市政设施和水环境质量，具有积极的意义。采用的湿机械法处理工艺污泥资源化利用程度高，且造成的环境和社会影响较小，同时也满足《城镇排水管渠污泥处理技术规程》（T/CECS 700—2020）的要求。本工程的建设可以大量减少外运的污泥量，每天节省大量的运输费用和填埋费用，同时，也可作为污泥资源化利用的示范工程进行推广。