淤泥高效脫水與固化工藝流程研究

賴佑賢 閆曉滿

(廣州市水電建設(shè)工程有限公司， 廣東 廣州 510600)

淤泥高效脫水與固化工藝流程研究

賴佑賢 閆曉滿

(廣州市水電建設(shè)工程有限公司， 廣東 廣州 510600)

隨著經(jīng)濟建設(shè)速度加快，在城市排污及地表降雨產(chǎn)沙產(chǎn)污的雙重作用下，河湖淤泥淤積速度變得更快、淤積面更大、淤積層更厚，河道湖泊環(huán)境受損，蓄水防洪能力下降，必須及時對江湖淤泥進行疏浚處理。本文以廣州地區(qū)河湖淤泥組分及其基本特性的研究為基礎(chǔ)，提出能有效用于該地區(qū)淤泥脫水與固化的帶格柵雜物預(yù)處理功能的淤泥管道攪拌固化技術(shù)工藝流程，獲得了成功應(yīng)用。

河湖淤泥； 脫水和固化； 疏浚工藝流程

1 概 述

隨著經(jīng)濟建設(shè)速度的加快，中國不少地區(qū)河道湖泊環(huán)境受損，淤泥淤積速度變得更快、淤積面更大、淤積層更厚，已成為社會性公害[1-3]。淤泥處理技術(shù)一般包括脫水和固結(jié)兩大任務(wù)。國內(nèi)外常見脫水處理措施大致包含五種：自然干燥法、真空預(yù)壓法、土工管袋法、機械脫水法及直接攪拌固結(jié)法。這些方法雖然在淤泥脫水處理上發(fā)揮過一定的作用，但仍然存在脫水速度慢、效果不佳、減量緩慢、能耗高、二次污染等一些明顯缺陷。而常見的固結(jié)工藝主要分兩大類，即借助固化劑的化學(xué)固結(jié)處理與利用技術(shù)及用物理干燥等理化方法為主的淤泥固結(jié)與資源化利用技術(shù)。

顯然，脫水與固化技術(shù)方法的選用既要考慮技術(shù)的可行性，也要考慮經(jīng)濟的合理性，還要考慮技術(shù)工藝的安全與綠色環(huán)保性[4-7]。因此，從淤泥組成成分及環(huán)境條件和要求等實際工程條件出發(fā)，研究開發(fā)有利于環(huán)境保護、生態(tài)提升的淤泥高效脫水與固化技術(shù)十分重要，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟與社會效益，應(yīng)用前景廣闊。

本文結(jié)合峨眉沙島、大蠔沙島淤泥處置及生態(tài)旅游項目工程，按照“集約化消淤，無害化處理，資源化利用”原則，開展了針對珠江三角洲地區(qū)江湖淤泥理化脫水機理和固化施工處理技術(shù)的研究,提出了一套有利于資源開發(fā)、環(huán)境保護、生態(tài)提升的江湖淤泥理化脫水及固化處置的工藝流程,取得了良好的工程應(yīng)用效果。

2 珠江三角洲地區(qū)江湖淤泥特性

廣州市河道淤泥來源相當(dāng)復(fù)雜，在其積累過程中的非淤泥成分劣化摻混，生活垃圾中的塑料制品和建筑垃圾中的磚頭石塊充斥淤泥之中。表1和表2是廣州市獵德涌和沙河道淤泥粒配。

表1 獵德涌疏浚淤泥顆粒組成分析

表2 沙河涌疏浚淤泥顆粒組成分析

廣州市河道淤泥污染情況于2010年7月委托北京市理化分析測試中心對進場淤泥成分進行了實測，監(jiān)測了酸堿度(pH值)、有機質(zhì)、總鎘(Cd)、總汞(Hg)、總鉛(Pb)、總鉻(Cr)、總砷(As)、總銅(Cu)、總鋅(Zn)、總鎳(Ni)、總氰化物、揮發(fā)酚12個指標，結(jié)果表明天然淤泥成分的復(fù)雜程度及其危害性明顯，表3為樣品編號03的淤泥成分檢測結(jié)果。

表3 樣品編號03的淤泥成分檢測結(jié)果

根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準 《疏浚巖土分類標準》(JTJ/T 320—1996)：土類可分為有機質(zhì)土及泥炭、淤泥土類、黏性土類、粉土類、砂土類和碎石土類。廣州市河道淤泥從性質(zhì)上應(yīng)該歸為土類，由于大量生活污水和工業(yè)污水的排放，使河道受到污染，因而廣州市河道淤泥可定性為被污染了的土壤。表4～表7給出了廣州河道淤泥的一些基本特性測定結(jié)果。

表4 穩(wěn)定土標準擊實(輕型)試驗報告

表5 土的物理性質(zhì)試驗報告

表6 土的顆粒組成 %

表7 土的抗剪強度測定(大沙河2)

由于各種生活、工業(yè)生產(chǎn)排放物進入河湖，河湖淤泥成分已經(jīng)開始向污水處理廠淤泥成分靠近。在工程特性表現(xiàn)上，淤泥在含水率較高的狀態(tài)下，流動的特性接近于水流。隨著含水率的降低，淤泥的流動性顯示出半塑性或塑性流體的特性。淤泥的疏浚絕大多數(shù)采用機械開挖和水力吹填方法，所形成疏浚淤泥的工程特性很差，主要表現(xiàn)為黏粒含量高、含水率高、壓縮性大、強度低、滲透性能差、排水固結(jié)緩慢。造成疏浚淤泥工程特性差的根本原因在于疏浚淤泥的黏粒含量高，大多呈薄片狀，比表面積大，且表面往往帶有負電荷，會吸附帶極性的水分子和水合陽離子，以致在其表面形成一定厚度的吸附水層，而吸附水的黏滯性較大、能動性較小，比較難以脫出。

除了上述工程特性以外，疏浚河湖受污染淤泥往往還伴隨有有機質(zhì)和重金屬的污染，這些污染物往往吸附在細小的黏粒表面，分離和清除非常困難。

3 廣州河道淤泥疏浚工藝選擇及淤泥預(yù)處理

傳統(tǒng)的湖泊河流疏浚淤泥有6種，各有優(yōu)缺點(見表8)。

表8 不同疏浚工藝優(yōu)缺點

廣州市河道淤泥疏浚的工程實踐表明， 因廣州市大部分河道的淤泥成分復(fù)雜，生活垃圾、建筑垃圾摻混多，各條河道淤泥中的含沙量參差不齊，使用抓斗疏浚較為適宜。

為了保證淤泥固化處理效果，對淤泥進行有效的預(yù)處理十分必要。淤泥預(yù)處理的三項核心內(nèi)容為：

a.淤泥泵送。將挖機疏浚的原生淤泥從運輸船上泵送至淤泥處置工場，機械化程度高，可實現(xiàn)連續(xù)作業(yè)。

b.生活垃圾、建筑垃圾的剔除。使用多級格柵濾除工藝除去河道淤泥中的生活垃圾和建筑垃圾，垃圾剔除工藝同時可實現(xiàn)淤泥自身的均混，使淤泥中的各組分分配更為均勻，利于后續(xù)的脫水與固化處置。

c.多級淤泥沉淀池。使用多級淤泥沉淀池對淤泥進行預(yù)處理。具體做法是使用第一級沉淀池將采用泵送工藝的泵送泥水比例為1∶6的淤泥泥漿進行沉淀處理，將泥漿中80%～90%的泥砂沉淀第一級沉淀池，并在這一級沉淀池上加設(shè)格柵裝置，對泥漿中大于30mm的垃圾進行剔除處置。然后將淤泥泥漿尾水從第一級沉淀池引入第二級沉淀池，并依次引入第三極沉淀池。以此將淤泥尾水的含泥量逐次降低，達到排放標準。顯然，多級沉淀池預(yù)處理淤泥泥漿時除了降低泥漿的含泥量外，還使沉淀池的淤泥更加均化，達到使用固化設(shè)備對其固化時的顆粒級配要求。

4 兩種淤泥脫水與固化工藝流程

結(jié)合廣州市河道淤泥的客觀條件，為廣州市河道淤泥固化處理推薦的基本工藝技術(shù)路線：疏?！\→ 泵送上岸→貯泥池預(yù)處理→沉淀→混凝土泵→攪拌→堆放→資源利用。對不同狀況下的淤泥采取兩種有針對性的處理工藝。

當(dāng)疏浚淤泥生活垃圾、建筑垃圾含量及含砂率較低，可采取以下淤泥管道攪拌固化技術(shù)工藝流程來對淤泥進行處理(見圖1)。

當(dāng)淤泥中生活垃圾、建筑垃圾含量比較大且含砂率較高時，可采取帶格柵雜物預(yù)處理功能的淤泥管道攪拌固化技術(shù)工藝流程(見圖2)。

圖1 淤泥管道攪拌固化技術(shù)的工藝流程

圖2 帶格柵雜物處理功能的淤泥管道攪拌固化技術(shù)的工藝流程

上述兩種淤泥脫水與固化工藝流程具有以下突出特點，并在實際工程應(yīng)用中取得良好效果。

a.將均化可流動的淤泥通過管道攪拌機的攪拌使之與固化劑充分拌和，讓固化劑能夠發(fā)揮高效作用而達到固化淤泥的目的。

b.能連續(xù)作業(yè)，自動化程度比較高，主體設(shè)備之間的連接是管道連接，容易實現(xiàn)半自動化施工。

c.管道攪拌機采用單軸螺旋，設(shè)備的前部分為螺旋推進，后部分為攪拌，有機地將推進和攪拌功能組合在一起，減少了占地面積，提高功效。

d.與管道攪拌機配套的主要設(shè)備粉料供應(yīng)機的供料系統(tǒng)是連續(xù)計量供料的。保證了整個設(shè)備系統(tǒng)可連續(xù)作業(yè)的要求。

5 結(jié) 論

廣州市河道沉積物主要來源于地表徑流帶入，工業(yè)廢水和生活污水排放帶入以及大氣沉降帶入，部分河道建筑垃圾和生活垃圾沉積嚴重；河道淤泥質(zhì)地變化大，總體偏砂，廣州市河道淤泥的固化工藝宜采用帶格柵或不帶格柵的淤泥管道攪拌固化工藝技術(shù)。該技術(shù)的推廣應(yīng)用能有效解決河道、湖泊淤泥的污染，改善水質(zhì)，改善生態(tài)環(huán)境；減少疏浚淤泥的堆放占地和污染物的二次生成和二次轉(zhuǎn)移；將疏浚淤泥處理成能夠滿足工程要求、性質(zhì)良好的土工材料，用作河道堤防加固、公路路基回填等建筑材料，達到變害為利、廢棄資源再生利用的目的；提供良好的水環(huán)境空間，改善城市人居環(huán)境，提高城市的競爭能力。

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Research on silt efficient dehydration and curing technological process

LAI Youxian, YAN Xiaoman

(GuangzhouWaterConservancy&HydropowerStationConstructionEngineeringCo.,Ltd.,Guangzhou510600,China)

Silt deposition speed becomes faster, sediment area is larger, and sediment layer is thicker with acceleration of economic construction speed under double roles of sand and sediment production due to urban sewage and surface rainfall. River and lake environments are damaged, water accumulation and flood control abilities are reduced, silts in rivers and lakes must be dredged and treated. In the paper, research on sediment composition of rivers and lakes in Guangzhou and their basic features is regarded as foundation for proposing silt pipeline mixing and curing technology process for the efficient dehydration and curing of silt in the region with grille sundry preprocessing function. The technique is applied successfully.

sediment in rivers and lakes; dehydration and curing; dredging process

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.03.010

TV851

A

1005-4774(2017)03- 0040- 04