一種排水管渠污泥處理新技術(shù)

林茂鋒，陳益人，王宏，孫浩

（三川德青科技有限公司，湖北 武漢 430000）

1 技術(shù)背景

排水管渠污泥是指沉積在排水管渠內(nèi)的泥砂和其他物料的總稱，可能包含隨城鎮(zhèn)污廢水、雨水等輸送過(guò)程沉積的顆粒物與雜質(zhì)，也可能包含無(wú)序排入的生活垃圾、建筑垃圾、餐飲垃圾等。有些地域也稱之為通溝污泥、下水道污泥、管網(wǎng)污泥。傳統(tǒng)的管渠污泥處理方式是晾曬后運(yùn)至垃圾填埋場(chǎng)填埋。但晾曬過(guò)程中污泥對(duì)土壤、水體、空氣的污染，運(yùn)輸過(guò)程中污泥的跑、冒、滴漏等情況將不可避免的對(duì)環(huán)境造成影響。而且，隨著城市用地的日益緊張，晾曬場(chǎng)地及填埋場(chǎng)地的審批也越來(lái)越難，大量的管渠污泥將面臨無(wú)路可去的窘境。

2 處理原則

管渠污泥屬于固體廢棄物的一種，20世紀(jì)80年代我國(guó)提出了對(duì)固體廢物的控制污染采取“無(wú)害化”、“減量化”、“資源化”的原則。無(wú)害化原則：將固體廢物經(jīng)過(guò)處理使其達(dá)到不影響人類健康，不污染周邊環(huán)境的目的。如垃圾的焚燒、堆肥、糞便的厭氧發(fā)酵等都符合無(wú)害化原則。減量化原則：是指在生產(chǎn)、流通和使用環(huán)節(jié)減少?gòu)U物產(chǎn)生，以及采用適當(dāng)措施使廢物量減少（含體積和重量）的過(guò)程。如焚燒處理后固體廢棄物的體積減少、污泥脫水處理后固體廢棄物體積的減少等。資源化原則：對(duì)固體廢棄物施以適當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)從中回收有用的物質(zhì)和能源。如建筑垃圾中鋼材的回收等。

3 污水處理廠污泥與管渠污泥的差異

污泥處理技術(shù)的研究目前主要集中在市政污水處理廠污泥，對(duì)于管渠清掏污泥的處理技術(shù)的研究不足。管渠清掏污泥的成分與市政污水處理廠污泥差異很大，污水處理廠污泥的處理工藝無(wú)法運(yùn)用于管渠污泥處理領(lǐng)域。城鎮(zhèn)排水管渠是城鎮(zhèn)雨水徑流及人類活動(dòng)排放的主要收納者，隨著污水的流動(dòng)，易沉固體物質(zhì)在排水管渠的各個(gè)環(huán)節(jié)逐漸沉積，這些沉積物質(zhì)就構(gòu)成了管渠污泥，其余固體則最終進(jìn)入污水處理廠。通常越靠近管渠末端即污水處理廠，沉淀物就越細(xì)，總體來(lái)說(shuō)，污水處理廠沉砂池之前的污泥成分與管渠污泥相近，但在顆粒上尺寸要小。初沉池由于主要用于去除懸浮固體中的可沉固體物質(zhì)，故污泥成分相對(duì)于沉砂池已經(jīng)產(chǎn)生了很大的變化。后續(xù)的二沉池、化學(xué)沉淀池則是通過(guò)生物、化學(xué)方式得到的污泥，這種污泥無(wú)機(jī)物比重低、含水率高，性狀與管渠沉積污泥差異很大。

表1是市政管渠及污水處理廠各主要環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污泥情況描述。

表1 市政管渠及污水處理廠的污泥成分及特征

鑒于管渠污泥成分與污水處理廠污泥的差異，污水處理廠污泥的處理手段無(wú)法適用與管渠污泥。

4 管渠污泥之間的成分差異

排水管網(wǎng)主要分為雨水管網(wǎng)、污水管網(wǎng)及雨污合流管網(wǎng)，其中雨水管網(wǎng)沉積物成分比較簡(jiǎn)單，主要來(lái)自于地表徑流攜帶的固體物質(zhì)，通常以泥、砂、石等無(wú)機(jī)物質(zhì)為主。對(duì)于污水管網(wǎng)及雨污合流管網(wǎng)的沉積物質(zhì)則相對(duì)復(fù)雜，具有較為明顯的區(qū)域特征，餐飲區(qū)域的污泥除了含有砂、石等無(wú)機(jī)物質(zhì)外，通常含油量多、有機(jī)物含量高、餐飲垃圾較多；城市主干道附近污泥通常砂石較多；居民區(qū)的污泥通常有機(jī)質(zhì)含量較高、生活垃圾等較多。

我司在湖南省常德市四個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行取樣檢測(cè)分析，分別是城區(qū)餐館附近的污水管網(wǎng)、常德經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)污水管網(wǎng)、常德江北城區(qū)主干網(wǎng)、江南城區(qū)污水管網(wǎng)，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表2。

從以上數(shù)據(jù)可以看出不同區(qū)域的管渠污泥顆粒構(gòu)成、有機(jī)物含量有很大的差異，各區(qū)域的污泥有各自的特點(diǎn)。

主干道污泥中+0．076mm粒級(jí)以上的固體占90%以上，各粒級(jí)有機(jī)物含量均較低，符合以砂石為主的特征。

餐飲區(qū)管網(wǎng)污泥有機(jī)物含量很高，主要原因就是餐飲區(qū)的排放物中油脂及其他食物殘?jiān)唷?/p>

污水管網(wǎng)由于收納了較多的人類活動(dòng)的無(wú)序排放，+20mm粒級(jí)以上的含有較多的以有機(jī)物為主的生活垃圾，同時(shí)-0．076mm粒級(jí)的顆粒中的有機(jī)質(zhì)含量也較高。

5 管渠污泥處理技術(shù)路線

固廢處理一般需將其按性質(zhì)分類，經(jīng)預(yù)處理過(guò)程，達(dá)到能進(jìn)一步處理的要求，然后根據(jù)其組成及現(xiàn)有的條件或新開(kāi)發(fā)的技術(shù)分別采取化學(xué)處理、焚燒處理、熱解處理、固化處理、生活處理等技術(shù)過(guò)程，回收其中的能源和資源，達(dá)到安全化后再進(jìn)行最終處置。管渠污泥由于組成復(fù)雜，成分波動(dòng)性大，采用單一的處理技術(shù)存在難度。可以考慮按照上述方式，先將污泥中的不同成分盡可能分開(kāi)，得到相對(duì)成分單一的物質(zhì)，然后再分別對(duì)各單一物質(zhì)有針對(duì)性的處理處置。

從組成成分分類，管渠污泥中固體物質(zhì)主要分為有機(jī)物及無(wú)機(jī)物兩類，其中有機(jī)物多為生活垃圾、餐飲垃圾、動(dòng)物尸體、植物枝葉等。無(wú)機(jī)物多為砂、石、泥等，也可能含有少量金屬、玻璃等成分。有機(jī)物與無(wú)機(jī)物的密度存在差異。

從粒徑分類，管渠污泥中20mm以上成分隨機(jī)性大，可能含有石塊、瓶瓶罐罐、塑料袋、破布、動(dòng)物尸體、鐵絲、編織袋、植物枝葉等，2．8～20mm粒徑范圍的成分則是石塊、小塑料片、布片、秸稈等，0．076～2．8mm的主要成分是砂、小秸稈及其他輕質(zhì)的微小物質(zhì)，小于0．076mm的主要是含有有機(jī)質(zhì)的泥及粉細(xì)砂等。

在GBT14684《建設(shè)用砂》標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)砂的粒徑定義是 0．075～4．75mm，在 GBT14685《建設(shè)用卵石碎石》中，對(duì)卵石碎石的粒徑定義是＞4．75mm。從表2顆粒分析數(shù)據(jù)可以看出，主干道污泥中0．076～20mm的砂石的占比達(dá)到了75%，其余位置污泥的比例也在30%～40%。從資源化角度來(lái)看，砂、石的可利用場(chǎng)合最多，因此提取污泥中的砂石具有較大的價(jià)值。

綜合以上特征，我司對(duì)于管渠污泥的處理采取了以下技術(shù)路線（見(jiàn)圖1）。

結(jié)合以上技術(shù)路線，細(xì)化設(shè)計(jì)，我司提出了以下工藝路線（見(jiàn)圖2）。

首先對(duì)管渠污泥進(jìn)行清洗，通過(guò)專用的清洗分離設(shè)備進(jìn)行，通過(guò)此過(guò)程，大顆粒雜物上附著的泥、砂及其他污染物可被剝離，通過(guò)清洗分離設(shè)備前端的篩分機(jī)構(gòu)，較為干凈的大顆粒雜物被篩分出來(lái)。此部分雜物成分隨機(jī)性大，資源化利用經(jīng)濟(jì)性不高，通常按照生活垃圾處理。前過(guò)程的篩分機(jī)構(gòu)篩下物經(jīng)過(guò)分級(jí)篩分級(jí)，分級(jí)篩的篩上物為中粒徑雜物，對(duì)中粒徑雜物采用專用的重力分選機(jī)將重質(zhì)無(wú)機(jī)物和輕質(zhì)雜物分開(kāi)，其中重質(zhì)無(wú)機(jī)物絕大部分為石塊，輕質(zhì)雜物絕大部分為有機(jī)物，兩者經(jīng)脫水篩脫水后輸出。分級(jí)篩的篩下漿液經(jīng)水力旋流器固液分離，旋流器底流漿液進(jìn)入洗滌裝置，通過(guò)洗滌，漿液中的無(wú)機(jī)物顆粒表面附著物被分離，洗滌后的漿液經(jīng)有機(jī)物無(wú)機(jī)物分離機(jī)將重質(zhì)無(wú)機(jī)物與和輕質(zhì)雜物分開(kāi)，其中重質(zhì)無(wú)機(jī)物絕大部分為砂，輕質(zhì)雜物主要為微小秸稈、塑料片、樹(shù)葉碎片等，兩者經(jīng)脫水篩脫水后輸出。

表2

圖1

圖2

上述過(guò)程中脫水篩脫出的水及旋流器的溢流進(jìn)入絮凝沉淀裝置，沉淀物經(jīng)壓濾系統(tǒng)壓濾產(chǎn)出泥餅，其余的清水外排。

6 處理效果

經(jīng)過(guò)以上過(guò)程的處理，管渠污泥的產(chǎn)物情況如表3。產(chǎn)物中石塊及砂可以作為溝槽回填材料、免燒磚材料，輕質(zhì)雜物可以送至垃圾發(fā)電廠作為發(fā)電原料，亦可通過(guò)干餾工藝獲得可燃?xì)饧疤挤邸?/p>

7 資源化處理

以上的工藝過(guò)程將管渠污泥中的固體成分分成了幾個(gè)大的類別，產(chǎn)物中砂和石塊已經(jīng)可以直接資源化利用。在綜合考慮經(jīng)濟(jì)性的情況下，其余產(chǎn)物也可進(jìn)一步進(jìn)行資源化利用，大粒徑雜物可考慮通過(guò)風(fēng)選、磁選、破碎等手段將其中的輕質(zhì)雜物、重質(zhì)無(wú)機(jī)物、金屬雜物分離開(kāi)來(lái)，產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步利用；石塊可通過(guò)磁選、破碎、清洗等手段并經(jīng)過(guò)級(jí)配處理后按照建設(shè)用卵石、碎石標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行資源化利用；砂可以經(jīng)過(guò)洗砂、級(jí)配處理后按照建設(shè)用砂標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行資源化利用；泥餅可以考慮在適當(dāng)添加固化劑的情況下用于園林用土或者工程用土。

本文所述工藝系國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)“城市水污染控制與水環(huán)境綜合整治技術(shù)研究與示范”主題、“城市排水管渠數(shù)字化診斷、清淤設(shè)備及修復(fù)材料產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容，本工藝過(guò)程及設(shè)備是管渠污泥處理技術(shù)的一大革新，能夠?qū)崿F(xiàn)管渠污泥的“減量化”、“無(wú)害化”、“資源化”，從而提供一種解決管渠污泥處理處置困境的途徑。

表3 產(chǎn)物情況說(shuō)明