南京某項(xiàng)目通溝污泥處理工藝及環(huán)保措施

汪芳晉

（上海固可曼分離工藝設(shè)備有限公司 上海 201100）

0 引言

通溝污泥是排水管道養(yǎng)護(hù)中疏通清撈上來(lái)的沉積物。如不及時(shí)清理，會(huì)減少管道過(guò)水?dāng)嗝娴拿娣e，造成排水不暢，而且沉積在管道上的淤泥在雨天又會(huì)隨雨水進(jìn)入河道［1］。通溝污泥處置是城市排水管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)中一項(xiàng)重難點(diǎn)工作。目前，南京市通溝污泥多為各區(qū)、各養(yǎng)護(hù)單位自行處理，主要都是直接進(jìn)行填埋或者簡(jiǎn)單的沉降淘洗，污泥處置技術(shù)水平相對(duì)較低，規(guī)范處置的工作體系尚未健全。按照傳統(tǒng)的處置辦法，不僅造成資源的浪費(fèi)，更容易造成二次污染。所以南京城南污水廠通溝污泥處理項(xiàng)目需要既符合政策的要求，也滿足南京排水管道養(yǎng)護(hù)的實(shí)際需求。本工程的建設(shè)可以大量減少外運(yùn)的污泥量，每天節(jié)省大量的運(yùn)輸費(fèi)用和填埋費(fèi)用，同時(shí)也可作為污泥資源化利用的示范工程進(jìn)行推廣。

1 工程概況

本項(xiàng)目采用比較經(jīng)典的濕機(jī)械分離工藝進(jìn)行處理，利用重力、離心力等物理作用將通溝污泥中污泥、有機(jī)物及砂石進(jìn)行分離。分離出來(lái)的砂石可用作建筑材料，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，且不會(huì)造成二次污染。有機(jī)物可集中燃燒，也可按照堆肥要求集中填埋，提高了燃燒效率，減少了能源浪費(fèi)，避免了二次污染。該項(xiàng)目位于南京城南污水廠內(nèi)，處理后的污水回流至場(chǎng)內(nèi)處理，廢氣通過(guò)廢氣處理設(shè)備處理后排除，主要設(shè)備包括抓斗、洗鼓、分級(jí)篩、旋流器、擦洗機(jī)、螺旋溜槽、脫水篩等設(shè)備。本次工程處理60 t/d 市政通溝污泥（含水率85%），設(shè)1 條生產(chǎn)線，全天工作8 h。

2 工藝選擇

目前國(guó)內(nèi)對(duì)于通溝污泥比較常見(jiàn)的處理方式是直接填埋、簡(jiǎn)單的水力沉降淘洗和濕機(jī)械法處理。

（1）直接填埋是將吸污車抽吸出來(lái)的通溝污泥或者人工清掏的通溝污泥，通過(guò)專用的運(yùn)輸車運(yùn)至填埋點(diǎn)直接填埋。未經(jīng)處理的通溝污泥含水率比較高，內(nèi)部污染物包括未經(jīng)過(guò)處理的工業(yè)垃圾、有機(jī)物、污泥、污水，直接填埋會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。

（2）水力沉降淘洗是將收集的通溝污泥經(jīng)沉降等措施在處理站進(jìn)行初步分離，分離出來(lái)的粗大骨料垃圾和砂礫被直接送至填埋廠進(jìn)行填埋，剩余的污泥則重新回灌到下水道。雖然該工藝對(duì)環(huán)境的二次污染風(fēng)險(xiǎn)比直接填埋要低，但是仍然有部分有機(jī)物附著在沙礫表面，填埋會(huì)產(chǎn)生一定的環(huán)境影響［2］。此外，處理后的通溝污泥直接回灌至下水道，得不到有效的處理。0.2 mm 以下無(wú)機(jī)砂粒若大量回灌污水處理廠，將對(duì)污水處理和污泥處理設(shè)施造成極大危害，造成污水處理設(shè)備及污泥處理設(shè)備的故障頻發(fā)，增加運(yùn)行負(fù)荷。

（3）濕機(jī)械法是引自德國(guó)的水力旋流+砂石分離技術(shù)，也是目前較為認(rèn)可的對(duì)通溝污泥各物料進(jìn)行分離的技術(shù)，但是濕機(jī)械處理通溝污泥工藝應(yīng)用并不廣泛。濕機(jī)械法處理工藝首先對(duì)通溝污泥進(jìn)行分類，通過(guò)篩分、洗滌、旋流、分離和脫水等處理手段，將其分為粗物料垃圾、粗大骨料垃圾、沙子、有機(jī)污泥等產(chǎn)物。這些產(chǎn)物根據(jù)其自身物料性質(zhì)可以進(jìn)行不同的資源化處理。例如4 mm 以下的沙子經(jīng)過(guò)擦洗、分離后，有機(jī)質(zhì)含量較低，可作為建筑材料回收利用；4 mm 以上的骨料垃圾破碎后可用作景觀磚塊制作材料；有機(jī)污泥可外運(yùn)焚燒，由于已經(jīng)過(guò)脫砂，其燃燒效率及熱值大大提高等。

3 種工藝的綜合比較見(jiàn)表1，表中分別列出3 種工藝的基本指標(biāo)，結(jié)合這些基本指標(biāo)對(duì)本工程通溝污泥處理工藝進(jìn)行比選。

表1 工藝比選

采用直接填埋通溝污泥資源化程度低，且在填埋或者運(yùn)輸過(guò)程中存在臭氣外散的風(fēng)險(xiǎn)，填埋污泥中的滲透液、有機(jī)質(zhì)會(huì)造成土壤、地下水二次污染，故此方案與其他的方案比較后并不可取。而采用水力淘洗處理工藝的污泥資源化程度也較差，且處理后的產(chǎn)物攜裹著大量的污染性有機(jī)物質(zhì)，如果直接填埋也可能造成土壤的二次污染，且運(yùn)輸過(guò)程也有產(chǎn)生比較大的臭味風(fēng)險(xiǎn)。而處理過(guò)程中產(chǎn)生的污水更不能直接排放，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)，所以此方案亦不可取。

濕機(jī)械法處理工藝污泥資源化利用程度高，通過(guò)一系列工藝設(shè)備的分離和洗滌，可以將污泥中產(chǎn)生的不同產(chǎn)物按照物料性質(zhì)進(jìn)行分類，減少了各產(chǎn)物之間互相污染，也避免了環(huán)境的污染。全程濕機(jī)械處理工藝車間采用全封閉處理，通過(guò)風(fēng)機(jī)抽吸產(chǎn)生負(fù)壓，將封閉框架內(nèi)產(chǎn)生的臭氣抽吸至后端臭氣處理裝置進(jìn)行處理。處理工程中產(chǎn)生的污水回流至原污水廠處理，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)后集中排放。該工藝滿足《城鎮(zhèn)排水管渠污泥處理技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 700—2020）的要求，這也是本項(xiàng)目采用濕機(jī)械處理工藝的主要原因。

該項(xiàng)目主要工藝設(shè)備包括：①高效擦洗機(jī)。其工作原理是高濃度漿液進(jìn)入擦洗機(jī)內(nèi)，固定顆粒被強(qiáng)烈地?cái)嚢?，使附著的污染物、?xì)顆?；蛘哐趸谋砻姹徊脸M(jìn)而達(dá)到清洗顆粒表面的目的。高效擦洗機(jī)在本項(xiàng)目上用于旋流器出來(lái)的底流濃縮漿液的擦洗，主要成分由沙子（0～4 mm）、污泥、有機(jī)物等組成，高效擦除附著在沙子表面的有機(jī)物和污泥，可以使后續(xù)單元可以得到更干凈的沙子。②旋流器。通過(guò)離心力快速地分離沙子和污水、污泥，可以將污水或污泥與沙子分離出來(lái)。該項(xiàng)目使用了2 級(jí)旋流器，可以最大限度地將沙子與污水分離，減少后續(xù)設(shè)備單元的處理量，最大程度回收沙子。③螺旋溜槽。通過(guò)重力實(shí)現(xiàn)對(duì)不同組分的分離，可以有效分離有機(jī)物和泥沙。當(dāng)漿液從螺旋溜槽的頂部進(jìn)入，在重力的作用下，由于有機(jī)物和沙子密度不同，有機(jī)物和沙子沿著螺旋槽漸漸分離成2 個(gè)軌道，得到不同的2 種產(chǎn)物。④洗鼓。通過(guò)提升襯板、攪拌肋等內(nèi)部組件的共同作用力對(duì)進(jìn)料中的有機(jī)物質(zhì)和砂礫等進(jìn)行摩擦攪拌，從而進(jìn)行分解和破碎。它通過(guò)對(duì)原始物料的提升、攪拌、摩擦、摔解，能夠?qū)τ袡C(jī)物、砂石、雜物、污泥等解離，為后續(xù)篩分、分離不同性質(zhì)物料提供了基礎(chǔ)條件。⑤其余輔助設(shè)備包括泵、輸送機(jī)、分級(jí)篩、脫水篩等設(shè)備。

3 工藝流程

整個(gè)濕機(jī)械處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 濕機(jī)械工藝流程圖

（1）吸污車或清掏作業(yè)車將管網(wǎng)污泥傾倒到預(yù)篩（100 mm×100 mm）上，清除篩上所有的粗物料（產(chǎn)物1），較細(xì)的部分通過(guò)篩孔落入污泥池。這部分物料主要是一些大的石塊和雜物。

（2）抓斗將物料從污泥池輸送至洗鼓，用于破碎和分解物料，使得原料中的有機(jī)物質(zhì)和砂能夠解離。在洗鼓最末端安裝篩籃，篩孔為30 mm，通過(guò)篩分30 mm 以上的物料（產(chǎn)物2）輸送至堆場(chǎng)。這些粗物料主要是一些粗大的石塊，幾乎不易變質(zhì)，主要作為建筑垃圾掩埋或者景觀、道路填埋材料。

（3）＜30 mm 的物料在洗鼓之后通過(guò)分級(jí)篩分級(jí)，篩孔尺寸為4 mm。篩出4 mm 以上物料（產(chǎn)物3）將通過(guò)螺旋輸送機(jī)輸送至堆場(chǎng)。這部分物料主要是一些鵝卵石，可用作建筑材料或市政工程材料。

（4）＜4 mm 篩下混合液輸送至水力旋流器，利用水力旋流器進(jìn)行固液分離，從含有機(jī)物和細(xì)泥的廢液中分離出沙子（＜4 mm）和含有細(xì)泥的污水。主要將含量＜4 mm 的沙子輸送至高效擦洗機(jī)，利用物料間的相互摩擦去除顆粒表面雜質(zhì)。這部分沙子先進(jìn)入二次旋流器進(jìn)行沙水分離，溢流輸送至弧線篩，底流沙子再送入螺旋溜槽，通過(guò)重力作用沿著螺旋槽向下旋流。橫向環(huán)流下層指向槽內(nèi)緣，上層指向槽外緣，在橫向流與縱向主流疊加作用下，由于密度的不同，分離出沙子和有機(jī)物2 種產(chǎn)品。

（5）螺旋溜槽分離出來(lái)的有機(jī)物在弧線篩中脫水，然后由螺旋輸送設(shè)備將有機(jī)物（產(chǎn)物4）送入堆場(chǎng)。有機(jī)物可集中堆肥、集中燃燒或者填埋等。螺旋溜槽分離出來(lái)的沙子（產(chǎn)物5）在脫水篩上脫水，經(jīng)過(guò)脫水的篩上物料輸送至堆場(chǎng)。干凈的沙子可用于建筑用砂、市政用砂。

該工藝的優(yōu)勢(shì)在于經(jīng)過(guò)數(shù)道分離和擦洗后，能基本將用作建材的沙子與有機(jī)污泥分離，減少了沙子中攜裹有機(jī)物的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)最大程度地實(shí)現(xiàn)了相同性質(zhì)或者粒徑的產(chǎn)物的分離，實(shí)現(xiàn)了不同產(chǎn)物的資源化利用。

4 工藝產(chǎn)生的廢水處理

目前該工程污水主要來(lái)源于通溝污泥本身污水和處理通溝污泥過(guò)程中產(chǎn)生的沖洗水。污水通過(guò)污水池收集起來(lái)，由于該項(xiàng)目本身就在污水廠內(nèi)，污水的量也比較小，所以該部分污水可以就近回流至污水管道內(nèi)，按照污水廠原有處理工藝進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后集中排放。若是距離污水廠較遠(yuǎn)可采用一體化污水處理裝置，根據(jù)污水的水質(zhì)情況選擇不同的處理工藝進(jìn)行處理。由于通溝污泥水質(zhì)大部分是含氮、磷和有機(jī)物的，所以A/O 工藝處理此類污水大體均可滿足排放要求。

5 臭氣處理

對(duì)于通溝污泥產(chǎn)生的廢氣主要成分為H2S、NH3、硫醇、有機(jī)硫化物、胺類等。由于處理過(guò)程中難免有一些無(wú)法或者不能封閉的地方，所以臭氣處理是必須的。目前對(duì)于污泥中溢出廢氣較為成熟的除臭工藝主要有3 種：生物濾池除臭法、活性炭吸附法和生物土壤除臭法。

（1）生物濾池是一種填料式濾池。其在污水廠比較常見(jiàn)，增濕后氣體通過(guò)裝滿填料的濾料床進(jìn)行處理。其主要過(guò)程是臭氣在適宜的條件下通過(guò)載有微生物的有機(jī)填料，其被填料上的微生物氧化分解，完成臭氣的除臭過(guò)程［4］。

（2）活性炭吸附技術(shù)是廢氣治理中較為常見(jiàn)的一種技術(shù)，利用活性炭具有較多中微孔能吸附臭氣中含臭物質(zhì)的特點(diǎn)，達(dá)到脫臭的目的。

（3）生物土壤除臭系統(tǒng)利用在濾料中培養(yǎng)、馴化的微生物。當(dāng)臭氣接觸這些含有大量微生物的透氣活性濾料層時(shí)，臭氣中的H2S 等致臭分子被微生物作為營(yíng)養(yǎng)食物“吃掉”并轉(zhuǎn)化為CO2和水等無(wú)害物質(zhì)，從而達(dá)到除臭目的［5］。

生物土壤除臭裝置安裝于廠區(qū)綠化帶中并與綠化帶有機(jī)結(jié)合布置（圖2），外形美觀。生物土壤除臭裝置能夠高效處理污水廠內(nèi)各種濃度、各種成分的惡臭氣體。土壤濾池表面種植草坪與廠區(qū)綠化結(jié)合，以美化廠區(qū)環(huán)境。土壤濾池的濾料性能穩(wěn)定，無(wú)板結(jié)現(xiàn)象，長(zhǎng)期（20 a）無(wú)需更換且土壤床壓力穩(wěn)定。

對(duì)于此類臭氣處理，3 種處理工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)。①生物土壤除臭法。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理非常方便，無(wú)需更換濾料，運(yùn)行費(fèi)用低但是占地面積較大，一次投資費(fèi)用大，適合于大型污水處理廠與綠植帶相結(jié)合使用。②生物濾池法。投資低、效果穩(wěn)定、管理方便，但是運(yùn)行費(fèi)用較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，占地面積較大，需要定期更換濾料。③活性炭吸附法。結(jié)構(gòu)較緊湊，安裝位置較靈活，處理效果好，但是適用于小風(fēng)量，低濃度臭氣，且活性炭更換較為頻繁，比較容易中毒。對(duì)于通溝污泥項(xiàng)目來(lái)說(shuō)如果在污水廠內(nèi)有足夠空間，建議采用生物濾池或者生物土壤法，同時(shí)考慮與原污水廠其他污水池臭氣處理工藝相結(jié)合。對(duì)于遠(yuǎn)離污水廠區(qū)域的通溝污泥臭氣處理，由于通溝污泥臭氣風(fēng)量比較小，建議采用活性炭吸附裝置。

目前項(xiàng)目整個(gè)處理車間采用PC 透明板全封閉，在各臺(tái)設(shè)備頂部安裝抽吸點(diǎn)，保持封閉車間內(nèi)負(fù)壓，無(wú)臭氣外泄。考慮到廠區(qū)內(nèi)其他污水池處理臭氣工藝均為生物土壤法除臭，加上廠區(qū)內(nèi)土地充裕，能與綠植帶充分結(jié)合使用，所以目前該項(xiàng)目選擇生物土壤法進(jìn)行除臭。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)通溝污泥減量化處理、處置工程的建設(shè)，將南京地區(qū)管道養(yǎng)護(hù)所產(chǎn)生的污泥進(jìn)行減量化、無(wú)害化、資源化處理，對(duì)于安全處置通溝污泥、污泥資源化利用、改善市政設(shè)施和水環(huán)境質(zhì)量，具有積極的意義。采用的濕機(jī)械法處理工藝污泥資源化利用程度高，且造成的環(huán)境和社會(huì)影響較小，同時(shí)也滿足《城鎮(zhèn)排水管渠污泥處理技術(shù)規(guī)程》（T/CECS 700—2020）的要求。本工程的建設(shè)可以大量減少外運(yùn)的污泥量，每天節(jié)省大量的運(yùn)輸費(fèi)用和填埋費(fèi)用，同時(shí)，也可作為污泥資源化利用的示范工程進(jìn)行推廣。