杜惠明 唐官鵬 李銀

（作者單位：杜惠明、唐官鵬，中國電建集團武漢重工裝備有限公司；李銀，中電建生態(tài)環(huán)境集團有限公司）

一、引言

我國幅員遼闊，城市眾多，城市里的河道具有防洪排水、景觀文化、生態(tài)環(huán)境等不可替代的功能，然而現(xiàn)階段大多數(shù)河道已經(jīng)出現(xiàn)了嚴重的污染，危及人們的生產(chǎn)和生活安全。全長31公里的茅洲河是深圳第一大河，兩岸一級支流眾多，近年來，由于城市人口不斷增加，生活工業(yè)排放日益增多，使得茅洲河水域污染、底泥淤積十分嚴重，水體生態(tài)遭到破壞，影響區(qū)域內(nèi)生活環(huán)境和旅游業(yè)發(fā)展。因此，改善茅洲河水環(huán)境污染現(xiàn)狀具有緊迫性和必要性，而河道清淤及底泥污染物處置則是此次工程的重要研究內(nèi)容和重要組成部分。河道底泥是由粘土、粉砂、砂子、有機物或礦物質(zhì)組成，底泥的有害物質(zhì)直接影響水體及生物健康。底泥的減量化處理需采用多元化處理處置模式，應(yīng)充分考慮到分散與集中、傳輸臨界距離、處理臨界規(guī)模等因素。

二、車載式模塊化底泥脫水設(shè)備介紹

基于以上背景，湖北某裝備有限公司成功研發(fā)出一套車載式模塊化底泥快速脫水一體化設(shè)備，這是一套底泥的就地處理設(shè)備，將其負載在集裝箱式底座中，通過卡車運輸至作業(yè)地點，實現(xiàn)底泥的垃圾分離、除砂和脫水一體化處理。日前在深圳水環(huán)境治理項目中成功運行，取得了較好的使用效果。

設(shè)備主要由四大模塊組成，分別為：除渣除砂模塊、絮凝模塊、脫水干化模塊、自動配藥模塊。每個模塊均為20呎集裝箱大小（長寬高6058*2438*2438mm），設(shè)備總功率為60kW，底泥處理能力為50～70m3/h，處理后泥餅含固率不低于35%，各模塊間通過快接接頭連接，可根據(jù)現(xiàn)場靈活擺放，所需占地面積約200m2。現(xiàn)場運行表明，該設(shè)備具有模塊化、自動化、節(jié)約資源、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，具體有以下優(yōu)點：

1．施工工期大幅縮短。該設(shè)備相比傳統(tǒng)的晾曬和土工管帶脫水法，不受天氣和現(xiàn)場占地環(huán)境影響，配合自動運行程序，脫水效率大幅提高，實現(xiàn)施工工期可預(yù)估，施工工期有保障。

2．提高底泥利用率。通過設(shè)備的篩分功能，可將底泥中的垃圾、石塊、砂石分離開來，便于分類處理，提高了底泥利用率，增加了經(jīng)濟效益。

3．實現(xiàn)安全無事故生產(chǎn)。相比于傳統(tǒng)的現(xiàn)場脫水方式，可基本實現(xiàn)人不沾泥，遠離噪音、氣味等污染，極大地改善了人員的作業(yè)環(huán)境，保障人員的人身安全。

4．節(jié)約土地建筑面積。相比底泥處理廠的建設(shè)，該設(shè)備可在河道就地處理，基本不長期占用地表面積，不影響城市的整體布局和環(huán)境美觀。

三、工藝流程介紹

底泥脫水一體化設(shè)備主要應(yīng)用于城市河道底泥脫水，處理對象為城市河道底泥，一般由清淤船或吸泥泵將其泵入底泥脫水設(shè)備；底泥泵入設(shè)備后，首先進入除渣除砂模塊進行垃圾、石塊、砂石等大顆粒的去除，隨后底泥進入絮凝模塊，通過絮凝反應(yīng)進一步濃縮，最后進入脫水干化模塊將濃縮后的底泥脫水成泥餅，完成底泥的脫水干化；自動配藥模塊則為其提供絮凝劑。該設(shè)備工藝物料平衡見下圖。

工藝物料平衡圖（百分比為含水率）

四、設(shè)備優(yōu)化和改進

現(xiàn)有底泥脫水設(shè)備基本能夠滿足現(xiàn)場脫水要求。通過現(xiàn)場運行總結(jié)，可在各模塊優(yōu)化設(shè)計，模塊的優(yōu)化組合等方面，進一步完善設(shè)備性能，提高運行效率和優(yōu)勢。

1．除渣除砂模塊的優(yōu)化

除渣除砂模塊主要功能是清除底泥中的有害固相，如細砂、石塊、樹根、生活垃圾等?，F(xiàn)有的除渣除砂模塊雖然基本滿足使用需求，但具有除砂能力偏弱、容易堵塞、體積龐大等缺點?；诖?，故需優(yōu)化設(shè)計該模塊。

新型除渣除砂模塊主要包括五部分：底泥凈化裝置、底泥存儲箱、鏈?zhǔn)綌嚢柩b置、底泥泵系統(tǒng)和螺旋絲桿升降裝置。底泥凈化裝置下端下方設(shè)置有泥砂分離單元，可以用來存儲經(jīng)底泥凈化裝置分離過的底泥。底泥凈化裝置四角設(shè)置有絲桿升降裝置，用以實現(xiàn)底泥凈化裝置在泥砂分離單元中的升降動作。當(dāng)?shù)啄鄡艋b置工作時，設(shè)備通過絲桿升降裝置上升至箱體頂部。當(dāng)設(shè)備停止工作需要運輸時，底泥凈化裝置可通過絲桿升降裝置下落至箱體內(nèi)部，與底泥儲存箱成一體，便于系統(tǒng)整體運輸。圓環(huán)鏈?zhǔn)焦伟鍞嚢柘到y(tǒng)設(shè)置于泥砂分離單元底部，圓環(huán)鏈條在三合一減速機的驅(qū)動下循環(huán)運動，兩條圓環(huán)鏈之間安裝有底泥刮板，底泥刮板隨同鏈條運動，將底泥刮送到底泥泵的吸口位置，防止底泥在箱體下部沉淀。經(jīng)過優(yōu)化后的除渣除砂模塊處理能力大，可達200m3/h，除砂效率高，且通過配備絲桿升降裝置，方便運輸、占地面積小。

2．脫水干化模塊的選擇

脫水干化模塊主要設(shè)備是帶式壓濾機，它的主要優(yōu)勢是泥餅含水率較低，技術(shù)相對成熟，但缺點是占地面積較大，維護困難，難以實現(xiàn)24小時運行。通過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段可以應(yīng)用于底泥脫水的主要脫水設(shè)備有：帶式壓濾機、離心式脫水機、板框壓濾機、疊螺式脫水機，它們的優(yōu)缺點見下表。

主要脫水設(shè)備優(yōu)缺點

從表上可以看出，不同的脫水設(shè)備具有各自的優(yōu)勢和缺點，故在實際應(yīng)用中，應(yīng)充分考慮現(xiàn)場的實際需求，多元化針對性選擇脫水設(shè)備，以達到最優(yōu)的處理效率。如若對泥餅含水率要求不高，僅需滿足方便運輸需要，則可選擇疊螺脫水機，該脫水設(shè)備不僅脫水效率較高，而且具有維護簡便，現(xiàn)場環(huán)境噪音低，省水省電等優(yōu)勢。若對底泥含水率要求較高，則可考慮選擇板框脫水機，但需要克服該設(shè)備無法連續(xù)運行，處理效率較低，占地面積較大等缺陷。

3．各模塊的優(yōu)化組合設(shè)計

現(xiàn)有模塊化底泥脫水設(shè)備共四個模塊，一共由發(fā)電機、除渣除砂系統(tǒng)、濃縮罐、帶式壓濾機、自動配藥裝置共5種設(shè)備組成，模塊數(shù)量較多，現(xiàn)場用地需求有較大的局限性。故可優(yōu)化整體設(shè)計，緊湊布置各設(shè)備，將發(fā)電機與除渣除砂模塊組合為一個模塊，將自動配藥與帶式壓濾機組合為一個模塊，模塊總數(shù)縮減為3大模塊，便于現(xiàn)場管線連接。各模塊擺放方式上可平面布置，也可立體布置，節(jié)約現(xiàn)場土地資源，提高設(shè)備適應(yīng)能力。

五、總結(jié)

1．車載式模塊化底泥脫水一體化設(shè)備成功地解決了城市河道底泥現(xiàn)場脫水干化處理難的問題，節(jié)約了工程成本，縮短了工期，極大地降低了勞動強度和施工難度，保證了作業(yè)的安全和質(zhì)量。

2．該設(shè)備采用車載式、模塊化設(shè)計，節(jié)約建筑面積，符合我國國情和城市底泥處理發(fā)展趨勢，具有極大的推廣價值和發(fā)展前景。

3．底泥處理由集中變?yōu)榉稚?，提高了工作效率，但也帶來了監(jiān)管分散化的難題，需制定有效的監(jiān)管措施保障設(shè)備運行的安全和環(huán)保。