付春霞 唐官鵬

一、引言

我國由于地域遼闊，中小河道眾多，近年來隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大多數(shù)河道已經(jīng)被嚴(yán)重污染，極大地危害了人們的生活。近年來，各國也對底泥處理有了大量的研究。2019年，深圳市寶安區(qū)實施了全面消除黑臭水體工程，依靠“廠、網(wǎng)、源、河”的技術(shù)路線，主要針對片區(qū)內(nèi)排查出的污水處理廠、雨污管網(wǎng)、河道治理（包括河道暗涵、小微水體、生態(tài)修復(fù)、泵閘）等遺漏及未涉及的項目進(jìn)行整治。

通過片區(qū)內(nèi)全面整治改造工程的實施，控制對水體河流的污染，改善片區(qū)內(nèi)污染狀況，進(jìn)一步完善水循環(huán)系統(tǒng)的完整性，降低水體內(nèi)污染物排放量，增強水體的自凈能力，最終實現(xiàn)全面消滅黑臭水體，實現(xiàn)水體的“長治久清”。

河道水污染治理，重難點就在河道底泥的處理。城市河道治理在以往，一般都是依靠土工管帶，這種方法占地面積大，受天氣影響大，也影響沿岸居民的生活，故開發(fā)一套底泥就地處理設(shè)備迫在眉睫，將脫水技術(shù)與底泥運輸結(jié)合，實現(xiàn)減量化處理。前期的現(xiàn)場勘探資料顯示，底泥中含固率一般為10%，根據(jù)水質(zhì)與底泥化驗情況，選擇有機高分子絮凝劑（陽離子聚丙烯酰胺PAM）作為絮凝劑對底泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)。

基于此，車載式模塊化底泥脫水一體化設(shè)備是河道底泥就地處理設(shè)備，將其負(fù)載在集裝箱式底座上，通過卡車運輸至指定作業(yè)地點，實現(xiàn)底泥的垃圾分揀、除砂和脫水功能，解決現(xiàn)階段底泥干化處理難的問題，為深圳乃至全國水環(huán)境綜合治理提供高效的解決辦法。

二、設(shè)備概況

該設(shè)備工藝分為三個階段：第一階段為底泥預(yù)處理，底泥先輸送至振動篩下層除渣篩，經(jīng)5mm篩分將大顆粒石塊，垃圾等雜物排出，其他底泥透篩后經(jīng)渣漿泵以一定壓力送入旋流器進(jìn)行分級，旋流器底流進(jìn)入雙層篩上層的脫水篩，排出細(xì)砂，旋流器溢流后的底泥與絮凝劑PAM在管道混合器混合后進(jìn)入后續(xù)工藝流程。第二階段為底泥沉淀階段，底泥進(jìn)入濃縮罐與絮凝劑進(jìn)行充分的反應(yīng)和沉淀，濃縮罐上層的清水經(jīng)過過濾加壓后可作后面脫水模塊的沖洗水，下層沉淀濃縮后的底泥再次與絮凝劑混合后進(jìn)入最后的脫水干化模塊進(jìn)行濃縮和脫水。第三階段為脫水階段，通過帶式壓濾機的壓濾作用，使底泥含水率進(jìn)一步降低至50%左右，體積比之前至少減少88%，底流箱的濾液部分外排，部分則回流至濃縮罐再次絮凝沉淀。

整個設(shè)備由四大模塊組成，分別為：除渣除砂模塊、絮凝濃縮模塊、脫水干化模塊、自動配藥模塊。每個模塊均為20呎集裝箱大?。ㄩL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200㎡。

除渣除砂模塊主要由旋流器和振動篩組成，主要功能是進(jìn)行底泥的預(yù)處理，去除里面的垃圾、砂石等。絮凝濃縮模塊是底泥經(jīng)過絮凝反應(yīng)后，對其進(jìn)行初步濃縮的設(shè)備。脫水干化模塊是利用帶式壓濾機進(jìn)行壓濾操作。自動配藥模塊則是配置PAM藥劑和柴油發(fā)電機提供電能。

該設(shè)備設(shè)有一個主控柜和3個副控柜，主控柜設(shè)置在除渣除砂模塊，3個副控柜則分別設(shè)置在另外三個模塊，每個控制柜均有PLC程序模塊。操作人員可通過設(shè)置在主控柜上的觸摸屏操控整個設(shè)備，觸摸屏的控制界面可分為主頁面、振動篩、濃縮罐、帶濾機、沖洗水、加藥泵、報警共7個頁面。在主頁面可以對所有元器件的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，包含通訊狀態(tài)、相序錯誤、設(shè)備狀態(tài)、閥門開度等信息。在運行控制模式上分為自動模式和手動模式，在設(shè)備各模塊空試一切正常時便可進(jìn)行全自動運行。

三、運行注意事項

1.設(shè)備運輸?shù)竭_(dá)指定位置后，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況合理規(guī)劃各模塊擺放位置，保證模塊間管道、電纜能夠順利連接，長度不夠的部分適當(dāng)增加管線或調(diào)整模塊位置。

2.做好開機前的檢查工作，主要有檢查各超聲波液位計探頭是否有泥水遮蓋，影響信號讀取；各減速機和泵能否正常運轉(zhuǎn)，冷卻水和潤滑油應(yīng)滿足要求；首罐絮凝藥液是否攪拌均勻，自來水供應(yīng)量應(yīng)滿足藥液配置需求；空壓機、各氣管、氣缸是否有漏氣現(xiàn)象；各底流箱是否有較大異物存在，以免開機后堵塞泵和管道。

3.由于各個現(xiàn)場底泥性質(zhì)差異較大，可在運行前取小量現(xiàn)場底泥樣本進(jìn)行絮凝試驗，用以確定合適的絮凝劑及絮凝藥液濃度，避免由于絮凝劑的因素影響運行效果。

4.設(shè)備每次關(guān)機前，務(wù)必對其管路進(jìn)行清洗?？沙槿『拥郎蠈忧逅蜃詠硭娴啄嗤ㄟ^設(shè)備，去除罐體、泵和管道內(nèi)部殘留的泥沙，避免后期泥沙干化后堵塞管道，造成設(shè)備損壞，影響正常運行。

四、設(shè)備運行存在的問題及解決措施

1.堵塞問題及解決措施

由于現(xiàn)場利用人工高壓水槍沖刷河道底部獲取底泥，故底泥含沙量波動較大，過多的含沙量會增加旋流器底流的排沙負(fù)荷，若沒有相應(yīng)的調(diào)節(jié)能力，則極易造成旋流器或污泥泵堵塞，影響使用效果。所以可以改進(jìn)為2臺旋流器或增大旋流器處理能力避免這種情況，提高設(shè)備的容砂能力。

另外在試驗中發(fā)現(xiàn)，各模塊的底流箱均極易堆積泥沙，特別是脫水模塊的的底流箱，由于帶濾機可能跑偏漏泥和濾液中也含有少量的泥，不斷積累形成底泥堆積在底流箱，若無有效的沖洗方案，極易造成泥沙的大面積堆積并堵塞泥泵，降低作業(yè)效率，甚至直接導(dǎo)致設(shè)備無法正常使用，故在后期設(shè)備的設(shè)計中，須增加幾套有效的泥沙沖洗裝置。

2.帶式壓濾機支撐梁損壞及解決措施

帶式壓濾機是底泥脫水的最后環(huán)節(jié)，它主要分為重力脫水區(qū)、壓榨脫水區(qū)、高壓脫水區(qū)三個區(qū)段，其中高壓脫水區(qū)采用變徑脫水輥，濾帶走S形，壓榨壓力最高可達(dá)0.8MPa。

該設(shè)備在某次試驗過程中，為試驗該設(shè)備產(chǎn)出的泥餅最高含固率，故調(diào)整絮凝濃縮模塊的厚泥泵與帶濾機濾帶帶速，導(dǎo)致濾帶中的厚泥積累過多，極高的壓強超過了機架所能承受的強度，最終使帶濾機的高壓壓榨輥筒支撐架彎折，輥筒位置嚴(yán)重錯位，此時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)出的泥餅厚度高達(dá)2cm，嚴(yán)重超過帶濾機的負(fù)荷。后經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，該支撐架的設(shè)計位置并不合理，支撐方向與濾帶壓榨走向不匹配，無法提供科學(xué)有效的支撐，影響使用壽命。為此便修改了支撐位置，重新打孔連接，配合合理的轉(zhuǎn)速，后期帶濾機使用效果良好。

3.泵故障及解決措施

設(shè)備一共設(shè)有4臺螺桿泵、1臺渣漿泵、2臺潛水泥漿泵，在試驗過程中出現(xiàn)過各類原因致使泵無法工作的問題。除渣除砂模塊的渣漿泵吸入管向下彎曲，使得內(nèi)部空氣難以排出，啟動后會偶爾出現(xiàn)泵空轉(zhuǎn)不出水的情況，后通過向內(nèi)注水排出空氣的方法將故障排除。輸送PAM絮凝劑的螺桿泵由于絮凝劑具有較大粘性，容易堵塞泵體，使得其作業(yè)時啟動困難，時常需要外力協(xié)助其開始運轉(zhuǎn)，后期在選型設(shè)計時可考慮大功率和高揚程的螺桿泵避免此類情況。試驗時脫水模塊的潛水渣漿泵由于止回閥設(shè)計問題，致使出水管路阻力太大，壓強過高，無法泵出水，故通過調(diào)整出水管路布置順利解決該問題。

五、效益分析

設(shè)備在現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)月試驗后，總體運行效果良好，具體運行參數(shù)見表1。

表1 底泥脫水設(shè)備試驗運行參數(shù)

由于受制于現(xiàn)場環(huán)境，進(jìn)泥僅能通過人工進(jìn)入涵道、利用高壓水槍和泵配合實現(xiàn)底泥的抽取，故大部分時間無法實現(xiàn)連續(xù)、均衡的進(jìn)料，因此設(shè)備試驗處理量較低，長時間工作于于不飽和狀態(tài)。在試驗期間，該設(shè)備運行一小時，產(chǎn)生泥餅約2m3，設(shè)備運行費用見表2。

表2 底泥脫水設(shè)備的實際運行費用

經(jīng)過試驗可以看出，設(shè)備可將94%～98%的底泥成功就地脫水至55%左右，具有較好的底泥減量效果，設(shè)備具有以下優(yōu)點：

1.施工工期大幅縮短。該設(shè)備相比于傳統(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(yuǎn)離噪音、氣味等污染，極大地提高了人員的作業(yè)環(huán)境，保障人員的人生安全。

4.節(jié)約土地建筑面積。相比于底泥處理廠的建設(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。

六、總結(jié)

通過車載式模塊化底泥脫水一體化設(shè)備在現(xiàn)場應(yīng)用后，成功實現(xiàn)了底泥現(xiàn)場篩分、脫水一體化，節(jié)約了成本，縮短了工期，極大的降低了勞動強度和工程成本，設(shè)備運行平穩(wěn)、性能高效，在城市底泥干化處理方面具有極大的推廣價值。