陳慶爽

（上海市青浦區(qū)港航管理事務(wù)中心，上海 201799）

河道、湖泊作為涵養(yǎng)植被、灌溉田地與通航貨運(yùn)的重要途徑，在水運(yùn)及航道工程建設(shè)中，其整治效果顯得尤為重要。而在河湖整治中由于淤泥堆積導(dǎo)致的礙航、水質(zhì)下降等問(wèn)題，一直是河湖治理體系中需要直接面對(duì)的難題。環(huán)保清淤作為一種快速且有效的內(nèi)源清除方式，在河湖及航道整治中被廣泛采用。清淤后底泥處理可分為全自然干化、土工管袋固化、真空預(yù)壓、攪拌固化等方式[1]，而無(wú)論采取何種處理方式都會(huì)產(chǎn)生尾水外排問(wèn)題。在以往處理方式中，包括串聯(lián)尾水池、加藥式退水口等方式已在項(xiàng)目中加以運(yùn)用，但以上尾水處理方式往往受場(chǎng)地限制、產(chǎn)出效率和處理效果等因素影響，在工程中應(yīng)用起來(lái)因?yàn)椴煌墓r產(chǎn)生一定困難。

為此在底泥堆場(chǎng)尾水處理中創(chuàng)新性地引入超磁分離一體化設(shè)備水處理技術(shù)，通過(guò)引入磁質(zhì)媒介快速吸附懸浮顆粒并在分離機(jī)中實(shí)現(xiàn)懸浮物的析出與磁質(zhì)媒介的回收，彌補(bǔ)常規(guī)尾水處理中處理效率、場(chǎng)地限制與工程成本等方面的不足，為河湖疏浚工程底泥堆場(chǎng)尾水處理提供新思路。

1 工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用

以浙江省嘉興市某項(xiàng)目為例，其中一部分主要工作內(nèi)容是對(duì)南湖進(jìn)行全面的疏浚。嘉興南湖是嘉興市各主要河流蓄泄的樞紐，同時(shí)也是全國(guó)著名旅游景點(diǎn)，受上游來(lái)水和湖區(qū)內(nèi)游船擾動(dòng)影響，水中代表感官指標(biāo)的懸浮物（SS）含量較高，透明度較低，總磷（TP）仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水環(huán)境功能區(qū)考核的Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)[2]，同時(shí)靠近游客碼頭及岸坡區(qū)域常年淤積，不滿足游船及巡邏執(zhí)法船只通行。

針對(duì)以上問(wèn)題，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用絞吸清淤配套管袋脫水固化工藝，清除湖區(qū)底部?jī)?nèi)源污染物，提升水質(zhì)指標(biāo)，改善湖泊內(nèi)淤積現(xiàn)狀。土工管袋底泥脫水成套設(shè)施由泥漿泵、全自動(dòng)加藥裝置、管道混合器、超磁分離機(jī)與土工管袋組成，其中超磁分離機(jī)是該套設(shè)施的核心部件。主要工作原理為絞吸淤泥通過(guò)泥漿泵泵送至管道混合器內(nèi)，在管道混合器內(nèi)完成底泥與絮凝劑的充分混合，通過(guò)管道輸送至土工管袋內(nèi)進(jìn)行脫水干化，底泥脫水與干化過(guò)程中產(chǎn)生的余水通過(guò)集水溝收集到集水坑中，再由坑內(nèi)提升泵送至超磁分離機(jī)進(jìn)行磁分離技術(shù)處理，處理后的清水檢測(cè)達(dá)標(biāo)后排放至河道中，工藝原理詳見(jiàn)下圖。

超磁分離尾水處理設(shè)施布置較為簡(jiǎn)單，屬于集成化成套裝置，超磁分離機(jī)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇車(chē)載式或集裝箱式。車(chē)載式具有移動(dòng)方便、靈活機(jī)動(dòng)的特性，而集裝箱式則具備單體水處理量大、高效的特點(diǎn)。該項(xiàng)目所設(shè)計(jì)為集裝箱式固定成套設(shè)備，超磁分離裝置單體規(guī)格為長(zhǎng)12 米、寬3 米，高3 米，日處理水量達(dá)5000 方。

2 超磁分離技術(shù)

超磁分離成套設(shè)備由微磁絮凝技術(shù)、磁盤(pán)固液分離技術(shù)和磁種回收利用技術(shù)組成。該套集成設(shè)備通過(guò)向原水中投加磁種和PAM 藥劑，使污染物形成包裹磁種的絮團(tuán)，然后通過(guò)超磁分離機(jī)進(jìn)行固液分離，使水體凈化，可以有效去除懸浮物、總磷、藻類(lèi)和部分有機(jī)物等污染物。該套設(shè)備具有高效的磁種回收技術(shù)，回收率最高可達(dá)90%，實(shí)現(xiàn)磁種的回收和再利用，節(jié)約使用成本。

具有強(qiáng)磁力的磁選分離裝置是超磁分離水處理設(shè)備的核心部件，主要工作機(jī)理為混凝、磁吸附、分離、脫水與回收。原水在進(jìn)入成套設(shè)備時(shí)，首先加入磁種及絮凝劑使之充分混凝，當(dāng)與磁種和絮凝劑混合后的流體流經(jīng)磁盤(pán)之間的流道時(shí)，流體中所含的磁性懸浮絮團(tuán)受到強(qiáng)磁場(chǎng)力的作用，吸附在磁盤(pán)盤(pán)面上，隨著磁盤(pán)的快速轉(zhuǎn)動(dòng)，在離心力的作用下絮團(tuán)逐漸從水體中分離出來(lái)[3]。待絮凝物脫去大部分水分，運(yùn)轉(zhuǎn)到刮渣條時(shí)，形成隔磁卸渣帶，由刮渣刨輪刮入螺旋輸送機(jī)，產(chǎn)生的泥渣輸入磁鼓后完成磁種回收[4]。泥渣則通過(guò)輸送泵輸送至成套設(shè)備外部轉(zhuǎn)運(yùn)出場(chǎng)，處理后的清水則通過(guò)出水口排出。

當(dāng)前市場(chǎng)上單套超磁分離設(shè)備根據(jù)水處理流量的不同可分為3500m3/d～25000m3/d 檔次，超磁與混凝集成布置的單套處理設(shè)備占地面積在12m*4m 左右，若超磁與混凝系統(tǒng)分開(kāi)布置，則單套處理設(shè)備占地面積在集成布置面積的兩倍左右。

3 處理效果

在2020年12月26日至2021年2月3日施工期間，每日對(duì)管袋固化工藝析出原水和采用場(chǎng)次分離技術(shù)凈化的出水進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)過(guò)熟悉操作流程及調(diào)試、運(yùn)行穩(wěn)定后，截取2021年1月4日至2021年1月18日為期15 天的數(shù)據(jù)作為典型，經(jīng)過(guò)跟蹤檢測(cè)與數(shù)據(jù)對(duì)比分析，采用超磁分離水處理集成設(shè)備處理后的尾水在懸浮物（SS）、濁度與總磷（TP）含量降低方面具有明顯改善效果。

疏浚土尾水因在管袋析出過(guò)程中會(huì)夾雜少量未絮凝沉降的顆粒物，導(dǎo)致尾水中懸浮物含量較高，是影響尾水透明度的主要因素。因此降低尾水中的懸浮物含量是工藝選擇的重要因素。

由上圖可知，管袋析出原水的懸浮物含量最高可達(dá)149mg/L，平均在140mg/L 左右浮動(dòng)變化。采用超磁分離技術(shù)處理后的尾水，SS 去除效果良好，幾乎穩(wěn)定在4-5 mg/L 進(jìn)行波動(dòng)，去除率最高可達(dá)97.32%，且穩(wěn)定在96.10%至97.40%之間。

尾水中磷元素去除的重點(diǎn)主要是需保障磷的去除效果，防止尾水排放水域出現(xiàn)藻類(lèi)暴發(fā)，影響水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。磷在水中常以溶解態(tài)和顆粒態(tài)存在，且以顆粒態(tài)為主，結(jié)合懸浮物去除工藝，采用超磁分離技術(shù)對(duì)水中顆粒態(tài)磷的去除效果較好，對(duì)于溶解態(tài)磷影響則較小。

由上圖可知，管袋析出原水的總磷含量最高可達(dá)0.28mg/L，平均在0.26mg/L 左右浮動(dòng)變化。采用超磁分離技術(shù)處理后的尾水，總磷含量最低為0.013 mg/L，幾乎穩(wěn)定在0.015mg/L 進(jìn)行波動(dòng)，磷的去除率最高可達(dá)95.00%，且穩(wěn)定在92.40%至95.00%之間。

水的濁度不僅與水中懸浮物質(zhì)、顆粒態(tài)磷等含量有關(guān)，而且與它們的大小、形狀及折射系數(shù)等有關(guān)[5]，同時(shí)濁度同懸浮物一起，作為判定尾水透明度提升的重要指標(biāo)。

由上圖可知，管袋析出原水的濁度最高可達(dá)148NTU，平均在137NTU 左右浮動(dòng)變化。采用超磁分離技術(shù)處理后的尾水，濁度最低為2.5NTU，幾乎穩(wěn)定在2.6NTU 進(jìn)行波動(dòng)，濁度改善效果最高可達(dá)98.18%，且穩(wěn)定在97.90%至98.18%之間。

表1 尾水處理工藝綜合比較

由上表可知，在尾水處理常用模式中，串聯(lián)尾水池單位占地面積的水處理能力為0.99m3/h/m2，加藥式退水口的單位占地面積的水處理能力為3.75m3/h/m2，超磁分離裝置單位占地面積的水處理能力為5.78m3/h/m2，在占地面積相同的情況下超磁分離裝置水處理能力處于大幅領(lǐng)先地位，且投藥量（磁種可回收利用）根據(jù)實(shí)際使用情況也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他兩種方式，大大節(jié)省項(xiàng)目運(yùn)行成本。

4 結(jié)論

通過(guò)超磁分離設(shè)備處理后的尾水，對(duì)其懸浮物、總磷等減量化效果良好，且對(duì)水體濁度改善、透明度的提高起到十分有效的作用，大大減少尾水處理占地面積，實(shí)現(xiàn)尾水快速達(dá)標(biāo)排放。同時(shí)在采用管袋干化疏浚土處理方式中，尾水是經(jīng)過(guò)管袋絮凝沉淀固化后析出的水體，其本身懸浮物與總磷已經(jīng)在管袋內(nèi)進(jìn)行過(guò)第一階段絮凝與沉降處理。尾水析出后再經(jīng)過(guò)超磁分離技術(shù)進(jìn)行第二階段混凝與磁分離處理，一方面處理效率上會(huì)有大規(guī)模提升，采用超磁分離水處理設(shè)施對(duì)原水的處理效率可達(dá)到常規(guī)水處理效率的數(shù)十倍，另一方面對(duì)磁粉、PAM、PAC 等藥劑的使用量也會(huì)減少，節(jié)約成本的同時(shí)大幅提高了尾水處理效率。