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)中疏通清撈上來的沉積物。如不及時清理，會減少管道過水?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)中一項重難點工作。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)行填埋或者簡單的沉降淘洗，污泥處置技術(shù)水平相對較低，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，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)的實際需求。本工程的建設(shè)可以大量減少外運的污泥量，每天節(jié)省大量的運輸費用和填埋費用，同時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

本項目采用比較經(jīng)典的濕機械分離工藝進(jìn)行處理，利用重力、離心力等物理作用將通溝污泥中污泥、有機物及砂石進(jìn)行分離。分離出來的砂石可用作建筑材料，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，且不會造成二次污染。有機物可集中燃燒，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，避免了二次污染。該項目位于南京城南污水廠內(nèi)，處理后的污水回流至場內(nèi)處理，廢氣通過廢氣處理設(shè)備處理后排除，主要設(shè)備包括抓斗、洗鼓、分級篩、旋流器、擦洗機、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

目前國內(nèi)對于通溝污泥比較常見的處理方式是直接填埋、簡單的水力沉降淘洗和濕機械法處理。

（1）直接填埋是將吸污車抽吸出來的通溝污泥或者人工清掏的通溝污泥，通過專用的運輸車運至填埋點直接填埋。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)過處理的工業(yè)垃圾、有機物、污泥、污水，直接填埋會造成嚴(yán)重的環(huán)境問題。

（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。雖然該工藝對環(huán)境的二次污染風(fēng)險比直接填埋要低，但是仍然有部分有機物附著在沙礫表面，填埋會產(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 以下無機砂粒若大量回灌污水處理廠，將對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)，增加運行負(fù)荷。

（3）濕機械法是引自德國的水力旋流+砂石分離技術(shù)，也是目前較為認(rèn)可的對通溝污泥各物料進(jìn)行分離的技術(shù)，但是濕機械處理通溝污泥工藝應(yīng)用并不廣泛。濕機械法處理工藝首先對通溝污泥進(jìn)行分類，通過篩分、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)過擦洗、分離后，有機質(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；有機污泥可外運焚燒，由于已經(jīng)過脫砂，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，且在填埋或者運輸過程中存在臭氣外散的風(fēng)險，填埋污泥中的滲透液、有機質(zhì)會造成土壤、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物質(zhì)，如果直接填埋也可能造成土壤的二次污染，且運輸過程也有產(chǎn)生比較大的臭味風(fēng)險。而處理過程中產(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A 排放標(biāo)準(zhǔn)，所以此方案亦不可取。

濕機械法處理工藝污泥資源化利用程度高，通過一系列工藝設(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。全程濕機械處理工藝車間采用全封閉處理，通過風(fēng)機抽吸產(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，這也是本項目采用濕機械處理工藝的主要原因。

該項目主要工藝設(shè)備包括：①高效擦洗機。其工作原理是高濃度漿液進(jìn)入擦洗機內(nèi)，固定顆粒被強烈地攪拌，使附著的污染物、細(xì)顆粒或者氧化膜從表面被擦除進(jìn)而達(dá)到清洗顆粒表面的目的。高效擦洗機在本項目上用于旋流器出來的底流濃縮漿液的擦洗，主要成分由沙子（0～4 mm）、污泥、有機物等組成，高效擦除附著在沙子表面的有機物和污泥，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。該項目使用了2 級旋流器，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。通過重力實現(xiàn)對不同組分的分離，可以有效分離有機物和泥沙。當(dāng)漿液從螺旋溜槽的頂部進(jìn)入，在重力的作用下，由于有機物和沙子密度不同，有機物和沙子沿著螺旋槽漸漸分離成2 個軌道，得到不同的2 種產(chǎn)物。④洗鼓。通過提升襯板、攪拌肋等內(nèi)部組件的共同作用力對進(jìn)料中的有機物質(zhì)和砂礫等進(jìn)行摩擦攪拌，從而進(jìn)行分解和破碎。它通過對原始物料的提升、攪拌、摩擦、摔解，能夠?qū)τ袡C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、分級篩、脫水篩等設(shè)備。

3 工藝流程

整個濕機械處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 濕機械工藝流程圖

（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，通過篩分30 mm 以上的物料（產(chǎn)物2）輸送至堆場。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分級篩分級，篩孔尺寸為4 mm。篩出4 mm 以上物料（產(chǎn)物3）將通過螺旋輸送機輸送至堆場。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，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，分離出沙子和有機物2 種產(chǎn)品。

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

該工藝的優(yōu)勢在于經(jīng)過數(shù)道分離和擦洗后，能基本將用作建材的沙子與有機污泥分離，減少了沙子中攜裹有機物的風(fēng)險，同時最大程度地實現(xiàn)了相同性質(zhì)或者粒徑的產(chǎn)物的分離，實現(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源于通溝污泥本身污水和處理通溝污泥過程中產(chǎn)生的沖洗水。污水通過污水池收集起來，由于該項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

對于通溝污泥產(chǎn)生的廢氣主要成分為H2S、NH3、硫醇、有機硫化物、胺類等。由于處理過程中難免有一些無法或者不能封閉的地方，所以臭氣處理是必須的。目前對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，增濕后氣體通過裝滿填料的濾料床進(jìn)行處理。其主要過程是臭氣在適宜的條件下通過載有微生物的有機填料，其被填料上的微生物氧化分解，完成臭氣的除臭過程［4］。

（2）活性炭吸附技術(shù)是廢氣治理中較為常見的一種技術(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，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，臭氣中的H2S 等致臭分子被微生物作為營養(yǎng)食物“吃掉”并轉(zhuǎn)化為CO2和水等無害物質(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，無板結(jié)現(xiàn)象，長期（20 a）無需更換且土壤床壓力穩(wěn)定。

對于此類臭氣處理，3 種處理工藝各有優(yōu)缺點。①生物土壤除臭法。結(jié)構(gòu)簡單，運行管理非常方便，無需更換濾料，運行費用低但是占地面積較大，一次投資費用大，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，但是運行費用較高，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。對于通溝污泥項目來說如果在污水廠內(nèi)有足夠空間，建議采用生物濾池或者生物土壤法，同時考慮與原污水廠其他污水池臭氣處理工藝相結(jié)合。對于遠(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。

目前項目整個處理車間采用PC 透明板全封閉，在各臺設(shè)備頂部安裝抽吸點，保持封閉車間內(nèi)負(fù)壓，無臭氣外泄?？紤]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，所以目前該項目選擇生物土壤法進(jìn)行除臭。

6 結(jié)語

通過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、無害化、資源化處理，對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)境和社會影響較小，同時也滿足《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)可以大量減少外運的污泥量，每天節(jié)省大量的運輸費用和填埋費用，同時，也可作為污泥資源化利用的示范工程進(jìn)行推廣。