車載式模塊化底泥脫水設備的應用及發展分析

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，中電建生態環境集團有限公司）

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、生態環境等不可替代的功能，然而現階段大多數河道已經出現了嚴重的污染，危及人們的生產和生活安全。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，水體生態遭到破壞，影響區域內生活環境和旅游業發展。因此，改善茅洲河水環境污染現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、有機物或礦物質組成，底泥的有害物質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，應充分考慮到分散與集中、傳輸臨界距離、處理臨界規模等因素。

二、車載式模塊化底泥脫水設備介紹

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

設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，可根據現場靈活擺放，所需占地面積約200m2。現場運行表明，該設備具有模塊化、自動化、節約資源、綠色環保等優勢，具體有以下優點：

1．施工工期大幅縮短。該設備相比傳統的晾曬和土工管帶脫水法，不受天氣和現場占地環境影響，配合自動運行程序，脫水效率大幅提高，實現施工工期可預估，施工工期有保障。

2．提高底泥利用率。通過設備的篩分功能，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，增加了經濟效益。

3．實現安全無事故生產。相比于傳統的現場脫水方式，可基本實現人不沾泥，遠離噪音、氣味等污染，極大地改善了人員的作業環境，保障人員的人身安全。

4．節約土地建筑面積。相比底泥處理廠的建設，該設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境美觀。

三、工藝流程介紹

底泥脫水一體化設備主要應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備；底泥泵入設備后，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、設備優化和改進

現有底泥脫水設備基本能夠滿足現場脫水要求。通過現場運行總結，可在各模塊優化設計，模塊的優化組合等方面，進一步完善設備性能，提高運行效率和優勢。

1．除渣除砂模塊的優化

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。現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。基于此，故需優化設計該模塊。

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、鏈式攪拌裝置、底泥泵系統和螺旋絲桿升降裝置。底泥凈化裝置下端下方設置有泥砂分離單元，可以用來存儲經底泥凈化裝置分離過的底泥。底泥凈化裝置四角設置有絲桿升降裝置，用以實現底泥凈化裝置在泥砂分離單元中的升降動作。當底泥凈化裝置工作時，設備通過絲桿升降裝置上升至箱體頂部。當設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部，與底泥儲存箱成一體，便于系統整體運輸。圓環鏈式刮板攪拌系統設置于泥砂分離單元底部，圓環鏈條在三合一減速機的驅動下循環運動，兩條圓環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。經過優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備是帶式壓濾機，它的主要優勢是泥餅含水率較低，技術相對成熟，但缺點是占地面積較大，維護困難，難以實現24小時運行。通過市場調研發現，現階段可以應用于底泥脫水的主要脫水設備有：帶式壓濾機、離心式脫水機、板框壓濾機、疊螺式脫水機，它們的優缺點見下表。

主要脫水設備優缺點

從表上可以看出，不同的脫水設備具有各自的優勢和缺點，故在實際應用中，應充分考慮現場的實際需求，多元化針對性選擇脫水設備，以達到最優的處理效率。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，該脫水設備不僅脫水效率較高，而且具有維護簡便，現場環境噪音低，省水省電等優勢。若對底泥含水率要求較高，則可考慮選擇板框脫水機，但需要克服該設備無法連續運行，處理效率較低，占地面積較大等缺陷。

3．各模塊的優化組合設計

現有模塊化底泥脫水設備共四個模塊，一共由發電機、除渣除砂系統、濃縮罐、帶式壓濾機、自動配藥裝置共5種設備組成，模塊數量較多，現場用地需求有較大的局限性。故可優化整體設計，緊湊布置各設備，將發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，模塊總數縮減為3大模塊，便于現場管線連接。各模塊擺放方式上可平面布置，也可立體布置，節約現場土地資源，提高設備適應能力。

五、總結

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

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

3．底泥處理由集中變為分散，提高了工作效率，但也帶來了監管分散化的難題，需制定有效的監管措施保障設備運行的安全和環保。