西安市城運(yùn)公園蘭湖淤泥脫水固化和泥餅利用的技術(shù)探討

韓 拓，王小涵，王 昌

（1.陜西丞海水務(wù)工程有限公司,陜西 西安 710000；2.西安經(jīng)發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程有限公司,陜西 西安 710000）

1 蘭湖的概況和底泥現(xiàn)狀

西安城市運(yùn)動(dòng)公園蘭湖位于公園中心位置,水域面積約3.5 萬(wàn) m3,常水位時(shí)湖水平均深度約 1.2 m,清淤工程量約為15000 m3。淤泥取樣觀測(cè),淤泥顏色呈灰黑色,污泥中混有枝葉等纖維性物質(zhì),嗅覺(jué)氣味微臭,底泥呈流態(tài),力學(xué)性質(zhì)差,含水率高,不易脫水。有機(jī)物在微生物作用下長(zhǎng)期進(jìn)行厭氧分解,產(chǎn)生FeS,導(dǎo)致底泥發(fā)黑,產(chǎn)生的H2S等使底泥發(fā)臭。

2 淤泥脫水固化及利用的難點(diǎn)

（1）藥劑選取、添加量是難點(diǎn)。淤泥的脫水固化需要添加PAC和PAM,選取匹配的品種,還需要控制添加量,并且不能添加后致使固化后的泥餅,某些指標(biāo)超標(biāo),變成了不能利用的土,因此對(duì)于藥劑的品種選取和添加量的選取,是本項(xiàng)目的難點(diǎn)。

（2）脫水后的泥餅的含水率達(dá)到運(yùn)輸和堆存的要求。公園建設(shè)和配套設(shè)施已非常完善,每天有數(shù)千人甚至更多的人來(lái)此運(yùn)動(dòng)、游憩。淤積物若未經(jīng)固化處理或者含水率高進(jìn)行運(yùn)輸,勢(shì)必在公園內(nèi)及主要道路上遺漏,堆存時(shí)擴(kuò)散,造成二次污染,對(duì)公園優(yōu)美愜意的環(huán)境造成影響,同時(shí)對(duì)城市環(huán)境衛(wèi)生也造成影響。

3 淤泥固化方式的比選

3.1 方案一：生態(tài)濾管脫水固化

生態(tài)濾管是由雙層高韌聚丙烯紗線編織的袋體,利用織物形成的等效孔徑具有的過(guò)濾結(jié)構(gòu)和袋內(nèi)液體壓力兩個(gè)動(dòng)力因素,通過(guò)淤泥調(diào)理調(diào)質(zhì),水滲出管袋外,污泥存留在管袋內(nèi)。生態(tài)濾管在脫水固化的同時(shí),對(duì)水體的過(guò)濾作用有效降低了水中SS、大分子有機(jī)質(zhì)、部分細(xì)菌真菌等,而生態(tài)調(diào)質(zhì)調(diào)理劑也擁有加速淤泥脫水和凈化水質(zhì)的雙重效果。滲出水完全達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)且可以收集循環(huán)利用。生態(tài)濾管具有以下特點(diǎn)：a.利于透水,方便泥沙固化；b.抗紫外線能力強(qiáng),持久抗沖；c.便于植綠造樹(shù),有益于生態(tài)建設(shè)。

3.2 方案二：板框壓濾脫水固化工藝

板框壓濾機(jī)是由交替排列的濾板和濾框共同構(gòu)成一組濾室。淤泥混合液流經(jīng)過(guò)濾介質(zhì)（濾布）,固體停留在濾布上,并逐漸在濾布上堆積形成過(guò)濾泥餅。與其它固液分離設(shè)備相比,壓濾機(jī)過(guò)濾后的泥餅有更高的含固率和優(yōu)良的分離效果。板框壓濾機(jī)具有以下特點(diǎn)：a.對(duì)于濾渣壓縮性大或近于不可壓縮的懸浮液都能適用；b.設(shè)備重量與體積大,操作較為復(fù)雜,須專(zhuān)人管理；c.脫水效率高,生產(chǎn)效率可根據(jù)需求疊加。

結(jié)合蘭湖實(shí)際情況,通過(guò)對(duì)比可知：淤泥脫水場(chǎng)地需求。考慮臨時(shí)淤泥脫水場(chǎng)地的選擇問(wèn)題,板框壓濾機(jī)作為常用的機(jī)械脫水方式,適用于工期較短、脫水場(chǎng)地面積小的項(xiàng)目；生態(tài)濾管的存放場(chǎng)地需求較大,對(duì)場(chǎng)地要求高；淤泥脫水周期。板框壓濾機(jī)脫水后泥餅含水率35%~42%,而生態(tài)濾管脫水需要約三個(gè)月,脫水后含水率55%~65%；綜合分析,板框壓濾機(jī)在場(chǎng)地、脫水周期、泥餅的利用角度上,更勝一籌。

4 淤泥脫水固化后的泥餅利用技術(shù)要點(diǎn)

4.1 淤泥利用的控制指標(biāo)

進(jìn)行淤泥利用的前提是檢驗(yàn)原狀淤泥的各項(xiàng)指標(biāo),是否在容許范圍之內(nèi),若控制指標(biāo)在范圍內(nèi),泥餅經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單堆肥法,即可實(shí)現(xiàn)泥餅的利用。控制指標(biāo)如：養(yǎng)分控制指標(biāo)（CEC、有機(jī)質(zhì)、N、P、K、S、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl等）、潛在障礙因子控制指標(biāo)（石礫含量、水分障礙、潛在毒害、鹽害、硼害等）、重金屬指標(biāo)（Ge、Hg、Pb、Cr、As、Ni、Cu、Zn）。

4.2 脫水固化工藝的藥劑選取和投加

通過(guò)對(duì)清淤設(shè)備管道輸送到儲(chǔ)泥漿箱的含固率6.5%~7.9%,多組數(shù)據(jù)計(jì)算,平均儲(chǔ)泥箱泥漿含固率是7.2%,然后進(jìn)行投加PAC/CPAM投加量三組試驗(yàn)。首先制備濃度為8%的3號(hào)PAC溶液；濃度為1‰的CPAM溶液。再進(jìn)行三組試驗(yàn)分別是：僅投加3號(hào)PAC溶液；3號(hào)PAC溶液投加4mL,投加CPAM; 3號(hào)PAC溶液投加3mL,投加CPAM,比對(duì)各種添加量下的濁度（NTU）情況,進(jìn)行雙變量散點(diǎn)圖分析,繪制曲線,找出經(jīng)濟(jì)和效果最佳的數(shù)值,從而得出最匹配的PAC/CPAM的投加量。根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析,得出200 mL的泥漿溶液,需要4 mL的3 號(hào)PAC溶液,需要3 mL的CPAM溶液。藥劑選取及添加結(jié)果見(jiàn)表1、表2、表3和圖1。

表1 試驗(yàn)1

表2 試驗(yàn)2

表3 試驗(yàn)3

圖1 藥劑選取和添加雙變量關(guān)系圖

根據(jù)規(guī)范要求,泥餅含水率的要求是：在穩(wěn)定凋萎含水量和田間持水量之間。前文已對(duì)淤泥固化方式進(jìn)行了比選,選擇板框壓濾機(jī),通過(guò)對(duì)儲(chǔ)泥漿箱投加PAC/CPAM,并且延長(zhǎng)板框壓濾機(jī)的壓榨時(shí)長(zhǎng),脫出來(lái)的泥餅含水率在35%~42%,該狀態(tài)泥餅具有遇水不泥化、塑性狀態(tài)好的特點(diǎn),在堆泥場(chǎng)也能保持良好的塑性狀態(tài)。

4.3 脫水后泥餅的各項(xiàng)指標(biāo)

在論證蘭湖淤泥是否能達(dá)到公園內(nèi)的資源化利用的問(wèn)題上,項(xiàng)目前期已經(jīng)對(duì)原狀淤泥進(jìn)行取樣化驗(yàn)分析,表4足以說(shuō)明是滿(mǎn)足要求的。在實(shí)施清淤、淤泥固化工藝過(guò)程中,尤其在投加PAC/PAM藥量上尤為謹(jǐn)慎,既要滿(mǎn)足集成式板框壓濾機(jī)的工作效率、又要滿(mǎn)足泥餅的含水率在35%~42%,經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),找出了藥劑投加量、藥劑制備時(shí)長(zhǎng)、加藥后泥漿攪拌時(shí)長(zhǎng)、壓榨延時(shí)時(shí)長(zhǎng)等一些列數(shù)值,取樣12個(gè),進(jìn)行檢測(cè),有2個(gè)樣品部分指標(biāo)不合格。按照規(guī)范要求,合格率要達(dá)到80%,此時(shí)可以肯定該工藝脫水后的泥餅經(jīng)檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均符合《種植土規(guī)范要求》。

表4 脫水后泥餅的各項(xiàng)指標(biāo)

4.4 堆肥和土壤種植的工作準(zhǔn)備

泥餅堆肥主要是通過(guò)微生物降解,把固體廢物轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì),用于增強(qiáng)土壤肥力,促進(jìn)植物生長(zhǎng)。分解方式有高溫需氧性分解、低溫厭氧性分解,一般在厭氧的條件下,腐熟時(shí)間較長(zhǎng)；堆肥方法有露天堆肥法、機(jī)械化堆肥法,露天堆肥價(jià)格費(fèi)用低,但臭味容易擴(kuò)散,反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。未解決土壤板結(jié)不透氣等問(wèn)題,采用小型微耕機(jī),多次進(jìn)行翻松和破碎處理,淤泥質(zhì)土進(jìn)行光合和氧化分解作用。

淤泥變成土,微量元素多,為提高土壤的松散度以及減少土壤的病蟲(chóng)害,因此需要加入木屑,有兩方面作用：1）覆蓋作用木屑是一種很好的覆蓋物,首先,它們可以很好地保護(hù)根系免遭霜凍；其次它們可以阻止雜草的生長(zhǎng)；再者將有助于保持土壤中的水分；最后保護(hù)植物免受害蟲(chóng)的侵害,鋸木屑在用作覆蓋物之前,應(yīng)該經(jīng)過(guò)輕微的分解；2）鋸木屑會(huì)使土壤更松散,防止外殼的形成。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)淤泥脫水固化方式的選取,脫水固化工藝的藥劑選取和添加試驗(yàn),泥餅控制指標(biāo)的比照規(guī)范的符合性,以及泥餅堆肥和土壤種植工作準(zhǔn)備等問(wèn)題的探討,并經(jīng)過(guò)工程項(xiàng)目的目標(biāo)最終實(shí)現(xiàn),希望對(duì)同類(lèi)工程的淤泥脫水固化和泥餅利用具有借鑒意義。