佛山市市政排水管網通溝污泥處理處置工藝設計

張 紅

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

通溝污泥是指排水管道養護疏通中清撈上來的沉淀物，是一種包含生活垃圾、無機砂粒、有機污泥和污水的混合物。通溝污泥沉積年久，不僅影響管道的過流能力，導致出現防洪標準降低、污水外溢等問題，而且會截留污水中的有機物，導致污水處理廠進水有機物濃度偏低[1]。在雨水沖刷作用下，管網沉淀物進入河道，是造成河道水體黑臭的原因之一。

根據國家發展改革委、住房城鄉建設部發布的《城鎮生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》，各地市在“十四五”期間大力補齊城鎮污水收集管網短板，加大新建管網補空白力度并加快推進現狀管網功能恢復。隨著市政排水管網日常疏浚工作的開展，通溝污泥產量大幅增加。由于通溝污泥的性質與污水廠污泥存在較大區別[2]，所含顆粒物對離心機、板框機等脫水設備的磨損非常嚴重，采用與生活垃圾、渣土混合后填埋的傳統處理處置方式，不僅消耗大量土地資源，極易造成二次污染，而且加大了城市垃圾填埋場的處理負荷。

本文以佛山市市政排水管網通溝泥處理工程為例，提出采用洗滌篩分一體化處理工藝，對佛山市某區域通溝污泥進行固液分離及細化篩分，所得產物盡可能回收，實現通溝污泥無害化處置和資源化利用，以期為通溝污泥處理處置尋求環保、經濟、有普適性的方案。

1 項目概況

該項目位于佛山市某水質凈化廠內，主要處理1350 km市政污水管網的通溝污泥。鑒于該管網移交前開展了清淤普查工作，短期內淤積量小，按照管徑小于DN600的管道每年清掏1.5次、管徑大于DN600的管道每年清掏1次的原則，根據每次清理淤泥量6 t/km的計算方式，折算得出需處理的通溝污泥量為10 813.5 t。按每天工作4 h、每年工作360 d計算，則污泥的處置規模為30 t/d（含水率按80%計算），即通溝污泥處理站日處理能力為30 t/d。

處理站內沖洗水源為水質凈化廠回用水，生產廢水就近直接排入水質凈化廠處理。通溝污泥的進料及產物外運均沿現狀脫水機房污泥運輸出入路線，不擴大環境影響范圍。

2 通溝污泥特性

佛山市主要采用吸污車、人工清掏相結合的方式維護管道，其中人工清掏污泥的含水率約為70%，吸污車內污泥含水率約為90%。為保障工藝設計的科學合理性，對通溝污泥取樣化驗，對其粒徑分布和質量濃度等參數進行分析評估。通溝污泥檢測結果如表1所示。

表1 通溝污泥檢測結果

檢測數據表明采用的燒失量法測定的有機質含量，平均燒失率計作有機質含量約為8.9%，無機質（灰分）的含量約為91.1%，說明通溝污泥中無機成份多于有機成份，不可燃成分多于可燃成份。污泥粒徑大于等于3 mm的物料約占12.7%，粒徑小于2 mm的物料約占83.3%。通過污泥取樣化驗分析，污泥的重金屬含量指標均在《城鎮污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質》（GB/T 23485—2009）標準檢測的指標范圍內，管渠污泥中重金屬含量均不超標，處理后渣料能達到填埋場填埋要求。通過分析顆粒數據，2～0.076 mm顆粒區間固體含量較高，細砂占比最多，這為工藝路線制定及資源化利用方向提供了依據。

3 國內已建通溝污泥處置工程現狀及存在問題

目前，國內已建成的通溝污泥處置工程有北京清河污水處理廠通溝污泥處理站[3]、上海市浦東新區[4]和長寧區通溝污泥處理工程[5]、武漢青山污泥綜合處理站、常德市城市管網污泥處理廠、漯河沙南通溝污泥處理站。各已建通溝污泥處置站建設情況如表2所示。

表2 各已建通溝污泥處置站建設情況

目前通溝污泥處理站的運行存在以下主要問題。

（1）處理站內除臭效果不理想。主要產生臭氣的構筑物和設備未做密封設計[6]。

（2）淘洗水中顆粒物含量較高，其沉積結塊后堵塞管道，對處置效率造成一定影響[6]。

（3）污泥資源化利用程度不高[7]。

4 項目設計介紹

4.1 工藝設計及資源化利用

4.1.1 進料及對粒徑大于30 mm的物料篩分

吸污車將通溝污泥卸入污泥池，在傾倒污泥時，經過污泥池表面粗格柵（10 cm×10 cm）進行初級篩分，將粒徑大于100 mm的大塊垃圾、石塊、木料等物料分離，其余篩下物料落入污泥池。

抓斗將物料從污泥池倒進螺旋輸送機，轉輸至洗鼓裝置，進行洗滌分離。洗鼓內交錯排列的擋板有助于加快物料的分散。排料口的尺寸可以通過調節擋板進行調整，可應對不同物料的不同停留時間和液位要求。通過安裝在洗鼓末端的篩籃，將粒徑大于30 mm的物料清除。粒徑大于30 mm的物料將通過皮帶輸送機運輸至污泥臨時堆放區。在外運至垃圾填埋場處置過程中，這些粗物料不易變質。

4.1.2 對粒徑2～30 mm的物料進行篩分

粒徑小于30 mm的物料在洗鼓之后進入分級篩，分級尺寸為2 mm。粒徑大于2 mm的顆粒將首先被收集到箱式給料器（用于物料存儲）中，箱式給料機用于物料的連續供給。

隨后通過傳送帶輸送到跳汰機，將有機物從這些礫石（粒徑2～30 mm）中分離出來。再進入雙層脫水篩，減少有機物和礫石中的含水量。礫石可用于混凝土加工或景觀環境美化，分離出的有機物可以用于堆肥，并分別輸送至不同堆場。

4.1.3 對粒徑小于2 mm（0.06～2 mm）的物料進行精細篩分

粒徑小于2 mm的細顆粒先進入一級水力旋流器，再輸送至高效擦洗機，擦洗機的主要作用是通過強力攪拌使物料顆粒之間相互摩擦，從而清除顆粒表面黏附的雜質、污染物及氧化膜。隨后，再進入二級水力旋流器進行固液分離，從含有有機物和細泥的廢液中分離出沙子（粒徑小于2 mm），這部分沙子送入螺旋溜槽，基于螺旋和重力作用，實現較低比重和較高比重顆粒的分離，確保得到干凈的沙子（較高比重）和有機物（較低比重）。水力旋流器用于固液分離及細顆粒分級，是分離和分選工藝中重要的組成部分，泵送的流體切向進入水力旋流器后產生旋流，流體受到離心力作用產生了向下的一級旋流以及向上的二級旋流，進而使顆粒被分離。

有機物在圓振篩中脫水，然后與來自礫石加工線的其他有機物合并處置。粒徑小于2 mm（0.06～2 mm）的顆粒在脫水篩上脫水，并輸送至堆場。粒徑小于2 mm（0.06～2 mm）的細顆粒被分離出來，減少排出廢水中的顆粒含量，從而減小其沉積結塊對后續構筑物及管道使用的影響。干凈細砂可用于電纜溝、污水管回填、景觀環境、鋪路沙或混凝土工廠等建材使用。通溝污泥處理工藝流程如圖1所示。

圖1 通溝污泥處理工藝流程

4.2 站區相關設計

本項目設置于水質凈化廠內，單體南側為現有道路、北側為已建除臭設施、西側為已建儲泥池、東側為現有圍墻。用地選取主要考慮使用需求、環境影響、設施綜合利用等因素。

4.2.1 除臭設計

本項目的污泥處理設施均在密閉空間內進行，產生臭氣很少，因此主要對進料單元的污泥池、污水池產生的臭氣進行收集處理。根據規范選取單位水面面積臭氣風量指標為10 m3/（m2·h），并增加1次/h的空間換氣量指標計算除臭風量，得出需除臭風量為946.56 m3/h。利用凈水廠內現有規模為7000 m3/h的除臭裝置，預計需要處理臭氣量為5727 m3/h，復核現有除臭設備可滿足新增通溝污泥處理站的除臭需求。

4.2.2 回用水設計

通溝污泥處理站沖洗水采用的是廠區回用水，每噸絕干物料需2 m3沖洗水，本工程的設計處理規模為30 t/d（含水率80%），考慮抓斗喂料可能會降低含水率，設計每小時需水量為20 m3，每日需水時間為4 h，則需水量為80 m3/d。污水廠內現有回用水泵為3臺（兩用一備），單泵參數為Q=100 m3/h，H=50 m，P=22 kW；復核廠區回用水用量約為176 m3/d，高峰用水量達到46 L/s（165.6 m3/h），滿足使用需求，但建議盡量避免高峰同時用水。

5 結語

（1）佛山市市政排水管網通溝污泥處理工程采用洗滌篩分一體化處理工藝，將通溝污泥中粗大物料（生活垃圾和粗大石塊，粒徑大于30 mm）、有機柵渣（粒徑2～30 mm）、礫石（粒徑2～30 mm）和細砂（粒徑小于2 mm）進行分離，并對粒徑小于2 mm的細顆粒中無機砂礫和有機質進行分離。其中，粗大物料（生活垃圾和粗大石塊，粒徑大于30 mm）可用于衛生填埋處置，有機柵渣（粒徑小于30 mm，約0.06～30 mm）可用于堆肥，礫石（粒徑2～30 mm）可用于混凝土工廠或景觀環境美化，粒徑小于2 mm（0.06～2 mm）的細砂可用于電纜溝、污水管回填、景觀環境、鋪路沙或混凝土加工等建材使用，較好地提高通溝污泥資源化利用率。

（2）本工程加強了除臭設計，充分利用現有的水質凈化廠設施設備，同時減少臭氣處理、沖洗水等費用。

（3）本工程去除了無機污泥中的大顆粒雜質、粗砂以及粒徑0.2 mm以下的細砂，大幅降低通溝污泥處理后排放尾水的板結淤積量，從而減小對污水廠構筑物及排水管道的影響。