清淤河道淤泥治理的系统优化

余任镕，黄敏怡，张鑫清，谢智浩，朱豪成，林洁丽

（佛山科学技术学院化学工程系，广东 佛山 528000）

改革开发以来，江河湖泊，尤其是城市内河涌和湖泊，积累了大量的生活及工业污染物，发达城市几乎很难找到优质水体。2015年2月国务院发布“水十条”，国内开始大规模开展水体综合治理行动。2018年10月，住房和城乡建设部、生态环境部联合发布的《城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》已经明确用3年时间使城市黑臭水体治理明显见效，让人民群众拥有更多的获得感和幸福感。2018年广东省发布的《广东省城镇生活污水垃圾处理及城市建成区黑臭水体整治“三年攻坚”行动方案（2018-2020）》，要求到2020年全省要消除95%城市黑臭水体。考虑到水体的长期净化效果，整治黑臭水体首充之务是清除长期沉积的淤泥。淤泥的高效处理和安全处置是目前综合整治黑臭水体工作中的重点和难点［1］。国内开展的河道清淤工程中，逐步开始大规模采用机械脱水固化等稳定化技术，但是工艺技术发展缓慢，尚欠缺能够适应国内工程需求的技术设备。欧美国家开展这方面的工作较早，但是发达国家河湖治理的周期长，其广泛采用的工艺及设备不适合国内的高产量需求。目前公开的河湖淤泥快速稳定化技术设备还存在许多需要优化的技术环节［2-4］。本文秉承清洁生产思想，全面优化河道淤泥快速稳定化系统，力求满足技术产品生命周期内的高效低成本目标和施工过程中的集约化处理要求。

1 整体系统布局

治理清淤河道淤泥可以分成五个单元，如图1所示。

图1 河道淤泥治理工艺单元

输入单元、分拣单元、调理浓缩单元、絮凝脱水单元和输出单元，它们之间关系经优化，形成图2所示的治理系统优化布局。M系列是设备，按序号分别为垃圾分拣机、除沙机、缓冲水箱、浓缩塔、调理絮凝槽、纤毛带式浓缩机、卧式絮凝槽、纤毛污泥脱水机。L系列是搅拌泡药桶，L1是小型罐体，L2是较大体积的罐体。P系列是泵，按序号分别为螺杆泵、隔膜式计量泵、潜水排污泵、补水泵自吸泵、清洗泵、药剂补水泵、淤泥进料泵、卧式离心泵共有八种不同类型的泵。该系统减少了浓缩塔使用的泵，比传统系统［2］减少一半的泵使用数量，因此既降低成本也降能耗。图2右边设有两个池，一个是储泥池，根据普遍采用的疏浚方式，方便于泥车运送泄泥或者是由泵直接将清淤的河道淤泥泵送储存。另一个是三级沉淀池，用来储存浓缩塔的输出清水，经沉淀达排放标准后再由泵P8泵出排放，底部的沉淀泥渣回流循环到浓缩塔M4。储泥池的河道淤泥首先经M1进行垃圾分拣和M2沙石分离，垃圾和沙石被单独收集资源化利用，分离后的淤泥含水率一般是95%，经调理后被泵送到浓缩塔，经浓缩塔后基本可以下降到80%左右。浓缩塔输出的淤泥再经过絮凝脱水单元M5-M8系列设备进行脱水处理，先经一次絮凝，再通过浓缩机，进入二级絮凝，到达带式脱水机进行机械脱水。M8设备的输出淤泥的含水率可以调理到低于50%，输出清液以及清洗滤带废水一起经下渠道回流到分沙拣选设备的输出槽与淤泥一起被泵送到浓缩塔。整个系统的布局优点是集约化，将淤泥输入、处理、输出集中一起，减小占地体积。需要与地面固定承载的只有浓缩塔，其他设备都可以根据现场场地特点进行移动安置。将水路管道和淤泥管道分别设置成简约连接，减少成本。

图2 河道淤泥治理系统布局设计

2 管路系统

图3是对清淤河道淤泥治理的系统优化布局中的管路设计。整个系统的管路可以分为电路、水路、泥路三个。图3中的细线表示供电管线，其设计满足标准化，节省电源线成本和电能损耗；粗实线表示淤泥所走的管路，当从低处往高走时需要有泵，从高处往低处走时不需要泵，利用其重力而沿着管道降落移动到下一个处理单元，这样大大节省成本。图3的细实线表示水路，分成两条，一条是污水管道，包括絮凝脱水单元的清洗水和分离水，一条是清水管道，包括图2的加药用水和余水排放管线，用于清洗设备和溶解搅拌药剂，包括浓缩塔的清水输出。泥路和水路在不同的地方采用不同的阀门，包括碟阀、球阀、闸阀。利用它们不同的特点功能，保证泥水流向的正确分流。

图3 管路设计

3 总结

清淤疏浚是河道治理的首要工作，本文系统的淤泥输入设计适用于多样化的清淤河道方式，优化的系统布局紧凑，水路和泥路一目了然，方便安装且节省场地和能耗，采用优化工艺实现淤泥脱水成本低效率高目的［5］，使河道淤泥减量化、资源化。