城市黑臭水体污泥处理技术研究.docx

城市黑臭水体污泥处理技术研究 罗晓卷 李顺市河道长期受城市发展带来的工业污水乱排乱放、农业过量使用各种药物产生的附加污染排放以及城市污水无节制对河道排放等积累性污染，最终让河道水体恶臭难闻。因此，治理河道污染要做到标本兼治，不仅要治理河道污染，同时要处理好后期河道清淤产生的大量淤泥再次对环境产生二次污染。本文将研究各种淤泥固化措施和各种回收途径再利用在城市黑臭水体淤泥处置上的应用。城市黑臭水体内源治理首先要进行截污和清淤，这样才能从根本上彻底治理城市黑臭水体给环境带来的污染，然后再通过后期漂浮湿地、湖滨湿地、生态驳岸以及强化微生物等技术进一步让城市河道水体符合国家环保地表水景观用水标准。清淤将不可避免地产生大量的淤泥，如若对淤泥处置不当因下雨冲刷流进地表水，将再次对周围水环境或地表土壤造成二次污染。因此，有必要对疏浚后产生的底泥进行合理的固化和处理。污泥的处理方法受污泥本身的基本理化性质影响，综合考虑城市长期规划，财政资金和国家环保要求，系统性固化和处理淤泥。一、当前主要的清淤固化措施根据国内的淤泥固化方法，目前主要有物理脱水、加固化剂和自然晒干固化等方式。前两种固化速度快，处理程度高，但处理费用高;自然固化速度慢，成本低，但受自然天气影响较大，占用场地较大、时间较长。因此，本文将主要研究固化剂固化和物理固化措施的应用。1.固化剂固化法固化剂固化法的作用机理是通过添加固化剂材料使淤泥中饱和的游离水变成结晶水或与土颗粒的水离子结合。常用的固化剂是水泥，石灰，粉煤灰和复合固化剂。水泥作为常用的固化剂，其原理是水泥与底泥中的水发生化学反应，形成凝结胶体促使底泥固化和强度增大。在增加土体的剪切强度和承载能力方面优于其它固化剂，正因为水泥固化能提供足够的土体强度，造成后期淤泥质土很难再次利用，只能作为废土弃运。通过生石灰的消化反应形成氢氧化钙可以增加环境的碱度并改善增强效果，但如果因淤泥含水量过大、强度较低，将加大生石灰使用量，土体性质偏碱性，固化后的土体无法被后期公园景观用途。由大量富含活性氧化铝和二氧化硅的玻璃体组成的粉煤灰，在酸和碱的作用下形成凝胶固化淤泥。水的消耗量低于水泥的消耗量，高于生石灰的消耗量。复合固化剂与泥浆中的水反应，污泥的胶体性质立即被破坏，毛细管迅速建立并增加和扩散。打开污泥内部水扩散和挥发通道，使含水量约为80%的污泥快速增稠，加入后失去流动性。加快干化脱水速度。该复合固化剂添加量少，成本低，易于运输，减少周转期，降低安全风险，固态固化强度远远超过国家标准要求。2.物理脱水法物理脱水方法为加快脱水效果，一般會参入适量的脱水剂提高脱水效率。本文就目前常用的压滤机（带式压滤机和板框式压滤机）和离心式脱水机的工作原理、设备选型时需重点考虑的问题以及维护运行成本等进行分析研究。2.1 带式压滤脱水机采用一系列规则排列的滚筒，通过滤带间本身的张力，在污泥层上产生一定的压力和剪切力，市污泥层中的毛细水在外加力的作用下被挤出，得到含水率低强度高的泥饼，从而实现污泥脱水。因此，带式压滤脱水机由过滤带，滚筒，过滤带张紧系统，过滤带偏转系统，过滤带清洗系统及过滤带驱动系统组成。在设备选购时，应从以下几个方面考虑：（l）滤带。因滤带要产生一定的力，要求滤带必须具备高抗拉强度，弯曲度，耐酸碱性，耐温性等特性，同时还应考虑污泥的物理特性，选择合适的编织纹理，使滤带具有良好的透气性和截留更多污泥固体颗粒。（2）辊压筒的调偏系统。根据施工现场实际情况，辊压筒通过气动装置带动。（3）滤带的张紧系统。滤带的张紧系统也由气动系统来控制。过滤带张力依据淤泥的物理特性，通常控制在0.3-0.7MPa，经验值为0.5MPa。（4）带速控制。不同种类的污泥对皮带速度有不同的要求，即对任何特定的污泥通过反复试验来确定最佳的皮带速度控制范围。以便脱水系统能以较高的加工能力和产出高质量的泥饼。带式压滤机脱水机受污泥负荷波动的影响较小，泥饼固化程度高，工作稳定、能耗低等有优点，管理控制相对简单，对操作人员素质要求不高。同时，由于带式压滤机脱水机早已在多个项目实施采用，施工工艺相对成熟。在城市黑臭水体治理清淤固化设备选择决策中，从减少工程投资方面可以考虑带式压滤机固化淤泥。2.2 离心脱水机原理是高速旋转的轮毂产生较大的离心力，致使污泥被甩入轮毂腔。因污泥颗粒具有大的比重，产生的离心力也很大，最终附着在旋转毂的内壁上形成固体层，而水密度小，离心力小，在固体层内形成液体层，淤泥和水被分离开。然后在螺旋输送机的缓慢推动下，固体层的污泥被输送到转移的锥形端，并通过转移处的出口排出。二液体从坩埚的溢流口排出到转移的外部，然后被收集到脱水器中再排放。离心脱水机施工中最关键的固化地点在轮毂，轮毂处理长度越长，污泥的固体含量越高，但反复加载的时间越长，效率越低，成本越高。在施工过程中，旋转速度是控制淤泥脱水的重要控制参数，因此要根据现场实际淤泥特性通过试验确定设备运行参数从而获得更高的施工效率是离心脱水机运行的关键。目前，施工常使用低速离心脱水机。因为离心脱水机具有噪音高，能耗高，处理能力低等缺点，同时，离心脱水机因受污泥负荷波动的影响大，要操作人员的素质较高，一般对施工环境要求高的项目应谨慎选用。2.3 板框式压滤脱水机主要由凹面人体滤板、框架、自动气动封闭系统测量板悬挂系统、滤板振动系统、设置空气压缩装置、滤布高压冲洗装置和车身侧光电保护装置组成。设备选择时，主要考虑以下几个方面：（1）淤泥脱水滤的要求。与其他类型的脱水机相比，普通的板框式压滤机具有最高的脱水滤，可以得到较高的淤泥固体含量。（2）框架的材质。（3）滤板及滤布的材质。因淤泥化学特性受污染程度不通，需要耐腐蚀性，同时还必须具有一定的抗拉强度。（4）滤板的移动方式。液压气动装置分全自动或半自动方式，从而降低操作者的劳动强度。（5）滤布摆动装置，方便滤饼快速脱落。与其他类型的脱水机相比，板框式压滤机的最大缺点是占地面积大，因此在城市黑臭水体治理中在淤泥处理场地很难满足。二、淤泥回收技术污泥回收技术城市河流黑臭水体根据不同污染源进行分类处理。黑臭水体中的底泥可能含有大量致病菌，寄生虫，重金属和一些难以降解的有机酸，如果处理不当，会对环境造成二次污染。根据污泥污染成分，常用的污泥回收处理方法主要包括填埋、肥料、能源和建筑材料。1.垃圾填埋场垃圾填埋场分为单独的垃圾填埋场和混合的城市固体垃圾。然而，垃圾填埋场受到运输成本和垃圾填埋场选址的限制。垃圾填埋场排放的恶臭气体也会污染周围的大气，影响周围居民的生活。此外，垃圾填埋场还可能浪费土地资源。2.污泥生产肥料利用已在国内外使用多年，取得了一定的成效。通过技术的不断改进，堆肥后产生的肥料具有较高的有机质含量，可以同时改善土壤。但是，有必要消除污泥中的致病菌，控制重金属含量，避免二次污染。为此，中国的“农业污泥污染物控制标准”还规定，污染控制标准的数量每年每公顷不得超过30吨，连续施用不应超过20年。可以看出，污泥堆肥的使用不是解决其出口的主要途径。3.能源利用主要包括焚烧，低温采油技术和沼气生产。污泥焚烧技术具有最明显的还原效果，可以完全杀灭污泥中可能含有的致病菌和有机污染物。然而，污泥焚烧的能耗相对较大，成本较高，烟气的排放可能含有污染物，这已成为这种处理和处置技术的主要缺点。低温制油技术通过催化硅酸盐和污泥中含有的重金属（特别是铜）将污泥中的脂质和蛋白质转化为碳氢化合物。此技术在我国刚起步。沼气可通过厌氧消化污泥生产，1立方米沼气的热值相当于1公斤酶或0.7公斤汽油。4.生产建筑材料污泥含有大量无机物质，可用作建筑材料如砖，水泥和陶粒的原料。目前淤泥建筑材料资源利用呈现稳定发展态势，是一种技术相对成熟，社会经济效益显着的淤泥治理方法。综上所述，随着黑臭水泥治理疏浚会产生大量被长期污染的底泥，其特点是量大、污染严重。城市河道黑臭水体治理一般随区域景观或公园进行规划设计和治理，因此，底泥污染没有重金属类超标，建议采用固化剂固化法和物理脱水固化法，然后再进行城市绿化和公园景观绿化草皮底层肥料。（作者单位：410000中交一公局桥隧工程有限公司） -全文完-