臥螺離心機(jī)在城鎮(zhèn)河道底泥處理中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
1 項(xiàng)目背景
1.1 工程概況和要求
工程項(xiàng)目屬于上海浦東新區(qū)一示范工程，所需清淤河道長(zhǎng)度500m，河道寬24m，平均水深2.0m，河道中央水深為2.7m。該河道的北面、西面、南面均是居民生活小區(qū)，東面為一城市生活廣場(chǎng)，并緊靠大型超市?？紤]到工程所在地屬于居民集中生活區(qū)域，對(duì)工程施工要求較高，尤其對(duì)底泥的處理更需要高效的減量化工藝。
1.2 工藝設(shè)計(jì)存在的困難
（1）城市生活區(qū)的河道清淤工期要求都非常緊，通過泵送或絞吸方式輸送上岸需要處理的底泥量又非常大，必須選用一種高效脫水工藝，以便達(dá)到汽車外運(yùn)的環(huán)保要求。
（2）由于河道所處的位置處于城市居民生活中心，所以清淤工程的環(huán)保要求就相當(dāng)高，底泥處理過程中要嚴(yán)格控制底泥氣味、揚(yáng)塵及設(shè)備噪音，整個(gè)施工環(huán)節(jié)都必須做到環(huán)境友好型，避免對(duì)環(huán)境造成二次污染。
（3）城鎮(zhèn)河道清淤工程的難題就是場(chǎng)地問題，因?yàn)槭袇^(qū)河道幾乎不可能設(shè)有消納場(chǎng)地，底泥都必須進(jìn)行快速脫水運(yùn)走。所以脫水系統(tǒng)的工藝選型和布置要求也更高了，而且需要適應(yīng)城鎮(zhèn)河道周邊各種特殊的場(chǎng)地限制。
2 工藝路線
目前河道底泥的處理方法主要有圍堰脫水和機(jī)械脫水處理方法，而在城鎮(zhèn)河道清淤施工過程中，根本沒有條件設(shè)置消納場(chǎng)地，所以必須采用高效的機(jī)械脫水處理方法。
機(jī)械脫水處理法主要分為沉降分離法和過濾分離法。過濾分離主要以壓濾為主，應(yīng)用較多的是板框壓濾、帶式壓濾、環(huán)疊式螺旋壓濾等脫水機(jī)，這類脫水設(shè)備大多都是敞開式設(shè)計(jì)，相對(duì)大處理量的脫水系統(tǒng)，其占地面積也較大，只能適用于一些郊外大型河道或者對(duì)占地和環(huán)境要求不高的清淤項(xiàng)目。沉降分離主要有重力沉降脫水和離心式沉降脫水兩大類，由于重力沉降脫水系統(tǒng)效率低、占地面積大，不能適用于城鎮(zhèn)河道底泥處理；離心式沉降脫水法可24小時(shí)連續(xù)進(jìn)行，其與同處理量的脫水設(shè)備相比占地面積更小，并且離心式沉降脫水設(shè)備是全封閉設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)的衛(wèi)生條件比其他幾種分離設(shè)備更有優(yōu)異性，同時(shí)在自動(dòng)化程度和后期運(yùn)行維護(hù)方面也更具有優(yōu)勢(shì)。從國(guó)外近幾年的發(fā)展趨勢(shì)來看，離心式沉降脫水法已經(jīng)逐漸成為污泥處理減量化的主流。
因此，結(jié)合浦東新區(qū)該河道周邊環(huán)境的實(shí)際情況，采用以離心式沉降脫水法作為核心的河道底泥處理系統(tǒng)工藝，來解決底泥現(xiàn)場(chǎng)減量化的要求。經(jīng)過離心式沉降脫水后出來固體污泥成型好、不滴水，可以直接裝車外運(yùn)；濾液一部分作為系統(tǒng)回用水，其余的可以直接排入河道。
3 工藝設(shè)計(jì)
3.1 取樣底泥的分析
通過對(duì)該河道底泥的檢測(cè)數(shù)據(jù)分析得知，底泥的重金屬含量較低，完全符合《農(nóng)業(yè)污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB4284-84）的要求，可定性為無毒害底泥，而且磷氮的含量遠(yuǎn)高于土壤的背景值，所以進(jìn)行脫水固化后可直接作為園林綠化用途。由于本項(xiàng)目的底泥中有機(jī)物含量較低（一般河道底泥有機(jī)物含量超過5%，在脫水后堆放時(shí)就容易產(chǎn)生臭味），在整個(gè)工藝過程中可以簡(jiǎn)化底泥脫水前置系統(tǒng)的除臭工藝。
3.2 工藝設(shè)計(jì)要求
該工程總共需處理水下方1000m3，工期為3周，通過絞吸篩分后，需要脫水的污泥量大約有5000m3，分離后的清液直接回排至河道中，脫水后污泥含固率可達(dá)到50%～60%，通過汽車外運(yùn)做進(jìn)一步資源化利用。
3.3 工藝流程
根據(jù)本工程河道的實(shí)際情況，先用超聲波測(cè)量裝置進(jìn)行水下探測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)河道底泥斷面進(jìn)行精準(zhǔn)數(shù)據(jù)化管理施工，再采用適用于城市小河道的模塊化浮體環(huán)保絞吸疏浚裝備。根據(jù)探測(cè)的河道底泥斷面精準(zhǔn)抽吸，河道底泥通過密閉浮管運(yùn)輸至河岸邊，進(jìn)入污泥前置預(yù)處理裝置進(jìn)行分級(jí)篩分。經(jīng)篩分完的底泥分為6mm以上顆粒、75μm以上粗砂粒、25μm以上中砂粒和20μm以下黏粒四類。其中75μm以上粗粒和25μm以上中粒由于很少含重金屬和有機(jī)物，無需脫水固化處理，可以直接用于建筑材料。25μm以下細(xì)沙和黏粒再經(jīng)過泵送進(jìn)入均質(zhì)調(diào)配池，進(jìn)行檢測(cè)底泥濃度變化以便在線實(shí)時(shí)調(diào)控進(jìn)泥量。均質(zhì)后的漿液與配置好的絮凝劑經(jīng)進(jìn)料（藥）泵送到離心脫水系統(tǒng)中，進(jìn)行離心脫水處理，根據(jù)項(xiàng)目處理總量及工期要求，選用LW350型移動(dòng)式臥螺離心機(jī)設(shè)備。通常進(jìn)入離心脫水系統(tǒng)的污泥含固率控制在5%～15%，經(jīng)脫水后的污泥含固率可以達(dá)到55%以上，由無軸螺旋輸送機(jī)運(yùn)至污泥收納箱內(nèi)，由汽車外運(yùn)。濾液一部分送回至篩分設(shè)備配水管中，用于下一次的配水工序，其余濾液則作為尾水回排至河道。
3.4 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
疏浚清淤施工中的底泥處理工藝系統(tǒng)，由于受施工場(chǎng)地條件限制、操作人員素質(zhì)參差不齊以及單體設(shè)備因工藝參數(shù)運(yùn)行不穩(wěn)定而導(dǎo)致故障和停工等各種因素影響，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更優(yōu)化設(shè)計(jì)來適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。
（1）整個(gè)脫水工藝過程中，實(shí)現(xiàn)污泥輸送及分離的密閉式設(shè)計(jì)，尤其脫水機(jī)主體固相出口與無軸螺旋輸送機(jī)要實(shí)現(xiàn)密閉連接，并且無軸螺旋輸送機(jī)的蓋板加以密封條，來進(jìn)一步減少泥餅氣味擴(kuò)散。
（2）主體分離設(shè)備采用了降噪音的技術(shù)處理，較傳統(tǒng)離心機(jī)一米處85分貝的標(biāo)準(zhǔn)，降低到80分貝以下，并把所有脫水系統(tǒng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)撬裝化設(shè)計(jì)，全部安裝于標(biāo)準(zhǔn)的集裝箱內(nèi)，以便于運(yùn)輸與安裝使用。
（3）控制采取全自動(dòng)運(yùn)行設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化脫水單元的操作流程，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的“一鍵啟?！薄耙绘I通料”等功能，減少操作人員數(shù)量。
（4）在系統(tǒng)前置的預(yù)處理單元，設(shè)置多個(gè)采樣點(diǎn)和檢測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)底泥的處理情況，以及均質(zhì)調(diào)配池液位、濃度等相關(guān)參數(shù)，及時(shí)反饋至脫水機(jī)系統(tǒng)，通過調(diào)整脫水機(jī)的差速和處理量來應(yīng)對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的底泥濃度變化。
（5）整個(gè)系統(tǒng)分模塊化連鎖設(shè)計(jì)，針對(duì)清淤工程主要分成3個(gè)獨(dú)立模塊（絞吸和泵送、篩分、脫水），各自獨(dú)立模塊中系統(tǒng)運(yùn)行均可實(shí)現(xiàn)連鎖反應(yīng)，獨(dú)立模塊相互之間均有設(shè)置延時(shí)連鎖控制，這樣設(shè)計(jì)是為了減少整個(gè)系統(tǒng)的停工率，提高施工過程中處理特殊情況的應(yīng)變能力。
（6）清淤工地現(xiàn)場(chǎng)一般都會(huì)與外部管網(wǎng)隔絕，進(jìn)水、出水都不便，為保證水量和水壓而設(shè)計(jì)了回用水系統(tǒng)，供給系統(tǒng)本身PAC和PAM絮凝劑投配系統(tǒng)，剩余水量可作中水回用或者直接外排到主河道中。
4 系統(tǒng)運(yùn)行情況和處理效果
脫水系統(tǒng)通過3周時(shí)間運(yùn)行（可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)），河道底泥基本處理完畢，經(jīng)超聲波探測(cè)，平均泥層厚度1cm。臥螺離心機(jī)運(yùn)用于該城鎮(zhèn)河道底泥的脫水處理中，其固渣含固率55%以上，濾液回排至河道。
5 結(jié)語(yǔ)
城鎮(zhèn)河道底泥處理工藝中選用臥螺離心機(jī)作為主要脫水設(shè)備，有其因地制宜的特殊要求，適用于類似本文中的一些城市河道，尤其施工對(duì)效率、占地和環(huán)境要求非常高的河道。根據(jù)此項(xiàng)目實(shí)施情況，該系統(tǒng)體現(xiàn)出主要的優(yōu)勢(shì)：
（1）集成化程度高，各工藝單元模塊化設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)安裝施工簡(jiǎn)便。
（2）利用垂直空間，占地面積小。
（3）對(duì)周邊環(huán)境影響小，噪音控制采用消聲措施，固液分離過程全封閉式作業(yè)方式。
（4）運(yùn)行作業(yè)連續(xù)，處理效率高。
（5）操作簡(jiǎn)易，自動(dòng)化程度高。
臥螺離心機(jī)在河道底泥處理的應(yīng)用中，目前主要受限于設(shè)備的初期投資和相對(duì)較高的能耗，所以在今后的臥螺離心機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需要針對(duì)底泥的主要特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)離心機(jī)螺旋、轉(zhuǎn)鼓和差速系統(tǒng)，以更高效的處理能力來實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。
