臥螺離心機在啟東城市河道綜合整治工程中的應用
行業(yè)動態(tài)
城市黑臭水體不僅損害了城市的人居環(huán)境，也嚴重影響了城市的形象，成為了近年社會各方面越來越關(guān)注的一項水環(huán)境問題。隨著城市的發(fā)展，對城鎮(zhèn)河道清淤的施工要求越來越高。城鎮(zhèn)居民環(huán)保認識的加強，對清淤工程中，所產(chǎn)生的環(huán)境影響的關(guān)注也越來越多。比如施工周期的長短、黑臭河道底泥在處理固化和轉(zhuǎn)運過程中產(chǎn)生的臭味、揚塵、噪音等問題，這些都是在城鎮(zhèn)河道清淤過程中需要面對并解決的問題。國務院頒布實施的《水污染防治行動計劃》，對水污染防治行動戰(zhàn)略進行了總體部署，并提出了各項工作目標，明確“到2030年，將城市建成區(qū)黑臭水體總體消除”。啟東市開展了針對多條城市河道的綜合整治工程，主要進行清淤、生態(tài)治理及截污工程、種植水生植物、岸坡種植綠化等，改善沿河生態(tài)景觀，構(gòu)建“生態(tài)之河，綠色網(wǎng)絡(luò)”，實現(xiàn)對水體主要污染物的削減，消除黑臭，改善區(qū)域水環(huán)境河修復受損生態(tài)。
本文針對啟動城市河道綜合整治工程中的一個河段——惠陽河整治工程為例，簡要介紹該項目整治措施中河道疏浚底泥環(huán)保脫水干化的工藝，以及臥螺離心機在底泥處理過程中的應用，真正實現(xiàn)底泥的處理處置更高效、更環(huán)保。
1 工程概況
1.1 河道地理概況
惠陽河是啟動城區(qū)內(nèi)重要的景觀、生態(tài)河流之一，是本次整治工程中的一個重要河段。
河道范圍：南起世紀大道，北至中央河，全長4.9km，平均寬15～20m，水域面積約72705㎡，流經(jīng)南陽、匯龍、惠萍三個鎮(zhèn)，途中與中央河、南引河相交。河道兩岸現(xiàn)狀為住宅、企業(yè)單位、學校、工廠、農(nóng)田、綠化用地等。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，惠陽河整體水質(zhì)情況分段，南段水體感觀較好，北段部分水體有輕度黑臭的現(xiàn)象。
1.2 取樣分析
對該河流水質(zhì)進行取樣檢測，數(shù)據(jù)如下：
檢測內(nèi)容 | 單位 | 測量值 |
透明度 | cm | 36 |
氨氮 | mg/L | 1.26 |
氧化還原電位 | mV | -184 |
DO | mg/L | 5.1 |
TP | mg/L | 1.29 |
水質(zhì) | 類別 | 輕度黑臭 |
由水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)可知，惠陽河水質(zhì)指標中DO達Ⅲ類水水質(zhì)指標，氨氮達Ⅳ類水水質(zhì)指標，但TP超標3.2倍，現(xiàn)場勘測情況來看惠陽河透明度良好，根據(jù)《城市黑臭水體污染程度分級指標》及城市黑臭水體判定方法初步判斷惠陽河水質(zhì)為劣Ⅴ類，存在“輕度黑臭”。
2 河道清淤方案
城市黑臭水體的綜合治理是一門系統(tǒng)學科，也是一項系統(tǒng)工程，其主要實施措施主要分為六個階段：
（1）截污：切斷直排河道的污染來源。
（2）清淤：清除河底污染嚴重的淤泥，避免二次污染。
（3）水體修復：修復凈化黑臭污染水體。
（4）活水：引入或調(diào)入新水體補入河道、湖體等。
（5）河道保潔：清理河道漂浮物、懸浮物、岸邊垃圾。
（6）生態(tài)修復：重建河道生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈結(jié)構(gòu)。
河道疏浚底泥環(huán)保脫水干化工藝主要包含于清淤施工階段。在清除河底淤泥的過程中，現(xiàn)有技術(shù)絕大多數(shù)采用機械開挖和水力吹填方法進行施工，所形成的疏浚底泥因為含水率高，造成工程特性很差。若能將疏浚底泥中的含水率降低，一方面可以大幅度降低淤泥堆置的占地面積，或者節(jié)省淤泥的填埋和運輸費用；另一方面淤泥壓縮性將明顯降低，同時強度也將顯著提高，從而適用于后期的填埋或者資源化處理處置?，F(xiàn)有的疏浚底泥的處理處置技術(shù)仍保留有圍堰晾曬的方式，其占地面積大，時間周期長，作業(yè)人員勞動強度大，且工作環(huán)境惡劣，易造成對環(huán)境的二次污染。
縱觀歐美及日本等發(fā)達國家的污泥處理處置發(fā)展歷程，環(huán)保而高效的污泥快速脫水處理必然采用機械處理，其方式主要分為沉降分離法和過濾分離法兩種。過濾分離主要以壓濾為主，目前在脫水工藝中應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，這類脫水設(shè)備大多都是敞開式設(shè)計，相對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占地和環(huán)境要求不高的清淤項目中。沉降分離主要以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，占地面積也大，也不能適用于城鎮(zhèn)河道底泥處理，而離心脫水法可24小時連續(xù)作業(yè)，其與同處理量的脫水設(shè)備相比占地面積更小，并且離心脫水設(shè)備是全封閉設(shè)計，現(xiàn)場的衛(wèi)生條件比其他的幾種分離設(shè)備更有優(yōu)異性，同時在自動化程度和后期運行維護方面，也更具其優(yōu)勢。從國外近幾年的發(fā)展趨勢來看，離心脫水法已經(jīng)逐漸成為污泥處理減量化的主流。
2.1 河道底泥脫水干化工藝
河道底泥脫水干化工藝流程：
（1）運用陸上絞吸車或水上絞吸船將湖泊或河道底部的淤泥吸取上來，原泥漿通過柔性管道輸?shù)桨哆?，進入篩分系統(tǒng)進行初級分離，除去淤泥中的大顆粒物質(zhì)（砂石、藻類、樹葉、生活垃圾等）。
（2）經(jīng)初級分離后的淤泥漿液進入均質(zhì)調(diào)配池，泵送至離心機入口，與投加的絮凝劑混合，由離心脫水機進行固液分離。
（3）離心脫水機利用離心力和比重差，使疏浚底泥分離成為固渣和分離液。其中，固渣被排出后可外運填埋或后續(xù)綜合利用，而分離液可以作為調(diào)配水回用或直接回排至水體，避免清淤工藝段水體的流失。通過控制系統(tǒng)，整個處理過程實現(xiàn)了自動化。
河湖疏浚污泥專用的離心脫水技術(shù)因為具有占地面積小、脫水效率高、基建投資低的特點，而且操作是在全封閉的環(huán)境中進行，離心脫水機周圍沒有惡臭氣味，可以大大改善操作人員的工作環(huán)境，因而逐漸受到業(yè)界人士的青睞，在黑臭水體綜合治理過程中的疏浚底泥處理方面獲得了廣泛應用。
2.2 臥螺離心機
臥螺離心機作為河道底泥脫水干化工藝的核心設(shè)備，其工作流程如下：要分離的疏浚底泥經(jīng)進料管連續(xù)輸送到機內(nèi)，經(jīng)螺旋輸送器的出料口，進入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在離心力場作用下，疏浚底泥在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)形成環(huán)形液流，固相顆粒在離心力作用下快速沉降到轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上，由差速器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器的差速，由螺旋輸送器將泥餅推送到轉(zhuǎn)鼓錐端的干燥區(qū)，經(jīng)過螺旋輸送器推力和沉渣離心分力的雙向擠壓，使泥餅得到進一步擠壓脫水后，從轉(zhuǎn)鼓小端排渣口排出。環(huán)形液流的液層深度，可通過轉(zhuǎn)鼓大端的溢流擋板進行調(diào)節(jié)，以獲得泥餅和清液各自的分離效果。分離后的澄清液經(jīng)溢流口排出，脫水后泥餅和澄清液分別被收集到機殼內(nèi)各自倉內(nèi)，在重力作用下排出機外。
在城鎮(zhèn)河道底泥處理工藝中，具有因地制宜的特殊要求，選用臥螺離心機作為主要脫水設(shè)備能夠適用于對施工效率、占地和環(huán)境要求非常高的河道。臥螺離心機具有以下優(yōu)勢：
（1）單機處理量大，可24小時連續(xù)運行，處理量高達200m3/h。
（2）污泥脫水率高，泥餅含水率低至45%以下，去除率可以達到95%以上。
（3）設(shè)備占地面積小，現(xiàn)場安裝時間少，可實現(xiàn)快速就位，即時作業(yè)。
（4）固液分離過程全封閉操作，運行環(huán)境干凈衛(wèi)生，對周邊環(huán)境影響小。
（5）自動化程度高，連續(xù)作業(yè)能力強。
（6）不添加堿性藥劑，不造成二次污染，真正的綠色環(huán)保處理。
3 系統(tǒng)運行情況和處理效果
該項目清淤總量為水下方40萬方，采用3套C5脫水系統(tǒng)，可實現(xiàn)24小時連續(xù)運行，實現(xiàn)脫水后泥餅含固率大于50%（河道淤泥有機物含量小于10%），確保泥餅后續(xù)裝運過程中不淌水。
系統(tǒng)核心設(shè)備——脫水單元的參數(shù)如下：
序號 | 設(shè)備名稱 | 規(guī)格 | 數(shù)量 |
1 | 淤泥脫水機 | 進料流量Q=25m3/h，進料濃度10%以下 含液壓泵站及稀油潤滑站，裝機功率45+22kW | 1臺 |
2 | 脫水機控制柜 | 1臺 | |
3 | 泥餅輸送器 | Q≤5m3/h，功率4kW | 1臺 |
4 | 進料流量計 | DN50 | 1臺 |
5 | 主機箱體 | 6.1×2.5×2.9m | 1個 |
該項目調(diào)試完成后，連續(xù)運行超過一周后，選取了某一天該系統(tǒng)脫水單元的主要運行參數(shù)如下：
時間 | 進料流量 | 進料含固率 | 出渣含固率 |
（m3） | （%） | （%） | |
9:00 | 16 | 5.5 | 55.1 |
11:00 | 18 | 5.4 | 55.3 |
13:00 | 20 | 5.4 | 55.6 |
15:00 | 25 | 5.0 | 55.4 |
17:00 | 25 | 5.1 | 55.3 |
參數(shù)數(shù)據(jù)顯示該城鎮(zhèn)河道底泥的脫水處理中，臥螺離心機脫水固渣含固率達到55%以上，濾液回排至河道。
4 結(jié)論
在河湖疏浚底泥的脫水處理過程中應用臥螺離心機，結(jié)合其占地面積小、因地制宜布置施工的技術(shù)優(yōu)勢，有效解決了城鎮(zhèn)河道清淤工程施工場地小的問題，同時實現(xiàn)了底泥的高效、環(huán)保、無二次污染處理。將脫水干化完的底泥外運，根據(jù)底泥的污染程度選擇不同的工藝進行處置，通過資源化利用實現(xiàn)了環(huán)境效益和社會效益。
臥螺離心機高效的分離效果使與其配套的挖掘、運輸裝置的處理能力也得到了有效的提升。相信在不久的將來，隨著離心脫水技術(shù)在清淤工程中的全面鋪開，設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化提高，設(shè)計制造成本會進一步降低。伴隨著技術(shù)的不斷提升，針對行業(yè)獨有的特點，不斷地合理優(yōu)化設(shè)備、系統(tǒng)配置、工藝流程等，項目的實際運行能耗也將有大幅度的降低。
