上海市政工程设计研究总院集团第六设计院有限公司 安徽合肥 230020
摘要：简要介绍合肥通沟污泥处理现状及存在问题，结合国内已运行通沟污泥站，提出合肥市通沟污泥处理工艺，对工艺处理各单元进行了详细介绍，并提出了优化内容。整个通沟污泥处理通过多级分离处理，对产物回收资源利用，基本消除通沟污泥直接填埋对土壤二次污染问题。
关键词：污泥处理；处理工艺；优化设计
0 项目概况
管道中沉积的大量颗粒物、泥浆、杂物等物质，在管道养护中疏通清捞上来后，称为通沟污泥。合肥市中心城区近年来通沟污泥量呈现逐年增长趋势，排水管道清疏后淤泥直接承包管养单位外运至郊区填埋，通沟污泥清捞出来后通过污泥运输车、污泥拖斗车运输至郊区外水塘或洼地填埋，既浪费大量土地资源，又污染周边水环境、土壤，严重降低周边居民生活生活环境质量，在整个通沟污泥运输过程中，存在跑冒滴漏、监管缺失、混乱等问题，极易造成二次污染[1]。
1 通沟污泥泥性分析
通沟污泥泥性与周半用地性质、排水体质、当地气候降雨等均有关系。根据国内通沟污泥泥性检测数据分析[2]，有机质平均含量约为17.2%，而无机质（灰分）的含量占到82.8%，说明通沟污泥中无机成份多于有机成份，不可燃成分多于可燃成份。处理前含水率约70~95%不等，通沟污泥含水率与清通设备和作业方式有关。
2 通沟污泥处理工艺流程
合肥通沟污泥处理处置工程设计规模60t/d，污泥含水率85%，设置2条生产线同步运行，互为备用。工艺选择借鉴国内通沟污泥实际运行经验基础上，原泥经储泥池储存、液压全自动抓斗运输至喂料仓，依次重力流至洗涤转鼓、洗砂装置、精细格栅进中间水池，然后经潜污泵提升进水力旋流除砂和砂水分离器内，设置在污水泵房内，洗涤转鼓、洗砂装置及精细格栅生产废水简单处理或直接排放市政污水管道，容易堵塞管网。
3 通沟污泥工艺设计
3.1 储泥池
储泥池土建净尺寸11.50×3.60m，有效泥深1.80m，地下钢砼结构，上部设置水平振动筛，筛网尺寸100mm×100mm，分离100mm以上大颗粒物质；通沟污泥洗涤用水全部取用经开区污水厂尾水，在储泥池旁边设一座过滤精度2mm精细格栅过滤污水厂尾水内大悬浮杂质，格栅参数：Q=16L/s，栅隙2mm，N=1.1kw，D=510mm，经精细格栅过滤后用于后续通沟污泥主处理核心工艺洗涤转鼓、洗砂装置及精细格栅冲洗生产用水。在储泥池一侧设5mm钢制滤板，主要收集储泥池上清滤液，考虑实际运行中滤网孔眼尺寸较小，容易堵塞，在储泥池旁设置2个DN40冲洗水龙头。
3.2 喂料装置及洗涤转鼓
设置2台0.75m3全自动液压污泥抓斗，将储泥池污泥通过抓斗运输至2m3不锈钢喂料仓内，喂料仓底部装有一个可电控调节的螺旋喂料系统，以便喂料仓中的污泥可以定量、连续的进入后端的洗涤转鼓。当通沟污泥通过喂料装置定量被运送至洗涤转鼓，内部的筛网上方的冲洗水棒对通沟污泥进行冲洗，筛网内部的洗涤螺旋将干污泥送至干物料出料口，冲洗后的水与10mm以下的物料被运送至湿物料出渣口，运送过程和冲洗过程是持续同步进行。设置2台洗涤转鼓，单台处理参数Q干=1m3/h，栅隙10mm，N=0.55kW，转鼓直径900mm筛网筐的筛孔孔径10 mm冲洗水量29.5m³/h。
3.3 洗砂装置
前端洗涤转鼓排出的冲洗水与小于10mm的杂质通过涡流管腔进入洗砂装置中，通过附壁效应，改变进水混合物的水流方向，使其均匀分布装置内部的相依。从而使细小的砂子分布于装置的底端。砂水混和液的进料流量：16l/s，砂石杂物最大处理流量1.0t/h，处理后砂中可燃有机物成分：≤3%烧失值，≥0.20mm细砂分离效率95%以上，冲洗水量5m³/h （2-8 bar）。
3.4 精细格栅
洗砂装置上部溢流液连同有机浮渣、油脂经DN150不锈钢管排入2台一体化箱式密闭精细格栅进行深度过滤处理。经精细格栅过滤后排渣含固率低于35%，2台格栅转鼓直径D=1200，N=1.5KW。
3.5 水力旋流除砂水分离器
水力旋流分离器须将0.2mm以下的矿化物质从废液中分离出来。分离界限d50被定义为将以1：1概率分别进入上/下流液喷头的颗粒直径。对于小于分离界限的颗粒来说，主要进入上流液；而对于大于分离界限的颗粒来说，主要进入下流液。水力旋流分离器排出的细砂进入后端特殊圆形砂水分离器进行进一步处置。设置2台同步运行水力旋流除砂分离装置，考虑超细砂架桥特性并预留一定余量，本次设计砂石杂物最大处理流量1.5t/h，砂水混合液12l/s，中间水池泵提给料压力0.2Mpa，分离洁净超细粉砂粒径0.04-0.1mm，日出料量1.08t/d，分离后产物可作为低档档建材回收利用。
3.6 通沟污泥尾水处理
根据国内已建通沟污泥调研，大部分简单处理或不处理直接排入污水厂或污水管道内，增加污水厂运行负荷或堵塞市政污水管道[3]。随着国家大力开展城市水环境治理、消除黑臭水体等工作，同时为满足项目属地环保要求，开展对通沟污泥生产废水处理是迫切和必要的。
3.6.1 生产废水水质水量
3.6.1.1生产废水水质
结合国内其它一些城市通沟污泥处理处置经验，通沟污泥生产废水悬浮物浓度在3.5-6.5g/L，悬浮物粒径＜0.2mm，主要是细小悬浮油脂物质、轻质漂浮细小杂质，对后续污水处理工艺无堵塞影响之嫌。
3.6.1.2生产废水水量
废水主要来自两部分，第一部分污泥本含水，第二部分来自处理工艺洗涤转鼓、洗砂装置、精细格栅装置三套生产废水。污泥含水量6.375m3/h，洗涤转鼓自用水量29 m3/h，洗砂装置自用水水量5m3/h，精细格栅废水量1.5m3/h，设置2条生产线，单条生产线废水量合计71m3/h，总废水量77.375m3/h，全天废水量619 m3/d（日运行时间8h）。
3.6.2 调节浓缩池
对昆山某通沟污泥生产废水进行进行自然静沉试验。取样后静沉30min、60min、90min和120min，随着静沉时间延长，上清液SS随着沉淀时间延长，悬浮物逐渐越低，对四个静沉时间分别取样进行检测，SS分别为1072 mg/L、706 mg/L和423 mg/L、421mg/L，经观察静沉120min后，上清液浊度几乎无变化。
自然沉淀对通沟污泥生产废水的COD、TP、SS等去除率较高，对氨氮去除率相对较高，TP去除率较低，主要原因是生产废水经重力自然沉淀后，细小悬浮物内携带有机物、磷酸盐均较大，采用自然沉淀处理工艺可行性较高，建议设计静沉120min是可行的。
调节浓缩池总平面内净尺寸10.0m×8.5m，有效水深3.0m。调节池内设4台相同型号潜污泵，2用2备，Q=75m3/h，H=9m，功率3KW，2台潜污泵将上清液泵提进后续管式混合器和网格斜管沉淀池，2台潜污泵将调节池底泥输送至污水厂脱水机房内。
5.6.4 网格斜管沉淀池
根据上海某通沟污泥处理处置工程（规模60m3/d）生产废水经网格斜管沉淀池处理后直接排入污水干管内经验处理方法，调节浓缩池上清液泵提进一台DN200管式混合器内，通过投加PAM、PAC药剂进一座装配式碳钢网格斜管沉淀池，池子上部加盖密封除臭，箱体壁厚8mm，絮凝反应时间20min，沉淀负荷5.3m3/m2.h，网格斜管沉淀池尺寸：长×宽=6.14×5.09，有效水深4.5m，总高4.80。设置一套PAM、PAC一体化溶解加药装置。
5.7 除臭设计
本工程除臭部分主要为 通沟污泥处理车间、调节 浓缩池及网格斜管沉淀池，污泥主处理设备均设置在 通沟污泥车间，本工程洗涤转鼓、洗砂装置、水力旋流分离器等均为全密封装置，其他外露设备及水池经加罩进行臭气收集后，采用离子除臭设备处理臭气，并在设备间送离子风，离子除臭装置设计处理风量为40000m3/h。
5.8经济指标
工程总投资2504.88万元，建筑工程费用533.33万元，处理费用主要来自电费、人工费、设备折旧维护费用，由于处理自用水全部取污水厂尾水，无水资源费用，总功率193.97KW，日运行时间8h，考虑各设备使用系数，测算日电耗1064.88KW.h，按工业用电0.65元/度计算，吨泥电费11.54元/吨，处理站按定员3人，月工资4000元，折合人工费用6.67元/t，年设备折旧费用6万元，折合费用2.74元/t，综上计算通沟污泥处理综合处理成本20.95元/t。
6 结语
本工程基于相同工艺国内运行所存在问题，本次优化设计主要在以下几个方面，（1）在储泥池右侧设置5m钢制滤网，收集通沟污泥和洗涤转鼓放空水，实际运行中发现，钢制滤网较易堵塞，在储泥池空值无泥时，从洗砂装置冲洗管接一根De40水源管设2个DN40冲洗栓，冲洗压力0.4MPa；（2）考虑通沟污泥主处理工艺经3mm精细格栅去除轻质杂物，大部分粒径0.20mm以下颗粒物仍然容易堵塞接纳污水管，本次在后端增设水力旋流除砂组合装置，节省占地面积，分离40-100mm超细砂，既增加了回收利用资源化价值，也减轻后续污水厂处理负荷。（3）考虑通沟污泥生产废水BOD5、COD、SS浓度较高实际情况，如直排污水厂或就近市政污水管道，较易堵塞下水道，本次除增设了水力旋流除砂装置外，另外根据生产废水重力静沉试验，增加调节浓缩池静沉1.5h构筑物和网格斜管沉淀池两级处理，PAM和PAC药剂浓度分别为0.015~1.5mg/L和15~30mg/L。确保生产废水排放水质达到经开区污水厂纳管标准。（4）考虑国内通沟油脂含量较高实际情况，本次拟采用应对冬季油脂含量强、带有旋转齿杷清渣系统的精细格栅，并结合冲洗水有效去除油脂对格栅的粘堵问题。
参考文献：
[1]缪斌. 上海市浦东新区通沟污泥处理处置工艺设计[J]. 中国给水排水， 2015， 031（008）：57-59.
[2]2 张强， 张杰， 庄敏捷，等. 上海市通沟污泥污染物指标检测和分析[J]. 给水排水， 2018， 44（008）：42-47.
[3]张丽. 通沟污泥处理工艺改进设计[J]. 净水技术， 2018， v.37；No.193（06）：99-102.
作者简介：陈欢球（1986- ），男，工程师，硕士研究生，主要从事水环境治理、水处理研究及设计工作。