臥螺離心機(jī)在啟東城市河道綜合整治工程中的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
城市黑臭水體不僅損害了城市的人居環(huán)境，也嚴(yán)重影響了城市的形象，成為了近年社會(huì)各方面越來(lái)越關(guān)注的一項(xiàng)水環(huán)境問(wèn)題。隨著城市的發(fā)展，對(duì)城鎮(zhèn)河道清淤的施工要求越來(lái)越高。城鎮(zhèn)居民環(huán)保認(rèn)識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)清淤工程中，所產(chǎn)生的環(huán)境影響的關(guān)注也越來(lái)越多。比如施工周期的長(zhǎng)短、黑臭河道底泥在處理固化和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的臭味、揚(yáng)塵、噪音等問(wèn)題，這些都是在城鎮(zhèn)河道清淤過(guò)程中需要面對(duì)并解決的問(wèn)題。國(guó)務(wù)院頒布實(shí)施的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，對(duì)水污染防治行動(dòng)戰(zhàn)略進(jìn)行了總體部署，并提出了各項(xiàng)工作目標(biāo)，明確“到2030年，將城市建成區(qū)黑臭水體總體消除”。啟東市開(kāi)展了針對(duì)多條城市河道的綜合整治工程，主要進(jìn)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(guān)，構(gòu)建“生態(tài)之河，綠色網(wǎng)絡(luò)”，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(fù)受損生態(tài)。
本文針對(duì)啟動(dòng)城市河道綜合整治工程中的一個(gè)河段——惠陽(yáng)河整治工程為例，簡(jiǎn)要介紹該項(xiàng)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(jī)在底泥處理過(guò)程中的應(yīng)用，真正實(shí)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(yáng)河是啟動(dòng)城區(qū)內(nèi)重要的景觀(guān)、生態(tài)河流之一，是本次整治工程中的一個(gè)重要河段。
河道范圍：南起世紀(jì)大道，北至中央河，全長(zhǎng)4.9km，平均寬15～20m，水域面積約72705㎡，流經(jīng)南陽(yáng)、匯龍、惠萍三個(gè)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(xué)校、工廠(chǎng)、農(nóng)田、綠化用地等。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，惠陽(yáng)河整體水質(zhì)情況分段，南段水體感觀(guān)較好，北段部分水體有輕度黑臭的現(xiàn)象。
1.2 取樣分析
對(duì)該河流水質(zhì)進(jìn)行取樣檢測(cè)，數(shù)據(jù)如下：
檢測(cè)內(nèi)容 | 單位 | 測(cè)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(lèi)別 | 輕度黑臭 |
由水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，惠陽(yáng)河水質(zhì)指標(biāo)中DO達(dá)Ⅲ類(lèi)水水質(zhì)指標(biāo)，氨氮達(dá)Ⅳ類(lèi)水水質(zhì)指標(biāo)，但TP超標(biāo)3.2倍，現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)情況來(lái)看惠陽(yáng)河透明度良好，根據(jù)《城市黑臭水體污染程度分級(jí)指標(biāo)》及城市黑臭水體判定方法初步判斷惠陽(yáng)河水質(zhì)為劣Ⅴ類(lèi)，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(mén)系統(tǒng)學(xué)科，也是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其主要實(shí)施措施主要分為六個(gè)階段：
（1）截污：切斷直排河道的污染來(lái)源。
（2）清淤：清除河底污染嚴(yán)重的淤泥，避免二次污染。
（3）水體修復(fù)：修復(fù)凈化黑臭污染水體。
（4）活水：引入或調(diào)入新水體補(bǔ)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(fù)：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(guò)程中，現(xiàn)有技術(shù)絕大多數(shù)采用機(jī)械開(kāi)挖和水力吹填方法進(jìn)行施工，所形成的疏浚底泥因?yàn)楹矢?，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(yùn)輸費(fèi)用；另一方面淤泥壓縮性將明顯降低，同時(shí)強(qiáng)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(shí)間周期長(zhǎng)，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，且工作環(huán)境惡劣，易造成對(duì)環(huán)境的二次污染。
縱觀(guān)歐美及日本等發(fā)達(dá)國(guó)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(jī)械處理，其方式主要分為沉降分離法和過(guò)濾分離法兩種。過(guò)濾分離主要以壓濾為主，目前在脫水工藝中應(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(lèi)脫水設(shè)備大多都是敞開(kāi)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(lèi)，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(shí)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(jì)，現(xiàn)場(chǎng)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(shí)在自動(dòng)化程度和后期運(yùn)行維護(hù)方面，也更具其優(yōu)勢(shì)。從國(guó)外近幾年的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)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(yùn)用陸上絞吸車(chē)或水上絞吸船將湖泊或河道底部的淤泥吸取上來(lái)，原泥漿通過(guò)柔性管道輸?shù)桨哆叄M(jìn)入篩分系統(tǒng)進(jìn)行初級(jí)分離，除去淤泥中的大顆粒物質(zhì)（砂石、藻類(lèi)、樹(shù)葉、生活垃圾等）。
（2）經(jīng)初級(jí)分離后的淤泥漿液進(jìn)入均質(zhì)調(diào)配池，泵送至離心機(jī)入口，與投加的絮凝劑混合，由離心脫水機(jī)進(jìn)行固液分離。
（3）離心脫水機(jī)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(yùn)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(guò)控制系統(tǒng)，整個(gè)處理過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。
河湖疏浚污泥專(zhuān)用的離心脫水技術(shù)因?yàn)榫哂姓嫉孛娣e小、脫水效率高、基建投資低的特點(diǎn)，而且操作是在全封閉的環(huán)境中進(jìn)行，離心脫水機(jī)周?chē)鷽](méi)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(guò)程中的疏浚底泥處理方面獲得了廣泛應(yīng)用。
2.2 臥螺離心機(jī)
臥螺離心機(jī)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(jìn)料管連續(xù)輸送到機(jī)內(nèi)，經(jīng)螺旋輸送器的出料口，進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在離心力場(chǎng)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(guò)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(jìn)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(guò)轉(zhuǎn)鼓大端的溢流擋板進(jìn)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(jī)殼內(nèi)各自倉(cāng)內(nèi)，在重力作用下排出機(jī)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(jī)作為主要脫水設(shè)備能夠適用于對(duì)施工效率、占地和環(huán)境要求非常高的河道。臥螺離心機(jī)具有以下優(yōu)勢(shì)：
（1）單機(jī)處理量大，可24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，處理量高達(dá)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(dá)到95%以上。
（3）設(shè)備占地面積小，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間少，可實(shí)現(xiàn)快速就位，即時(shí)作業(yè)。
（4）固液分離過(guò)程全封閉操作，運(yùn)行環(huán)境干凈衛(wèi)生，對(duì)周邊環(huán)境影響小。
（5）自動(dòng)化程度高，連續(xù)作業(yè)能力強(qiáng)。
（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(yùn)行情況和處理效果
該項(xiàng)目清淤總量為水下方40萬(wàn)方，采用3套C5脫水系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)脫水后泥餅含固率大于50%（河道淤泥有機(jī)物含量小于10%），確保泥餅后續(xù)裝運(yùn)過(guò)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(hào) | 設(shè)備名稱(chēng) | 規(guī)格 | 數(shù)量 |
1 | 淤泥脫水機(jī) | 進(jìn)料流量Q=25m3/h，進(jìn)料濃度10%以下 含液壓泵站及稀油潤(rùn)滑站，裝機(jī)功率45+22kW | 1臺(tái) |
2 | 脫水機(jī)控制柜 | 1臺(tái) | |
3 | 泥餅輸送器 | Q≤5m3/h，功率4kW | 1臺(tái) |
4 | 進(jìn)料流量計(jì) | DN50 | 1臺(tái) |
5 | 主機(jī)箱體 | 6.1×2.5×2.9m | 1個(gè) |
該項(xiàng)目調(diào)試完成后，連續(xù)運(yùn)行超過(guò)一周后，選取了某一天該系統(tǒng)脫水單元的主要運(yùn)行參數(shù)如下：
時(shí)間 | 進(jìn)料流量 | 進(jìn)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(jī)脫水固渣含固率達(dá)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(guò)程中應(yīng)用臥螺離心機(jī)，結(jié)合其占地面積小、因地制宜布置施工的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有效解決了城鎮(zhèn)河道清淤工程施工場(chǎng)地小的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了底泥的高效、環(huán)保、無(wú)二次污染處理。將脫水干化完的底泥外運(yùn)，根據(jù)底泥的污染程度選擇不同的工藝進(jìn)行處置，通過(guò)資源化利用實(shí)現(xiàn)了環(huán)境效益和社會(huì)效益。
臥螺離心機(jī)高效的分離效果使與其配套的挖掘、運(yùn)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(lái)，隨著離心脫水技術(shù)在清淤工程中的全面鋪開(kāi)，設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化提高，設(shè)計(jì)制造成本會(huì)進(jìn)一步降低。伴隨著技術(shù)的不斷提升，針對(duì)行業(yè)獨(dú)有的特點(diǎn)，不斷地合理優(yōu)化設(shè)備、系統(tǒng)配置、工藝流程等，項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)行能耗也將有大幅度的降低。
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