陈 麒 俞利楠

(上海市离心机械研究所有限公司，上海 200431)

前言

城市黑臭水体不仅损害了城市的人居环境，也严重影响了城市的形象，成为了近年社会各方越来越关注的一项水环境问题。随着城市的发展，对城镇河道清淤的施工要求越来越高。城镇居民环保认识的加强，对清淤工程中，所产生的环境影响的关注也越来越多。比如施工周期的长短、黑臭河道底泥在处理固化和转运过程中产生的臭味、扬尘、噪音等问题，这些都是在城镇河道清淤过程中需要面对并解决的问题。国务院颁布实施的《水污染防治行动计划》，对水污染防治行动战略进行了总体部署，并提出了各项工作目标，明确“到2030年，将城市建成区黑臭水体总体消除”。启东市开展了针对多条城市河道的综合整治工程，主要进行清淤、生态治理及截污工程、种植水生植物、岸坡种植绿化等，改善沿河生态景观，构建“生态之河，绿色网络”，实现对水体主要污染物的削减，消除黑臭，改善区域水环境和修复受损生态。

本文针对启东城市河道综合整治工程中的一个河段——惠阳河整治工程为例，简要介绍该项目整治措施中河道疏浚底泥环保脱水干化的工艺，以及卧螺离心机在底泥处理过程中的应用，真正实现底泥的处理处置更高效、更环保。

1 工程概况

1.1 河道地理概况

惠阳河是启东城区内重要的景观、生态河流之一，是本次整治工程中的一个重要河段。

河道范围：南起世纪大道，北至中央河，全长4.9km，平均宽15～20m，水域面积约72705m2，流经南阳、汇龙、惠萍三个镇，途中与中央河、南引河相交。河道两岸现状为住宅、企业单位、学校、工厂、农田、绿化用地等。经过现场调查，惠阳河整体水质情况分段，南段水体感观较好，北段部分水体有轻度黑臭的现象。

图1 惠阳河卫星照片

1.2 取样分析

对该河流水质进行取样检测，数据如表1所示：

表1 水质监测数据及分析表

由水质检测数据可知，惠阳河水质指标中DO达III类水水质指标，氨氮达IV类水水质指标，但TP超标3.2倍，现场勘测情况来看惠阳河透明度良好，根据《城市黑臭水体污染程度分级指标》及城市黑臭水体判定方法)初步判断惠阳河水质为劣V类，存在“轻度黑臭”。

2 河道清淤方案

城市黑臭水体的综合治理是一门系统学科，也是一项系统工程，其主要实施措施主要分为六个阶段：

截污：切断直排河道的污染来源；

清淤：清除河底污染严重的淤泥，避免二次污染；

水体修复：修复净化黑臭污染水体；

活水：引入或调入新水体补入河道、湖体等；

河道保洁：清理河道漂浮物、悬浮物、岸边垃圾；

生态修复：重建河道生态系统和食物链结构。

河道疏浚底泥环保脱水干化工艺主要包含于清淤施工阶段。在清除河底淤泥的过程中，现有技术绝大多数采用机械开挖和水力吹填方法进行施工，所形成的疏浚底泥因为含水率高，造成工程特性很差。若能将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积，或者节省淤泥的填埋和运输费用；另一方面淤泥压缩性将明显降低，同时强度也将显著提高，从而适用于后期的填埋或者资源化处理处置。现有的疏浚底泥的处理处置技术仍保留有围堰晾晒的方式，其占地面积大，时间周期长，作业人员劳动强度大，且工作环境恶劣，易造成对环境的二次污染[1]。

纵观欧美及日本等发达国家的污泥处理处置发展历程，环保而高效的污泥快速脱水处理必然采用机械处理，其方式主要分为沉降分离法和过滤分离法两种。过滤分离主要以压滤为主，目前在脱水工艺中应用较多的是板框压滤、带式压滤，环叠式螺旋压滤等脱水机，这类脱水设备大多都是敞开式设计，相对大处理量的脱水系统，其占地面积也较大，只能适用于一些郊外大型河道或者对占地和环境要求不高的淸淤项目中。沉降分离主要以重力沉降脱水和离心式沉降脱水两大类，由于重力沉降脱水系统，效率低，占地面积也大，也不能适用于城镇河道底泥处理，而离心脱水法可24小时连续运行，其与同处理量的脱水设备相比占地面积更小，并且离心脱水设备是全封闭设计，现场的卫生条件比其他的几种分离设备更有优异性，同时在自动化程度和后期运行维护方面，也更具其优势。从国外近几年的发展趋势来看，离心脱水法已经逐渐成为污泥处理减量化的主流[2]。

2.1 河道底泥脱水干化工艺

图2 河道底泥脱水干化工艺流程图

河道底泥脱水干化工艺流程：

河湖疏浚污泥专用的离心脱水技术因为具有占地面积小、脱水效率高、基建投资低的特点，而且操作是在全封闭的环境中进行，离心脱水机周围没有恶臭气味，可以大大改善操作人员的工作环境，因而逐渐受到业界人士的青睐，在黑臭水体综合治理过程中的疏浚底泥处理方面获得了广泛应用。

2.2 卧螺离心机

卧螺离心机作为河道底泥脱水干化工艺中的核心设备，其工作原理如图3所示。要分离的疏浚底泥经进料管1连续输送到机内，经螺旋输送器4的出料口，进入高速旋转的转鼓3内，在离心力场作用下，疏浚底泥在转鼓内形成环形液流，固相颗粒在离心力作用下快速沉降到转鼓3的内壁上，由差速器5产生的转鼓和螺旋输送器的差速，由螺旋输送器将泥饼推送到转鼓锥端的干燥区，经过螺旋输送器推力和沉渣离心分力的双向挤压，使泥饼得到进一步挤压脱水后，从转鼓小端排渣口排出。环形液流的液层深度，可通过转鼓大端的溢流挡板进行调节，以获得泥饼和清液各自的分离效果。分离后的澄清液经溢流口排出，脱水后泥饼和澄清液分别被收集到机壳2内各自仓内，最后在重力作用下排出机外[3]。

图3 卧螺离心机工作原理示意图

在城镇河道底泥处理工艺中，具有因地制宜的特殊要求，选用卧螺离心机作为主要脱水设备能够适用于对施工效率、占地和环境要求非常高的河道。卧螺离心机具有以下优势：

单机处理量大，可24小时连续运行，处理量最高可以达到200m3/h；

污泥脱水率高，泥饼含水率最低可降至45%以下，去除率可以达到95%以上；

设备占地面积小，现场安装时间少，可实现快速就位，即时作业；

固液分离过程全封闭操作，运行环境干净卫生，对周边环境影响小；

自动化程度高，连续作业能力强；

不添加碱性药剂，不造成二次污染，真正的绿色环保处理。

3 系统运行情况和处理效果

该项目清淤总量为水下方40万方，采用3套C5脱水系统，可实现了 24小时连续运行，实现脱水后泥饼含固率大于50%(河道淤泥有机物含量小于10%)，确保泥饼后续装运过程中不淌水。

系统核心设备——脱水单元的参数，详见表2：

表2 系统脱水单元设备参数表

该项目设备进场安装，现场布置情况，如图4所示：

图4 项目现场的安装布置情况

该项目调试完成后，连续运行超过一周后，选取了某一天该系统脱水单元的主要运行参数，详见表3：

表3 卧螺离心机的运行参数

参数数据显示该城镇河道底泥的脱水处理中，卧螺离心机脱水固渣含固率达到55%以上，滤液回排至河道，效果如图5所示：

图5 该项目河道底泥脱水干化后的固渣及滤液

4 结论

在河湖疏浚底泥的脱水处理过程中应用卧螺离心机，结合其占地面积小、因地制宜布置施工的技术优势，有效解决了城镇河道清淤工程施工场地小的问题，同时实现了底泥的高效、环保、无二次污染处理。将脱水干化完的底泥外运，根据底泥的污染程度选择不同的工艺进行处置，通过资源化利用最终实现了环境效益和社会效益。

卧螺离心机高效的分离效果使与其配套的挖掘、运输装置的处理能力也得到了有效的提升。相信在不久的将来，随着离心脱水技术在清淤工程中的全面铺开，设备的产业化提高，设计制造成本会进一步降低；伴随着技术的不断提升，针对行业独有的特点，不断地合理优化设备、系统配置、工艺流程等，项目的实际运行能耗也将有大幅度的降低。