佛山市市政排水管网通沟污泥处理处置工艺设计

张 红

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510010）

0 引言

通沟污泥是指排水管道养护疏通中清捞上来的沉淀物，是一种包含生活垃圾、无机砂粒、有机污泥和污水的混合物。通沟污泥沉积年久，不仅影响管道的过流能力，导致出现防洪标准降低、污水外溢等问题，而且会截留污水中的有机物，导致污水处理厂进水有机物浓度偏低[1]。在雨水冲刷作用下，管网沉淀物进入河道，是造成河道水体黑臭的原因之一。

根据国家发展改革委、住房城乡建设部发布的《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》，各地市在“十四五”期间大力补齐城镇污水收集管网短板，加大新建管网补空白力度并加快推进现状管网功能恢复。随着市政排水管网日常疏浚工作的开展，通沟污泥产量大幅增加。由于通沟污泥的性质与污水厂污泥存在较大区别[2]，所含颗粒物对离心机、板框机等脱水设备的磨损非常严重，采用与生活垃圾、渣土混合后填埋的传统处理处置方式，不仅消耗大量土地资源，极易造成二次污染，而且加大了城市垃圾填埋场的处理负荷。

本文以佛山市市政排水管网通沟泥处理工程为例，提出采用洗涤筛分一体化处理工艺，对佛山市某区域通沟污泥进行固液分离及细化筛分，所得产物尽可能回收，实现通沟污泥无害化处置和资源化利用，以期为通沟污泥处理处置寻求环保、经济、有普适性的方案。

1 项目概况

该项目位于佛山市某水质净化厂内，主要处理1350 km市政污水管网的通沟污泥。鉴于该管网移交前开展了清淤普查工作，短期内淤积量小，按照管径小于DN600的管道每年清掏1.5次、管径大于DN600的管道每年清掏1次的原则，根据每次清理淤泥量6 t/km的计算方式，折算得出需处理的通沟污泥量为10 813.5 t。按每天工作4 h、每年工作360 d计算，则污泥的处置规模为30 t/d（含水率按80%计算），即通沟污泥处理站日处理能力为30 t/d。

处理站内冲洗水源为水质净化厂回用水，生产废水就近直接排入水质净化厂处理。通沟污泥的进料及产物外运均沿现状脱水机房污泥运输出入路线，不扩大环境影响范围。

2 通沟污泥特性

佛山市主要采用吸污车、人工清掏相结合的方式维护管道，其中人工清掏污泥的含水率约为70%，吸污车内污泥含水率约为90%。为保障工艺设计的科学合理性，对通沟污泥取样化验，对其粒径分布和质量浓度等参数进行分析评估。通沟污泥检测结果如表1所示。

表1 通沟污泥检测结果

检测数据表明采用的烧失量法测定的有机质含量，平均烧失率计作有机质含量约为8.9%，无机质（灰分）的含量约为91.1%，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。污泥粒径大于等于3 mm的物料约占12.7%，粒径小于2 mm的物料约占83.3%。通过污泥取样化验分析，污泥的重金属含量指标均在《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质》（GB/T 23485—2009）标准检测的指标范围内，管渠污泥中重金属含量均不超标，处理后渣料能达到填埋场填埋要求。通过分析颗粒数据，2～0.076 mm颗粒区间固体含量较高，细砂占比最多，这为工艺路线制定及资源化利用方向提供了依据。

3 国内已建通沟污泥处置工程现状及存在问题

目前，国内已建成的通沟污泥处置工程有北京清河污水处理厂通沟污泥处理站[3]、上海市浦东新区[4]和长宁区通沟污泥处理工程[5]、武汉青山污泥综合处理站、常德市城市管网污泥处理厂、漯河沙南通沟污泥处理站。各已建通沟污泥处置站建设情况如表2所示。

表2 各已建通沟污泥处置站建设情况

目前通沟污泥处理站的运行存在以下主要问题。

（1）处理站内除臭效果不理想。主要产生臭气的构筑物和设备未做密封设计[6]。

（2）淘洗水中颗粒物含量较高，其沉积结块后堵塞管道，对处置效率造成一定影响[6]。

（3）污泥资源化利用程度不高[7]。

4 项目设计介绍

4.1 工艺设计及资源化利用

4.1.1 进料及对粒径大于30 mm的物料筛分

吸污车将通沟污泥卸入污泥池，在倾倒污泥时，经过污泥池表面粗格栅（10 cm×10 cm）进行初级筛分，将粒径大于100 mm的大块垃圾、石块、木料等物料分离，其余筛下物料落入污泥池。

抓斗将物料从污泥池倒进螺旋输送机，转输至洗鼓装置，进行洗涤分离。洗鼓内交错排列的挡板有助于加快物料的分散。排料口的尺寸可以通过调节挡板进行调整，可应对不同物料的不同停留时间和液位要求。通过安装在洗鼓末端的筛篮，将粒径大于30 mm的物料清除。粒径大于30 mm的物料将通过皮带输送机运输至污泥临时堆放区。在外运至垃圾填埋场处置过程中，这些粗物料不易变质。

4.1.2 对粒径2～30 mm的物料进行筛分

粒径小于30 mm的物料在洗鼓之后进入分级筛，分级尺寸为2 mm。粒径大于2 mm的颗粒将首先被收集到箱式给料器（用于物料存储）中，箱式给料机用于物料的连续供给。

随后通过传送带输送到跳汰机，将有机物从这些砾石（粒径2～30 mm）中分离出来。再进入双层脱水筛，减少有机物和砾石中的含水量。砾石可用于混凝土加工或景观环境美化，分离出的有机物可以用于堆肥，并分别输送至不同堆场。

4.1.3 对粒径小于2 mm（0.06～2 mm）的物料进行精细筛分

粒径小于2 mm的细颗粒先进入一级水力旋流器，再输送至高效擦洗机，擦洗机的主要作用是通过强力搅拌使物料颗粒之间相互摩擦，从而清除颗粒表面黏附的杂质、污染物及氧化膜。随后，再进入二级水力旋流器进行固液分离，从含有有机物和细泥的废液中分离出沙子（粒径小于2 mm），这部分沙子送入螺旋溜槽，基于螺旋和重力作用，实现较低比重和较高比重颗粒的分离，确保得到干净的沙子（较高比重）和有机物（较低比重）。水力旋流器用于固液分离及细颗粒分级，是分离和分选工艺中重要的组成部分，泵送的流体切向进入水力旋流器后产生旋流，流体受到离心力作用产生了向下的一级旋流以及向上的二级旋流，进而使颗粒被分离。

有机物在圆振筛中脱水，然后与来自砾石加工线的其他有机物合并处置。粒径小于2 mm（0.06～2 mm）的颗粒在脱水筛上脱水，并输送至堆场。粒径小于2 mm（0.06～2 mm）的细颗粒被分离出来，减少排出废水中的颗粒含量，从而减小其沉积结块对后续构筑物及管道使用的影响。干净细砂可用于电缆沟、污水管回填、景观环境、铺路沙或混凝土工厂等建材使用。通沟污泥处理工艺流程如图1所示。

图1 通沟污泥处理工艺流程

4.2 站区相关设计

本项目设置于水质净化厂内，单体南侧为现有道路、北侧为已建除臭设施、西侧为已建储泥池、东侧为现有围墙。用地选取主要考虑使用需求、环境影响、设施综合利用等因素。

4.2.1 除臭设计

本项目的污泥处理设施均在密闭空间内进行，产生臭气很少，因此主要对进料单元的污泥池、污水池产生的臭气进行收集处理。根据规范选取单位水面面积臭气风量指标为10 m3/（m2·h），并增加1次/h的空间换气量指标计算除臭风量，得出需除臭风量为946.56 m3/h。利用净水厂内现有规模为7000 m3/h的除臭装置，预计需要处理臭气量为5727 m3/h，复核现有除臭设备可满足新增通沟污泥处理站的除臭需求。

4.2.2 回用水设计

通沟污泥处理站冲洗水采用的是厂区回用水，每吨绝干物料需2 m3冲洗水，本工程的设计处理规模为30 t/d（含水率80%），考虑抓斗喂料可能会降低含水率，设计每小时需水量为20 m3，每日需水时间为4 h，则需水量为80 m3/d。污水厂内现有回用水泵为3台（两用一备），单泵参数为Q=100 m3/h，H=50 m，P=22 kW；复核厂区回用水用量约为176 m3/d，高峰用水量达到46 L/s（165.6 m3/h），满足使用需求，但建议尽量避免高峰同时用水。

5 结语

（1）佛山市市政排水管网通沟污泥处理工程采用洗涤筛分一体化处理工艺，将通沟污泥中粗大物料（生活垃圾和粗大石块，粒径大于30 mm）、有机栅渣（粒径2～30 mm）、砾石（粒径2～30 mm）和细砂（粒径小于2 mm）进行分离，并对粒径小于2 mm的细颗粒中无机砂砾和有机质进行分离。其中，粗大物料（生活垃圾和粗大石块，粒径大于30 mm）可用于卫生填埋处置，有机栅渣（粒径小于30 mm，约0.06～30 mm）可用于堆肥，砾石（粒径2～30 mm）可用于混凝土工厂或景观环境美化，粒径小于2 mm（0.06～2 mm）的细砂可用于电缆沟、污水管回填、景观环境、铺路沙或混凝土加工等建材使用，较好地提高通沟污泥资源化利用率。

（2）本工程加强了除臭设计，充分利用现有的水质净化厂设施设备，同时减少臭气处理、冲洗水等费用。

（3）本工程去除了无机污泥中的大颗粒杂质、粗砂以及粒径0.2 mm以下的细砂，大幅降低通沟污泥处理后排放尾水的板结淤积量，从而减小对污水厂构筑物及排水管道的影响。