城市排水管网污泥处理技术及设备

城市排水管网污泥处理技术及设备的开发与应用黑旋风工程机械开发有限公司 张沛强.池永州.陈道雄摘要：介绍了城市排水管网污泥的处理处置现状及存在的问题；提出了城市排水管网污泥处理的工艺技术及流程；以虹口区污泥示范工程为例，进行了设备结构及布局的说明；列举了设备在天津的实用案例；提出了使用该技术的经济及社会意义。关键词：排水管网污泥 处理技术及设备 研发与应用Introduced the city sewer sludge treatment and disposal actuality and problem; put forward city sewer sludge treatment technology and process; in Hongkou District sludge demonstration project as an example, introduces the equipment structure and layout; listed equipment in Tianjin practical case; put forward using the technology economy and its social significance.1.前言1.1处理对象：城市排水管网污泥 本文所述“管网污泥”广义上是指排水管道养护中疏通清捞上来的沉积物。管道内的沉积物既有随生活污水和工业废水进入管道输送系统的颗粒物和杂质，也有道路降尘、垃圾以及一些建设工地排放的泥浆等。其中含树枝、塑料袋、布片、石块、纤维、动物尸体、泥沙、饮料瓶、包装盒等成分。如不及时清理，既容易减少排水管道的输送功能造成排水不畅、引发积水和污水冒溢，沉积在管道内的淤泥在雨天又会随雨水进入河道造成对水体的污染。我国对于污泥处理的研究主要集中在污水处理厂的污泥，对于管网的污泥并未给予足够的重视。对于管网污泥的处理，长期以来采用了简单、粗放的处理方式，很多城市将清掏出的管网污泥未经处理就直接填埋，或者直接倾倒到畅通的管道中，只有少部分城市采取了干化后填埋的方式进行处置。污泥未经处理，运输成本高、环境代价大、污泥中的有用成分也没有得到较好地利用。1.2我国城市管网污泥产量计算及现状 城市污泥产量的计算：欧洲国家14国的人均污泥日产量按58g（干物质，2000年数据)计算。我国人均日产污泥通常按照50g(干物质)计算。只要知道城市常住人口数(H)，就能求得该城市每年产生的污泥量(W1)，即：W1=kH=045H（k=50u10 x 106 365(d)u：045，u指通常污泥的固含率，为20） 。城市每年产生的污泥量有28%被微生物降解，剩余72%形成污染。剩余72%的污染污泥，有28%被污水处理厂转化，有72%沉降在管网中。由此可计算出沉降在下水管网的污泥年总量为： W2=0.72 0.72 0.45H=0.233H（吨） 以天津为例。根据天津排水处2003年到2006年统计资料显示：在2007年，天津市常住人口为1115万人，中心城区常住人口为420万人，实际全市下水道的掏挖污泥每天约为200吨（含水率75%）。2006年，南京主城区管道维护平均每天产生的污泥量为260吨。根据住建部资料显示，2009年，我国城镇污水湿污泥（含水量80%）产生量为2005万吨，而沉淀在管网中的污泥量约为5000万吨。“十二五”期间，保守估计，我国城镇污水处理厂污泥年产生量将突破4600万吨，沉淀在管网中的污泥量将突破11800万吨。我国市政排水管网的设计与建设严重滞后，如此大量的污泥沉淀在排水管道中，管道极易发生淤积，造成排水不畅，汛期或暴雨期间，形成城市内涝，出现“城市看海”景像。同时会带来污水四溢、蚊蝇横生、病菌蔓延、臭气冲天等等一系列的问题。1.3我国城市排水管网污泥处置方式因管网污泥成分的复杂性（生活垃圾、泥沙、渣石等），清掏出的污泥无法采用常规脱水方式进行处置。排水管道污泥曾采取的处置方法：1.清掏后的污泥直接堆放于绿地内；2.交给外运单位委托处置：外运至农村洼地倾倒或混合于建筑渣土内一并处置。3.转运至污泥中转站进行沉淀脱水或运送至城郊外晾晒场干化，干化后再运送到垃圾场填埋。传统处置方式所带来的问题：1.污泥随意堆放散发恶臭、细菌传播，影响居民的正常生产生活。2.外运单位污泥处置大多无固定场地，随机倾倒现象较为严重；无正式协议，属自行乱堆乱放；有的虽签有污泥存放协议，与城市垃圾共同处理，但这部分污泥存放量小、费用高，周围群众反映强烈，不可能成为污泥的最终出路。 3. 污泥堆放点的污泥均为露天存放，倾倒地点未做任何卫生处理，给周边土地造成的二次污染较为严重；其中部分污泥存放点周围有大片居民区，污泥堆放对居民生活造成一定影响；部分污泥存放点还紧邻河道、耕地，其对周边环境的潜在威胁较大。4.储泥点远离城区，大多分布在外环线以外、城市远郊区附近，使得污泥运输费用较高，再加之沿途泄露，给城市景观造成了损害，同时管道疏通所产生的污泥含水率过高，增加了运输成本。 5.管道通挖后，污泥中转存放的泥斗只有装满后才运到堆泥点，泥斗不能及时拖调，使得泥斗中的污泥发出的恶臭，给周边的群众生活造成了严重影响，群众反映强烈，不断地向市政府热线反映此类事情。随着入们对城市防汛排水安全和水环境要求的提升，排水管道的养护工作日益为入们所重视，而且随着城市环境的不断改善，落后的污泥采集和运输方式也让市民无法忍受。如何用经济和环境上有效的方法管理排水管道污泥，找到合理的污泥处理处置方案，具有重要的环境和社会意义。2 城市排水管网污泥处理技术及设备（以虹口区示范工程为例）2.1城市排水管网污泥处理工艺原理:图2.1.处理工艺原理2.2 设备结构及布局：图2.2-1.虹口区厂房效果图图2.2-2.结构布局图技术参数说明：1.处理量：50m3/d。2.净化除砂的分离粒度d50=45m。3.筛分出的碴料最大含水率小于30%。4.装机总功率：55kw。5.厂房 (长宽高)1016.35.5m。入料基坑深度：1.5米。6用水量：冲洗水：污泥=35:1；净水：污泥=1:202.3.工艺流程：2.3.1 入料及大粒经渣料分离： 污泥车将污泥直接倾倒在入料格栅，然后通过输送机，将渣料输送到大粒径处理单元，50mm以上的大粒径渣料被初步分离。2.3.2 搅拌和淘洗：50mm以下物料进入搅拌槽，进行搅拌和淘洗。溢流污水及螺旋输送机将物料送到中粒径处理单元。2.3.3 中粒径渣料分离：中粒径处理单元将3-50mm渣料进行筛分和脱水。脱水后渣料进入输送机输出。2.3.4 泥水分离：3mm以下细粒径渣料进入筛下储浆池，通过渣浆泵输送到泥水分离单元。0.045-3mm细粒径渣料通过泥水分离单元底流口排出，通过筛分脱水，进入输送机输出。上清液通过泥水分离器溢流口返回中储箱，再通过污水泵送回管网。2.3.5渣料输出：输送机输出的渣料分类储存，中粒径以上渣料直接运送到垃圾场填埋，细粒径渣料可以作为建筑材料或土地改良用土。设备配备潜污泵和管路、阀门系统，并由PLC系统集中控制。一是采用高压水对掏挖污泥进行充分水洗，将附着其上的腐败有机物和油污剥离，有利于污泥在脱水振动筛上的充分脱水。二是对储浆池内的渣料进行扰动，避免沉淀。三是用于对设备部分位置的冲洗。3.实际应用情况3.1.处理前后效果对比：设备于2011年9月在天津正式投入使用。平均每天处理污泥量30立方。单斗（两立方左右）处理时间为10分钟。处理前后污泥对比如下：图3-1 处理前污泥 经过黑旋风工程机械开发有限公司研制的工艺处理后，将原来复杂的混合污泥分类为大粒径物料、干粗物料、干细物料和溢流上清液。由于进行了固液分离，污泥的体积大大减小，根据来料的含水率不同，可将体积缩减为来料的1/41/6。 大粒径物料以建筑垃圾、塑料袋和树枝为主，其表面所附着的腐败有机物已基本被冲洗掉，如图3-2所示。图3-2 大粒径物料分离出的中粒径物料包含树叶杂草、纤维物、砂砾、小石块、小朔料袋等，如图3-2所示。图3-3. 中粒径物料分离出的细粒径渣料主要为含水率较低的粉细沙，这部分渣料组织均匀，仅表层附有少量的水分，用手挤压后也不会有水滴渗出，其效果如图3-4和3-5所示。图3-4 细粒径渣料图3-5. 细粒径渣料挤压后状态溢流出的上清液呈半透明，含有少量悬浮物，如图3-6所示。图3-6 溢流上清液3.2.检测分析报告由天津市城市排水监测站对处理后污泥进行检测。由于处理后的物料中大粒径物料比较直观，可以直接填埋，所以主要对细粒径渣料进行了检测。经检测处理后细粒渣料的PH值为7.95，含水率为21.8%。污泥中有害重金属处理前接近本土壤值，处理后含量下降明显（随污水返回管网），符合安全填埋标准；污泥中有机物含量平均值在3%左右。3.3.用户使用评价 天津市排水三所的评价意见： 1污泥减量化效果明显，平均8车污泥客产出1车干垃圾； 2设备按粒径分别出料，其中第三级出料粒度小，垃圾少，可为后续的再利用研究创造条件； 3设备总体占地面积小，设备布局形式客根据场地情况灵活布置，使用和维护方便； 4通过使用该设备，我所的排水管道污泥运输成本明显减少。4.对社会和经济发展的意义：4.1.节省污泥运输费用清掏出的污泥含有大量的水分，占用了有限的运输空间，通过污泥的减量化处置，能够大幅减少污泥的外运次数，减少大量的人力及车辆维护费用。4.2.减少了环境污染。低含水率污泥在运输中无滴漏，不会影响城市环境；分离出的固体垃圾因经过了充分水洗，其表面腐败有机物和油污大大减少，在填埋后有机物发酵量和污水渗滤液随之减少，从而降低了有毒气体的排放量，减轻了对土地及地下水的二次污染。4.3.节约了填埋场地外运污泥经过处置，能够减少填埋土地占用，延长填埋场使用寿命，并减少大量的土体征用面积；预筛分离的大粒径物料及脱水细筛分离的细物料可进行后一步的处理利用，为以后城市排水管网污泥资源化利用打下了良好的基础。4.4.解决了城市管网污泥的出路问题污泥经过处理后，分离出来的各类渣料能够达到国家安全填埋标准，解决了官网污泥出路难的问题。 5.结束语：黑旋风工程机械开发有限公司具有先进的工程泥浆处理技术，多年的泥浆处理设备开发经验。 “一种城市管网污泥高效脱水方法”在2009年获得国家发明专利；“城市排水管网污泥处理技术及设备”获得国家实用新型专利。在2012年9月，“城市排水管网污泥处理及设备”通过了国家住建部和湖北省科技厅的评估、鉴定和验收，评审组认为：该技术达到国家领先水平。9月，住建部将“城市排水管网清掏污泥减量化处理技术和设备”列为二O一二年全国建设行业科技