污水处理站调节池清淤方案

污水处理站调节池清淤方案一、项目背景与清淤必要性调节池是污水处理站前端最重要的水量、水质缓冲单元，其有效容积直接决定后续生化系统能否在稳定负荷下运行。本厂调节池为地下式钢筋混凝土结构，平面尺寸42m×18m，有效水深4.5m，总有效容积3400m³，服务人口当量8.3万。自2016年投运以来，仅进行过两次人工清掏，最深淤积厚度已达1.8m，占有效容积的38%，池内实测污泥平均含水率92%，有机分63%，夏季水温28℃，表面已出现黑色浮渣壳，伴随明显硫化氢气味。在线液位计频繁出现“假低”报警，提升泵每运行35min即出现电流尖峰，现场实测池底沉积物干基热值12.4MJ/kg，存在自燃风险。根据《城镇污水处理厂运行维护及其安全技术规程》（CJJ60-2018）第4.2.7条，调节池淤积超过有效水深15%时应立即清淤，因此本次清淤已属强制性维护。二、淤泥性状与污染物分布1.垂向分布：上层0-0.4m为棕黑色浮渣层，含水率87%，油脂21g/kgDS；中层0.4-1.1m为流态淤泥，含水率94%，COD为112g/kgDS；下层1.1-1.8m为沉积态泥沙，含水率82%，重金属总铬458mg/kgDS，铅312mg/kgDS，超出GB5085.3-2007浸出毒性限值1.4倍。2.水平分布：靠近进水端8m范围内淤积最厚，呈“楔形”堆积；靠近提升泵坑侧因流速高，仅0.3m厚，但含大量纤维缠绕物。3.产气潜能：实验室35℃厌氧产甲烷潜力（BMP）测试21d，产气量142mLCH₄/gVS，表明淤泥具有高内源消耗特性，若不清淤，夏季高温存在甲烷爆炸风险。三、清淤目标与指标1.容积恢复：清淤后有效容积≥3200m³，恢复率≥94%。2.水质改善：清淤后7d内进水COD波动系数（Cv）由0.42降至0.18以下。3.臭气削减：硫化氢小时平均浓度由18ppm降至2ppm以下。4.安全指标：清淤期间可燃气体浓度＜10%LEL，无人员中毒事件。5.工期：单池停水作业≤14d，双池交替运行，全厂不停产。四、清淤技术比选1.干式人工清掏：需停水、排空、通风、下池，劳动强度大，H₂S风险高，工期22d，否决。2.水力抽吸船：需维持2.5m水位，对纤维缠绕物无效，泵头易堵，且本池平面尺寸小，回转半径不足，否决。3.两栖挖机：可带水作业，但池顶仅1.2m宽走道板，挖机自重18t，超载，否决。4.负压湿式清淤机器人：履带式，重量2.8t，防爆电机22kW，抽吸浓度25-35%，粒径≤60mm，自带30m柔性排泥管，可远程遥控，选定。五、施工组织设计1.施工时段：选择3月-4月，日均气温12-20℃，进水BOD₅/COD约0.42，生物毒性低，且为厂内淡季，外排管网余量1200m³/d，可接纳事故水。2.池体切换：调节池分A、B两格，单格容积1700m³。先清A格，B格独立运行，通过超越管将30%流量导入事故池，确保B格水力停留时间8.5h，满足冲击负荷要求。3.临时设施：(1)在池顶安装2台7.5kW射流风机，风量1200m³/h，保持池上作业区-5Pa负压，废气经25m高排气筒排放；(2)设置2套便携式H₂S、CH₄在线报警仪，报警值7ppm、10%LEL；(3)在池顶铺设16mm钢板作为机器人行走平台，荷载5t/m²；(4)在厂区东侧空地布设40m²加药脱水棚，地面做HDPE防渗膜+200mm混凝土硬化，四周设0.3m围堰。六、清淤工艺流程1.降水位：关闭A格进水闸门，启动潜水泵将水位降至1.0m，保留底层1.0m作为机器人浮力介质，同时减少臭气扩散。2.机器人就位：用5t电动葫芦将机器人吊入池内，通过池顶预埋吊环固定脐带电缆，电缆长度50m，防爆等级ExdIIBT4。3.抽吸作业：(1)机器人前端铰刀转速30rpm，切割纤维同时形成0.4m/s局部流化区；(2)污泥经150mm耐磨软管进入30m³/h防爆隔膜泵，泵出口浓度28%，扬程28m；(3)排泥管沿池顶架空至脱水棚，全程120m，每20m设快速接头，泄漏量＜0.1%。4.分级脱水：(1)一级：管道混合器投加3‰阳离子PAM（分子量1200万，离子度45%），进入2m带宽机，处理量25m³/h，出泥含水率78%；(2)二级：螺旋挤压机进一步脱水至65%，单台处理量8tDS/d，电耗18kWh/tDS；(3)滤液COD3200mg/L，经DN200钢管重力回流至提升泵前池，不增加额外提升能耗。5.泥饼处置：脱水泥饼pH7.1，重金属浸出浓度低于GB16889-2008入场限值，直接送生活垃圾焚烧厂协同焚烧，热值10.8MJ/kg，可替代燃煤0.18t/tDS，实现碳减排0.35tCO₂e/tDS。6.池壁冲洗：机器人完成抽吸后，切换0.8MPa高压水枪，对池壁、池角进行360°冲洗，冲洗水120m³，回流至脱水系统，不新增废水。7.验收测量：采用声呐扫描+人工钢钎复测，网格2m×2m，高程误差±2cm，确保残留淤泥厚度≤5cm。七、关键设备与参数1.防爆清淤机器人：型号QY-200EX，功率22kW，抽吸量200m³/h（清水），扬程25m，履带接地比压12kPa，水下最大作业深度8m，自带照明2×50WLED，防护等级IP68。2.防爆隔膜泵：型号DBY-30P，流量30m³/h，扬程30m，允许通过最大粒径10mm，膜片材质PTFE，防爆等级ExdIIBT4。3.带式脱水机：型号DYQ2000，带宽2m，张紧气压0.3MPa，PAM耗量3kg/tDS，冲洗水12m³/h，回收率≥98%。4.螺旋挤压机：型号LSX-350，螺旋直径350mm，转速12rpm，电机功率7.5kW，出泥口锥角12°，防粘涂层PTFE+陶瓷复合。5.在线监测：H₂S探头HoneywellSensepointXCD，量程0-50ppm，响应时间T90＜30s；CH₄探头DrägerPIR7000，量程0-100%LEL，线性误差＜±2%。八、进度计划第1d：停水、降水位、搭设平台、接电、接气管、设备调试；第2-3d：机器人抽吸上层浮渣，日均清淤量260m³（湿泥）；第4-6d：中层流态淤泥，日均320m³；第7-9d：下层沉积泥沙，日均280m³；第10d：池壁冲洗、声呐扫描、复测、修补局部剥落混凝土；第11d：拆除平台、回收设备、整理场地；第12d：A格进水、水质调试、在线仪表比对；第13-14d：数据稳定、内部验收、移交运行班组。九、人员配置项目经理1人（注册一级建造师·市政），安全经理1人（注册安全工程师），机械工程师1人，电气工程师1人，化验员2人，机器人操作手2人，脱水机操作手2人，普工6人，共计16人，四班两运转，每班8h，夜间不作业。十、安全与环保措施1.有限空间作业票：提前24h办理，气体检测合格（O₂＞19.5%，H₂S＜7ppm，CH₄＜3%LEL）方可下池。2.应急装备：正压式呼吸器4套，三脚架+绞盘2套，担架1副，应急医药箱1套，防爆对讲机8台。3.消防：脱水棚配8kg干粉灭火器4具，50kg推车式1具，消防沙2m³，严禁明火，动火作业升级审批。4.噪声：带式机加隔音罩，昼间≤65dB(A)，夜间不作业。5.臭气：池顶风机出口接生物滤塔，空床停留15s，H₂S去除率≥95%，厂界浓度≤0.06mg/m³，满足GB14554-93二级标准。6.污泥运输：泥饼采用20t自卸车，厢体PTFE涂层，防渗防遗撒，出厂前人工清扫，洗车水回流至厂内污水管。十一、水质保障与应急1.水质波动：B格独立运行时，进水COD由420mg/L升至580mg/L，通过在提升泵后投加20mg/L次氯酸钠抑制丝状菌膨胀，同时增大回流比至120%，SVI稳定在110mL/g。2.事故池联动：若B格液位＞4.2m，自动开启事故池进水阀，事故池容积2000m³，可截留16h峰值流量，确保不溢流。3.断电：现场备100kW柴油发电机，自动切换时间＜15s，保证风机、监测仪、照明不断电。4.暴雨：关注3h内降雨预报，若＞30mm，立即暂停清淤，机器人吊出，加盖池顶防雨布，防止水量激增。十二、成本测算1.设备租赁：机器人1.8万元/d×10d=18万元；带式脱水机0.6万元/d×10d=6万元；发电机、风机、滤塔等3万元；合计27万元。2.人工：16人×14d×350元/人·d=7.84万元。3.药剂：PAM0.9t×1.6万元/t=1.44万元；次氯酸钠0.5t×0.12万元/t=0.06万元；合计1.5万元。4.水电：电耗1.8万kWh×0.75元/kWh=1.35万元；水耗200m³×5元/m³=0.1万元；合计1.45万元。5.运输：泥饼650t×40元/t=2.6万元。6.总计：27+7.84+1.5+1.45+2.6=40.39万元，折合每立方米清淤成本118.8元，低于行业平均145元/m³。十三、质量验收1.目视：池底无黑色淤积，露出原混凝土本色，无块状浮渣。2.声呐：随机抽检30点，高程偏差≤5cm，合格率100%。3.检测：清淤后7d内进水COD波动系数0.16，硫化氢厂界浓度0.04mg/m³，均优于目标。4.资料：机器人运行记录、泥饼转运联单、监测日报、影像资料齐全，由监理、运行、施工三方签字确认。十四、运行维护建议1.建立“淤积厚度-进水SS”关联模型，当进水SS＞280mg/L持续5d，触发预警，启动机器人局部抽吸，避免再次大规模停池。2.每季度用声呐快速扫描一次，生成三维淤积图，数据接入SCADA，实现可视化。3.浮渣区增设1台1.5kW小型撇渣器，每日运行2h，可减少30%浮渣量，延长下次清淤周期至4年。4.在调节池前端增设6mm细格栅，减少纤维进入，降低机器人铰刀缠绕概率，减少故障停机50%。十五、风险评估与对策1.机器人故障：现场备1套液压马达、1套铰刀轴封，维修时间≤4h。2.脱水机滤带撕裂：库存滤带2条，更换时间1.5h。