郑身周1 闫晓满2
1、深圳市环境工程科学技术中心有限公司 深圳 518053；
2、广州市水电建设工程有限公司 广州 510600
摘要：本文对城市河道疏浚淤泥预处理技术和设备应用于工程实际进行了探索研究，在对城市河道淤泥的工程特性分析的基础上，对不同的预处理设备用于城市河道疏浚淤泥进行了全面的对比分析，并将淤泥预处理工艺技术和设备应用于工程实践中，取得了良好的效果，为城市河道淤泥处置中遇到的难题提供了很好的方法借鉴。
关键词：城市河道疏浚淤泥；预处理；应用研究
引言
为了配合广州市中心城区主要河涌综合整治工程的实施，根据《广州市中心城区河涌水系规划》、《广州市中心城区河涌综合整治方案》以及广州市市建委、发改委、财政局、监察局和审计局《关于加强亚运城市环境综合整治工程管理服务的若干意见》（穗建筑【2009】781号）及《关于协调亚运城市环境综合治理工程管理有关问题的会议纪要》（穗建质纪【2009】374号）精神，解决广州市主要河涌治理中清理出的淤泥问题，广州市启动了峨眉沙岛、大蚝沙岛淤泥处置及生态旅游项目第一标段淤泥处置工程项目，确定按照“集约化消淤、无害化处理，资源化利用”的处理原则，将运送来的河涌淤泥在岛上集中无害化处理，形成固化土后作为改良用土在岛上堆填，为远期建成生态旅游岛打下地基，总体上具有保护广州市水环境，改善水生生态功能。
该项目在实施过程中，主要采用的是管道搅拌固化工艺技术，设计处理的淤泥是含生活垃圾、建筑垃圾较少的淤泥，然而，在工程实施过程中，由于疏浚的淤泥量较大，广州市内不同河涌、不同断面的疏浚淤泥是混合堆放在岛内淤泥临时储存池内，大量的建筑垃圾、生活垃圾混杂在淤泥中，大颗粒的石块、混凝土块造成了工艺管道的堵塞和设备的严重磨损，大量的软垃圾缠绕了管道搅拌机的传动轴，极大地降低了处理的效率，这给给淤泥正常的固化处置带来了极大的困难。
其实，不仅仅是广州，全国很多城市的河道淤泥都面临着疏浚和处置问题，然而，其他城市的河道淤泥的物理性能状态或多或少地都跟广州很相似，那就是成分复杂，含大量生活、建筑垃圾，因而，要对河道淤泥进行处置，其中的预处理将不可避免！因而，开展城市河道疏浚淤泥预处理工艺技术和设备的研究具有重要的现实意义。
1 城市河道疏浚淤泥的工程特性
我国普通的内陆湖泊与河流积淀的淤泥成分比较简单，天然河道淤泥含沙量较高，颗粒粒径较小，自然含水率一般在50%左右，采用绞吸船清疏出的淤泥浆体含水率一般在90%左右，无机物含量较高，二氧化硅含量一般小于60%，三氧化二铝15%左右，三氧化二铁8%左右，氧化钙和氧化镁不足1%，有机质含量5-18%左右。应该说，天然河道淤泥对人居和生产生活影响是较小的。
城市河道淤泥则不相同，来源相当复杂，特别是受大都市人类活动特别是工业生产的影响很大，各种生活、工业生产排放物进入河道，河道淤泥在其积累过程中的非淤泥成分的劣化掺混，河道淤泥的成分发生了较大变化，主要表现在有机污染物大量沉积和各种微生物的加速繁殖，以及多种有毒物质扩散和增长，生活垃圾中的塑料制品和建筑垃圾中的砖头、石块以及砼块等充斥淤泥之中。
城市河道污染底泥的共同特点是含水量高，其含水率系淤泥所处位置和淤积时间而异（一般在45-65%范围），体积庞大，不易处理。其成分复杂，由于含有病原菌、寄生虫（卵）、重金属及其某些难降解的有机毒物，有较强的污染性，如果处置不当，极可能广泛传播污染。对动物、人类以及环境造成较大的危害。
在工程特性表现上，淤泥在含水率较高的状态下，流动的特性接近于水流。随着含水率的降低，淤泥的流动性显示出半塑性或塑性流体的特性。淤泥的疏浚绝大多数采用机械开挖和水力吹填方法施工，所形成的疏浚淤泥的工程特性很差，主要表现为黏粒含量高、含水率高、压缩性大、强度低、渗透性能差、排水固结缓慢。造成疏浚淤泥工程特性差的根本原因在于疏浚淤泥的黏粒含量高，大多呈薄片状，其比表面积大，且表面往往带有负电荷，会吸附带极性的水分子和水合阳离子，以致在其表面形成一定厚度的吸附水层，而吸附水的黏滞性较大、能动性较小，比较难以脱出。
除了上述工程特性以外，疏浚河道受污染淤泥往往还伴随有有机质和重金属的污染，这些污染物往往吸附在细小的黏粒表面，分离和清除非常困难。
2、城市河道疏浚淤泥预处理方法与设备
目前，用于城市河道疏浚淤泥预处理的机械设备有格栅、振动筛、分砂机以及回转式格栅机等等。由于回转式格栅机和分砂机处理效率比较低，在工程应用上，我们主要选择格栅和振动筛来对淤泥进行预处理处置。因而，以下讨论和分析主要针对格栅和振动筛进行分析。
2.1格栅用于城市河道疏浚淤泥预处理及存在问题和改进措施
格栅在建筑施工、设计装潢、污水处理、工程应用等领域有广泛的用途。淤泥处置工程中工作对象为河涌淤泥，其成分复杂，主要为泥土、建筑垃圾、生活垃圾，颗粒的大小、形状差异很大，各成分运动性能差异较大；含软性物料，如塑料袋、草木，且处理工艺要求进入设备的淤泥含水率在50%-90%之间，物理特性体现为各成分分散性较差，粘度较高，不易将各成分分离。在实际工程中，我们首先选择了常见的格栅或稍加改进（三面围挡，一面开口），将格栅按一定的坡度进行安装。
格栅过滤河道淤泥存在问题：（1）容易堵塞；（2）需要人工清除垃圾；（3）垃圾清理不彻底；（4）筛网破损。
格栅的改进：由于淤泥中的生活垃圾、建筑垃圾含量高，筛网易堵塞，需要人工进行不断清理，且筛网易磨损，针对以上问题，结合现场施工条件，我们对格栅进行了改进处理：（1）将格栅设计成两道筛网的形式，使得垃圾得到较好的拦截；（2）将格栅设计成活动的、可以翻转的形式，当格栅斗内的垃圾达到 一定处理，可以对格栅进行翻转来倾倒垃圾；（3）筛网采用高强度的钢筋。改进后的格栅见下图所示。
2.2振动筛应用于城市河道淤泥预处理及存在问题和改进
我们在淤泥的处置过程中引进振动筛来对淤泥进行筛分处置，以除去淤泥中含有的大量塑料袋、砼块、石块以及砖块等生活和建筑垃圾。新引进的振动筛振经过多次试验，效果不佳。主要表现为：物料在晒面上震动效果不良，各成分分离速度较差，且筛分不完全；上层物料易粘连，砖头以及软性垃圾下行速度较慢，易在晒网上堆积，振动筛工作效率不理想，额定工作能力为100m?/h的振动筛只能达到20-30 m?/h，严重影响生产进度。
根据存在的问题，我们决定从以下几个方面方面进行改进：一是尽可能地去改变处理淤泥的物化性能，对淤泥进行加水调理，增加淤泥的流动性，改善淤泥和垃圾的分离性能；二是改变筛网的孔径，增大孔径的同时使之满足后续工艺的需要，三是改变振动筛的结构，调整振动筛的安装：增加振动筛的振幅，增大筛体的倾角。
最终，对于振动筛应用于淤泥的预处理，我们做了如下的改进：（1）对淤泥进行加入调理，在筛分机上配备喷水管冲刷筛网；（2）针对城市河道淤泥，筛网孔径设置为5cm；（3）振动筛振幅为1.5cm；（4）振动筛安装倾角为25度。
通过对淤泥的物化性质的改变和对振动筛的改进，在改进后的振动筛应用于淤泥的筛分预处理过程中取得了良好的效果。
3、不同预处理设备的比选
在对不同设备调研的基础上，我们对不同设备用于城市河道疏浚淤泥中垃圾的分离处理的可行性做了进一步评估，几种不同预处理设备对比分析如表2-1 所示。
表2-1 不同预处理设备对比分析
根据现场工程实际情况和以上不同预处理机械的性能，我们在实际工程中，采用以下方法进行处理：（1）对于含石块、砖块以及混凝土块等建筑垃圾较多的河道淤泥，我们选用振动筛进行处理；（2）对于含生活垃圾较多的河道淤泥的浮泥，我们采用格栅（包括回转式格栅机）进行处理；（3）对于需要进行脱水的淤泥，由于脱水设备对淤泥的颗粒粒径要求较高，我们采用振动筛协同格栅和回转式格栅机进行处理。
结语
随着经济发展水平的提高和国家对环境的重视，越来越多的城市开始对城市河道进行疏浚，疏浚淤泥的处理尤其是淤泥中垃圾的预处理也将引起更多人的重视，城市河道疏浚淤泥垃圾的预处理技术和设备的前景也将非常广阔。
参考文献：
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作者简介：
郑身周（1969??—），男，工程师，现供职于深圳市环境工程科学技术中心有限公司。
基金项目：广州市水务科技计划项目——城市河道疏浚淤泥筛分系统集成技术研究（2013）.
论文作者:郑身周1,闫晓满2
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/17
标签：淤泥论文; 振动筛论文; 河道论文; 格栅论文; 城市论文; 垃圾论文; 工程论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;