西安市城运公园兰湖淤泥脱水固化和泥饼利用的技术探讨

韩 拓，王小涵，王 昌

（1.陕西丞海水务工程有限公司,陕西 西安 710000；2.西安经发基础设施建设工程有限公司,陕西 西安 710000）

1 兰湖的概况和底泥现状

西安城市运动公园兰湖位于公园中心位置,水域面积约3.5 万 m3,常水位时湖水平均深度约 1.2 m,清淤工程量约为15000 m3。淤泥取样观测,淤泥颜色呈灰黑色,污泥中混有枝叶等纤维性物质,嗅觉气味微臭,底泥呈流态,力学性质差,含水率高,不易脱水。有机物在微生物作用下长期进行厌氧分解,产生FeS,导致底泥发黑,产生的H2S等使底泥发臭。

2 淤泥脱水固化及利用的难点

（1）药剂选取、添加量是难点。淤泥的脱水固化需要添加PAC和PAM,选取匹配的品种,还需要控制添加量,并且不能添加后致使固化后的泥饼,某些指标超标,变成了不能利用的土,因此对于药剂的品种选取和添加量的选取,是本项目的难点。

（2）脱水后的泥饼的含水率达到运输和堆存的要求。公园建设和配套设施已非常完善,每天有数千人甚至更多的人来此运动、游憩。淤积物若未经固化处理或者含水率高进行运输,势必在公园内及主要道路上遗漏,堆存时扩散,造成二次污染,对公园优美惬意的环境造成影响,同时对城市环境卫生也造成影响。

3 淤泥固化方式的比选

3.1 方案一：生态滤管脱水固化

生态滤管是由双层高韧聚丙烯纱线编织的袋体,利用织物形成的等效孔径具有的过滤结构和袋内液体压力两个动力因素,通过淤泥调理调质,水渗出管袋外,污泥存留在管袋内。生态滤管在脱水固化的同时,对水体的过滤作用有效降低了水中SS、大分子有机质、部分细菌真菌等,而生态调质调理剂也拥有加速淤泥脱水和净化水质的双重效果。渗出水完全达到相关排放标准且可以收集循环利用。生态滤管具有以下特点：a.利于透水,方便泥沙固化；b.抗紫外线能力强,持久抗冲；c.便于植绿造树,有益于生态建设。

3.2 方案二：板框压滤脱水固化工艺

板框压滤机是由交替排列的滤板和滤框共同构成一组滤室。淤泥混合液流经过滤介质（滤布）,固体停留在滤布上,并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。与其它固液分离设备相比,压滤机过滤后的泥饼有更高的含固率和优良的分离效果。板框压滤机具有以下特点：a.对于滤渣压缩性大或近于不可压缩的悬浮液都能适用；b.设备重量与体积大,操作较为复杂,须专人管理；c.脱水效率高,生产效率可根据需求叠加。

结合兰湖实际情况,通过对比可知：淤泥脱水场地需求。考虑临时淤泥脱水场地的选择问题,板框压滤机作为常用的机械脱水方式,适用于工期较短、脱水场地面积小的项目；生态滤管的存放场地需求较大,对场地要求高；淤泥脱水周期。板框压滤机脱水后泥饼含水率35%~42%,而生态滤管脱水需要约三个月,脱水后含水率55%~65%；综合分析,板框压滤机在场地、脱水周期、泥饼的利用角度上,更胜一筹。

4 淤泥脱水固化后的泥饼利用技术要点

4.1 淤泥利用的控制指标

进行淤泥利用的前提是检验原状淤泥的各项指标,是否在容许范围之内,若控制指标在范围内,泥饼经过简单堆肥法,即可实现泥饼的利用。控制指标如：养分控制指标（CEC、有机质、N、P、K、S、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl等）、潜在障碍因子控制指标（石砾含量、水分障碍、潜在毒害、盐害、硼害等）、重金属指标（Ge、Hg、Pb、Cr、As、Ni、Cu、Zn）。

4.2 脱水固化工艺的药剂选取和投加

通过对清淤设备管道输送到储泥浆箱的含固率6.5%~7.9%,多组数据计算,平均储泥箱泥浆含固率是7.2%,然后进行投加PAC/CPAM投加量三组试验。首先制备浓度为8%的3号PAC溶液；浓度为1‰的CPAM溶液。再进行三组试验分别是：仅投加3号PAC溶液；3号PAC溶液投加4mL,投加CPAM; 3号PAC溶液投加3mL,投加CPAM,比对各种添加量下的浊度（NTU）情况,进行双变量散点图分析,绘制曲线,找出经济和效果最佳的数值,从而得出最匹配的PAC/CPAM的投加量。根据计算结果分析,得出200 mL的泥浆溶液,需要4 mL的3 号PAC溶液,需要3 mL的CPAM溶液。药剂选取及添加结果见表1、表2、表3和图1。

表1 试验1

表2 试验2

表3 试验3

图1 药剂选取和添加双变量关系图

根据规范要求,泥饼含水率的要求是：在稳定凋萎含水量和田间持水量之间。前文已对淤泥固化方式进行了比选,选择板框压滤机,通过对储泥浆箱投加PAC/CPAM,并且延长板框压滤机的压榨时长,脱出来的泥饼含水率在35%~42%,该状态泥饼具有遇水不泥化、塑性状态好的特点,在堆泥场也能保持良好的塑性状态。

4.3 脱水后泥饼的各项指标

在论证兰湖淤泥是否能达到公园内的资源化利用的问题上,项目前期已经对原状淤泥进行取样化验分析,表4足以说明是满足要求的。在实施清淤、淤泥固化工艺过程中,尤其在投加PAC/PAM药量上尤为谨慎,既要满足集成式板框压滤机的工作效率、又要满足泥饼的含水率在35%~42%,经过多次试验,找出了药剂投加量、药剂制备时长、加药后泥浆搅拌时长、压榨延时时长等一些列数值,取样12个,进行检测,有2个样品部分指标不合格。按照规范要求,合格率要达到80%,此时可以肯定该工艺脱水后的泥饼经检验各项指标均符合《种植土规范要求》。

表4 脱水后泥饼的各项指标

4.4 堆肥和土壤种植的工作准备

泥饼堆肥主要是通过微生物降解,把固体废物转化为腐殖质,用于增强土壤肥力,促进植物生长。分解方式有高温需氧性分解、低温厌氧性分解,一般在厌氧的条件下,腐熟时间较长；堆肥方法有露天堆肥法、机械化堆肥法,露天堆肥价格费用低,但臭味容易扩散,反应时间较长。未解决土壤板结不透气等问题,采用小型微耕机,多次进行翻松和破碎处理,淤泥质土进行光合和氧化分解作用。

淤泥变成土,微量元素多,为提高土壤的松散度以及减少土壤的病虫害,因此需要加入木屑,有两方面作用：1）覆盖作用木屑是一种很好的覆盖物,首先,它们可以很好地保护根系免遭霜冻；其次它们可以阻止杂草的生长；再者将有助于保持土壤中的水分；最后保护植物免受害虫的侵害,锯木屑在用作覆盖物之前,应该经过轻微的分解；2）锯木屑会使土壤更松散,防止外壳的形成。

5 结语

经过对淤泥脱水固化方式的选取,脱水固化工艺的药剂选取和添加试验,泥饼控制指标的比照规范的符合性,以及泥饼堆肥和土壤种植工作准备等问题的探讨,并经过工程项目的目标最终实现,希望对同类工程的淤泥脱水固化和泥饼利用具有借鉴意义。