1 项目背景

1.1 工程概况和要求

工程项目属于上海浦东新区一示范工程，所需清淤河道长度500m，河道宽24m，平均水深2.0m，河道中央水深为2.7m。该河道的北面、西面、南面均是居民生活小区，东面为一城市生活广场，并紧靠大型超市。考虑到工程所在地属于居民集中生活区域，对工程施工要求较高，尤其对底泥的处理更需要高效的减量化工艺。

1.2 工艺设计存在的困难

（1）城市生活区的河道清淤工期要求都非常紧，通过泵送或绞吸方式输送上岸需要处理的底泥量又非常大，必须选用一种高效脱水工艺，以便达到汽车外运的环保要求。

（2）由于河道所处的位置处于城市居民生活中心，所以清淤工程的环保要求就相当高，底泥处理过程中要严格控制底泥气味、扬尘及设备噪音，整个施工环节都必须做到环境友好型，避免对环境造成二次污染。

（3）城镇河道清淤工程的难题就是场地问题，因为市区河道几乎不可能设有消纳场地，底泥都必须进行快速脱水运走。所以脱水系统的工艺选型和布置要求也更高了，而且需要适应城镇河道周边各种特殊的场地限制。

2 工艺路线

目前河道底泥的处理方法主要有围堰脱水和机械脱水处理方法，而在城镇河道清淤施工过程中，根本没有条件设置消纳场地，所以必须采用高效的机械脱水处理方法。

机械脱水处理法主要分为沉降分离法和过滤分离法。过滤分离主要以压滤为主，应用较多的是板框压滤、带式压滤、环叠式螺旋压滤等脱水机，这类脱水设备大多都是敞开式设计，相对大处理量的脱水系统，其占地面积也较大，只能适用于一些郊外大型河道或者对占地和环境要求不高的清淤项目。沉降分离主要有重力沉降脱水和离心式沉降脱水两大类，由于重力沉降脱水系统效率低、占地面积大，不能适用于城镇河道底泥处理；离心式沉降脱水法可24小时连续进行，其与同处理量的脱水设备相比占地面积更小，并且离心式沉降脱水设备是全封闭设计，现场的卫生条件比其他几种分离设备更有优异性，同时在自动化程度和后期运行维护方面也更具有优势。从国外近几年的发展趋势来看，离心式沉降脱水法已经逐渐成为污泥处理减量化的主流。

因此，结合浦东新区该河道周边环境的实际情况，采用以离心式沉降脱水法作为核心的河道底泥处理系统工艺，来解决底泥现场减量化的要求。经过离心式沉降脱水后出来固体污泥成型好、不滴水，可以直接装车外运；滤液一部分作为系统回用水，其余的可以直接排入河道。

3 工艺设计

3.1 取样底泥的分析

通过对该河道底泥的检测数据分析得知，底泥的重金属含量较低，完全符合《农业污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）的要求，可定性为无毒害底泥，而且磷氮的含量远高于土壤的背景值，所以进行脱水固化后可直接作为园林绿化用途。由于本项目的底泥中有机物含量较低（一般河道底泥有机物含量超过5%，在脱水后堆放时就容易产生臭味），在整个工艺过程中可以简化底泥脱水前置系统的除臭工艺。

3.2 工艺设计要求

该工程总共需处理水下方1000m³，工期为3周，通过绞吸筛分后，需要脱水的污泥量大约有5000m³，分离后的清液直接回排至河道中，脱水后污泥含固率可达到50%～60%，通过汽车外运做进一步资源化利用。

3.3 工艺流程

根据本工程河道的实际情况，先用超声波测量装置进行水下探测，以实现对河道底泥断面进行精准数据化管理施工，再采用适用于城市小河道的模块化浮体环保绞吸疏浚装备。根据探测的河道底泥断面精准抽吸，河道底泥通过密闭浮管运输至河岸边，进入污泥前置预处理装置进行分级筛分。经筛分完的底泥分为6mm以上颗粒、75μm以上粗砂粒、25μm以上中砂粒和20μm以下黏粒四类。其中75μm以上粗粒和25μm以上中粒由于很少含重金属和有机物，无需脱水固化处理，可以直接用于建筑材料。25μm以下细沙和黏粒再经过泵送进入均质调配池，进行检测底泥浓度变化以便在线实时调控进泥量。均质后的浆液与配置好的絮凝剂经进料（药）泵送到离心脱水系统中，进行离心脱水处理，根据项目处理总量及工期要求，选用LW350型移动式卧螺离心机设备。通常进入离心脱水系统的污泥含固率控制在5%～15%，经脱水后的污泥含固率可以达到55%以上，由无轴螺旋输送机运至污泥收纳箱内，由汽车外运。滤液一部分送回至筛分设备配水管中，用于下一次的配水工序，其余滤液则作为尾水回排至河道。

3.4 系统优化设计

疏浚清淤施工中的底泥处理工艺系统，由于受施工场地条件限制、操作人员素质参差不齐以及单体设备因工艺参数运行不稳定而导致故障和停工等各种因素影响，需要对系统进行更优化设计来适应现场实际情况。

（1）整个脱水工艺过程中，实现污泥输送及分离的密闭式设计，尤其脱水机主体固相出口与无轴螺旋输送机要实现密闭连接，并且无轴螺旋输送机的盖板加以密封条，来进一步减少泥饼气味扩散。

（2）主体分离设备采用了降噪音的技术处理，较传统离心机一米处85分贝的标准，降低到80分贝以下，并把所有脱水系统设备实现撬装化设计，全部安装于标准的集装箱内，以便于运输与安装使用。

（3）控制采取全自动运行设计，简化脱水单元的操作流程，实现整体系统的“一键启停”“一键通料”等功能，减少操作人员数量。

（4）在系统前置的预处理单元，设置多个采样点和检测点，实时检测系统底泥的处理情况，以及均质调配池液位、浓度等相关参数，及时反馈至脱水机系统，通过调整脱水机的差速和处理量来应对系统出现的底泥浓度变化。

（5）整个系统分模块化连锁设计，针对清淤工程主要分成3个独立模块（绞吸和泵送、筛分、脱水），各自独立模块中系统运行均可实现连锁反应，独立模块相互之间均有设置延时连锁控制，这样设计是为了减少整个系统的停工率，提高施工过程中处理特殊情况的应变能力。

（6）清淤工地现场一般都会与外部管网隔绝，进水、出水都不便，为保证水量和水压而设计了回用水系统，供给系统本身PAC和PAM絮凝剂投配系统，剩余水量可作中水回用或者直接外排到主河道中。

4 系统运行情况和处理效果

脱水系统通过3周时间运行（可实现24小时连续运转），河道底泥基本处理完毕，经超声波探测，平均泥层厚度1cm。卧螺离心机运用于该城镇河道底泥的脱水处理中，其固渣含固率55%以上，滤液回排至河道。

5 结语

城镇河道底泥处理工艺中选用卧螺离心机作为主要脱水设备，有其因地制宜的特殊要求，适用于类似本文中的一些城市河道，尤其施工对效率、占地和环境要求非常高的河道。根据此项目实施情况，该系统体现出主要的优势：

（1）集成化程度高，各工艺单元模块化设置，现场安装施工简便。

（2）利用垂直空间，占地面积小。

（3）对周边环境影响小，噪音控制采用消声措施，固液分离过程全封闭式作业方式。

（4）运行作业连续，处理效率高。

（5）操作简易，自动化程度高。

卧螺离心机在河道底泥处理的应用中，目前主要受限于设备的初期投资和相对较高的能耗，所以在今后的卧螺离心机优化设计过程中，需要针对底泥的主要特点进行优化设计离心机螺旋、转鼓和差速系统，以更高效的处理能力来实现更大的经济效益。