一种排水管渠污泥处理新技术

研究与探索
Research and Exploration ·工艺与技术
1 技术背景
排水管渠污泥是指沉积在排水管渠内的泥砂和其他物料的总称，可能包含随城镇污废水、雨水等输送过程沉积的颗粒物与杂质，也可能包含无序排入的生活垃圾、建筑垃圾、餐饮垃圾等。

有些地域也称之为通沟污泥、下水道污泥、管网污泥。

传统的管渠污泥处理方式是晾晒后运至垃圾填埋场填埋。

但晾晒过程中污泥对土壤、水体、空气的污染，运输过程中污泥的跑、冒、滴漏等情况将不可避免的对环境造成影响。

而且，随着城市用地的日益紧张，晾晒场地及填埋场地的审批也越来越难，大量的管渠污泥将面临无路可去的窘境。

2 处理原则
管渠污泥属于固体废弃物的一种，20世纪80年代我国提出了对固体废物的控制污染采取“无害化”、“减量化”、“资源化”的原则。

无害化原则：将固体废物经过处理使其达到不影响人类健康，不污染周边环境的目的。

如垃圾的焚烧、堆肥、粪便的厌氧发酵等都符合无害化原则。

减量化原则：是指在生产、流通和使用环节减少废物产生，以及采用适当措施使废物量减少（含体积和重量）的过程。

如焚烧处理后固体废弃物的体积减少、污泥脱水处理后固体废弃物体积的减少等。

资源化原则：对固体废弃物施以适当的处理技术从中回收有用的物质和能源。

如建筑垃圾中钢材的回收等。

3 污水处理厂污泥与管渠污泥的差异
污泥处理技术的研究目前主要集中在市政污水处理厂污泥，对于管渠清掏污泥的处理技术的研究不足。

管渠清掏污泥的成分与市政污水处理厂污泥差异很大，污水处理厂污泥的处理工艺无法运用于管渠污泥处理领域。

城镇排水管渠是城镇雨水径流及人类活动排放的主要收纳者，随着污水的流动，易沉固体物
一种排水管渠污泥处理新技术
林茂锋，陈益人，王宏，孙浩
（三川德青科技有限公司，湖北 武汉 430000）
摘要：国内管渠污泥处理技术研究不足，大量的管渠污泥缺乏环保、有效的处理手段。

本文重点讲述了管渠污泥成分的复杂性，并对成分进行了分析，提出了新的管渠污泥处理工艺。

通过此工艺，能够实现管渠污泥的“减量化”、“无害化”、“资源化”处理。

关键词：管渠污泥；管网污泥；通沟污泥；下水道污泥；固体废物；水专项；管渠污泥处理
中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）01（上）-0120-04
项目来源：国家水体污染控制与治理科技重大专项
项目编号2015ZX07309001。

标仍然在Nelson（纳尔逊）曲线允许的安全范围内，这些因素都可以导致高温氢腐蚀，所以根据材料的化学成分，高硬度的未回火的焊缝金属、以及相对较高的残余应力使材料的对高温氢腐蚀破坏的敏感性要高于根据APIRP941标准中Nelson(纳尔逊）曲线所预测的敏感性。

参考文献：
[1]A S M E,2015a:A S M E B P V C.I I.A-2015,S A-213/S A-
213M’Standard specifications forseamless ferritic and austenitic alloy steel boiler,superheater,heat exchanger tubes.
[2]ASME,2015b：ASME BPVC.II.A-2015,ASTM A336/A336M-
07,‘Standard specifications for alloy steel forgings for pressure and high temperature parts’.
[3]ISO,2012:ISO 21952:2012: ‘Welding consumables-Wire
electrodes,wires,rods and deposits for gas-shielded arc welding of creep-resisting teels-Classification’.
[4]API,2008a:API RP 941Steels for Hydrogen Service at Elevated
Temperatures and Pressures in Petroleum Refineries and Petrochemical Plants,Seventh Edition’,American Petroleum Institute,Washington D.C.
[5]API,2008b:The Technical Basis Document for API RP
941,American Petroleum Institute,Washington D.C.
中国设备
工程
Engineer ing hina C P l ant
质在排水管渠的各个环节逐渐沉积，这些沉积物质就构成了管渠污泥，其余固体则最终进入污水处理厂。

通常越靠近管渠末端即污水处理厂，沉淀物就越细，总体来说，污水处理厂沉砂池之前的污泥成分与管渠污泥相近，但在颗粒上尺寸要小。

初沉池由于主要用于去除悬浮固体中的可沉固体物质，故污泥成分相对于沉砂池已经产生了很大的变化。

后续的二沉池、化学沉淀池则是通过生物、化学方式得到的污泥，这种污泥无机物比重低、含水率高，性状与管渠沉积污泥差异很大。

表1是市政管渠及污水处理厂各主要环节产生的污泥情况描述。

表1 市政管渠及污水处理厂的污泥成分及特征
来源
成分及特征
排水管渠生活垃圾、建筑垃圾、餐厨垃圾及其他成
分的聚合体，人工清掏通常含水率60%左
右，吸污车清掏通常含水率>80%污水处理厂格栅
多为塑料袋、纺织品等轻质的类似生活垃
圾的成分
污水处理厂进水泵房多为碎石、砂、金属、玻璃块等重质无机成分污水处理厂沉砂池细砂及其他重质无机物颗粒
污水处理厂初沉池初沉污泥气味大，呈糊状，可能含有如粪
便、蔬菜、水果、纺织物、纸类残渣等物质，
含水率通常92%~98%
污水处理厂二沉池
生物处理系统排放的剩余污泥，含有生物
体和化学试剂，含水率通常99%~99.9%
污水处理厂化学沉淀池混凝沉淀产生的污泥，污泥内部颗粒极细，
含水率通常95%~98%污水处理厂初沉池
或二沉池浮渣
为处理过程中无法沉淀的轻质物质
鉴于管渠污泥成分与污水处理厂污泥的差异，污水处理厂污泥的处理手段无法适用与管渠污泥。

4 管渠污泥之间的成分差异
排水管网主要分为雨水管网、污水管网及雨污合流管网，其中雨水管网沉积物成分比较简单，主要来自于地表径流携带的固体物质，通常以泥、砂、石等无机物质为主。

对于污水管网及雨污合流管网的沉积物质则相对复杂，具有较为明显的区域特征，餐饮区域的污泥除了含有砂、石等无机物质外，通常含油量多、有机物含量高、餐饮垃圾较多；城市主干道附近污泥通常砂石较多；居民区的污泥通常有机质含量较高、生活垃圾等较多。

我司在湖南省常德市四个不同区域进行取样检测分析，分别是城区餐馆附近的污水管网、常德经济开发区污水管网、常德江北城区主干网、江南城区污水管网，检测数据如表2。

从以上数据可以看出不同区域的管渠污泥颗粒构
成、有机物含量有很大的差异，各区域的污泥有各自的特点。

主干道污泥中+0.076mm 粒级以上的固体占90%以上，各粒级有机物含量均较低，符合以砂石为主的特征。

餐饮区管网污泥有机物含量很高，主要原因就是餐饮区的排放物中油脂及其他食物残渣偏多。

污水管网由于收纳了较多的人类活动的无序排放，+20mm 粒级以上的含有较多的以有机物为主的生活垃圾，同时-0.076mm 粒级的颗粒中的有机质含量也较高。

5 管渠污泥处理技术路线
固废处理一般需将其按性质分类，经预处理过程，达到能进一步处理的要求，然后根据其组成及现有的条件或新开发的技术分别采取化学处理、焚烧处理、热解处理、固化处理、生活处理等技术过程，回收其中的能源和资源，达到安全化后再进行最终处置。

管渠污泥由于组成复杂，成分波动性大，采用单一的处理技术存在难度。

可以考虑按照上述方式，先将污泥中的不同成分尽可能分开，得到相对成分单一的物质，然后再分别对各单一物质有针对性的处理处置。

从组成成分分类，管渠污泥中固体物质主要分为有机物及无机物两类，其中有机物多为生活垃圾、餐饮垃圾、动物尸体、植物枝叶等。

无机物多为砂、石、泥等，也可能含有少量金属、玻璃等成分。

有机物与无机物的密度存在差异。

从粒径分类，管渠污泥中20mm 以上成分随机性大，可能含有石块、瓶瓶罐罐、塑料袋、破布、动物尸体、铁丝、编织袋、植物枝叶等，2.8~20mm 粒径范围的成分则是石块、小塑料片、布片、秸秆等，0.076~2.8mm 的主要成分是砂、小秸秆及其他轻质的微小物质，小于0.076mm 的主要是含有有机质的泥及粉细砂等。

在GBT14684《建设用砂》标准中，对砂的粒径定义是0.075~4.75mm，在GBT14685《建设用卵石碎石》中，对卵石碎石的粒径定义是>4.75mm。

从表2颗粒分析数据可以看出，主干道污泥中0.076~20mm 的砂石的占比达到了75%，其余位置污泥的比例也在30%~40%。

从资源化角度来看，砂、石的可利用场合最多，因此提取污泥中的砂石具有较大的价值。

综合以上特征，我司对于管渠污泥的处理采取了以下技术路线（见图1）。

结合以上技术路线，细化设计，我司提出了以下工艺路线（见图2）。

首先对管渠污泥进行清洗，通过专用的清洗分离设备进行，通过此过程，大颗粒杂物上附着的泥、砂及其他污染物可被剥离，通过清洗分离设备前端的筛
研究与探索
Research and Exploration ·工艺与技术
分机构，较为干净的大颗粒杂物被筛分出来。

此部分杂物成分随机性大，资源化利用经济性不高，通常按照生活垃圾处理。

前过程的筛分机构筛下物经过分级筛分级，分级筛的筛上物为中粒径杂物，对中粒径杂物采用专用的重力分选机将重质无机物和轻质杂物分开，其中重质无机物绝大部分为石块，轻质杂物绝大部分为有机物，两者经脱水筛脱水后输出。

分级筛的筛下浆液经水力旋流器固液分离，旋流器底流浆液进入洗涤装置，通过洗涤，浆液中的无机物颗粒表面附着物被分离，洗涤后的浆液经有机物无机物分离机将重质无机物与和轻质杂物分开，其中重质无机物绝大部分为砂，轻质杂物主要为微小秸秆、塑料片、树叶碎片等，两者经脱水筛脱水后输出。

上述过程中脱水筛脱出的水及旋流器的溢流进入
表2
样品来源重量/g 来料质量浓
度/%
检测项目
粒级/mm各粒级质量/g产率%灼烧减少质量/g各粒级烧失率/%
常德江北城区污水管网开
放式餐馆534.7231.69
+20mm11.35 6.78.3973.9 20mm+2.8mm31.118.3524.4778.7
-2.8mm+0.076mm19.2511.3613.6470.9
-0.076mm107.7563.5915.314.2
合计169.45　61.8　
样品来源重量/g 来料质量浓
度/%
检测项目
粒级/mm各粒级质量/g产率/%灼烧减少质量/g各粒级烧失率/%
常德陆山经济开区污水管
网529.8913.37
+20mm31.9445.0926.2482.15 -20mm+2.8mm8.0611.38 1.2415.38
-2.8mm+0.076mm18.5626.2 6.5335.18
-0.076mm12.2817.33 4.7939
合计70.84　38.8　
样品来源重量/g 来料质量浓
度/%
检测项目
粒级/mm各粒级质量/g产率/%灼烧减少质量/g各粒级烧失率
常德江北城区管网主干道778.156.84
+20mm63.7414.41 -20mm+2.8mm152.3834.467.6 4.99 -2.8mm+0.076mm183.5541.51 4.82 2.63 -0.076mm42.579.62 6.4915.25合计442.24　18.91　
样品来源重量/g 来料质量浓
度/%
检测项目
粒级/mm各粒级质量/g产率/%灼烧减少质量/g各粒级烧失率/%
常德江南区污水管网753.4851.2
+20mm217.6856.39 -20mm+2.8mm58.2415.09 5.819.98 -2.8+0.076mm69.8518.099.213.17 -0.076mm40.2810.4310.6226.37合计386.05　25.63　
注：表2检测样品中，+20mm的物质为破布及纤维物，以有机物为主，灼烧烟雾较大，未进行烧失检测。

按照CJ/T221城市污水处理厂污泥检验方法，可采用马弗炉灼烧计算烧失率的方式检验污泥有机物含量。

中国设备
工程
Engineer ing hina C P l ant
絮凝沉淀装置，沉淀物经压滤系统压滤产出泥饼，其余的清水外排。

6 处理效果
经过以上过程的处理，管渠污泥的产物情况如表3。

产物中石块及砂可以作为沟槽回填材料、免烧砖材料，轻质杂物可以送至垃圾发电厂作为发电原料，亦可通过干馏工艺获得可燃气及碳粉。

7 资源化处理
以上的工艺过程将管渠污泥中的固体成分分成了几个大的类别，产物中砂和石块已经可以直接资源化利用。

在综合考虑经济性的情况下，其余产物也可进一步进行资源化利用，大粒径杂物可考虑通过风选、磁选、破碎等手段将其中的轻质杂物、重质无机物、金属杂物分离开来，产物进行进一步利用；石块可通过磁选、破碎、清洗等手段并经过级配处理后按照建设用卵石、碎石标准进行资源化利用；砂可以经过洗砂、级配处理后按照建设用砂标准进行资源化利用；泥饼可以考虑在适当添加固化剂的情况下用于园林用土或者工程用土。

本文所述工艺系国家水体污染控制与治理科技重大专项“城市水污染控制与水环境综合整治技术研究与示范”主题、“城市排水管渠数字化诊断、清淤设备及修复材料产业化”项目的研究内容，本工艺过程及设备
是管渠污泥处理技术的一大革新，能够实现管渠污泥的“减量化”、“无害化”、“资源化”，从而提供一种解决管渠污泥处理处置困境的途径。

参考文献：
[1]庄伟强主编.固体废物处理与利用
[M].化学工业出版社.[2]
杨福玲.西安市污水处理厂污泥处理与处置现状调查与后评价研究[D].西安建筑科技大学硕士论文.
图1
图2
表3 
产物情况说明
名称
图片
描述
大粒径杂物
含较多的石块及日常生活垃圾
石块
石块及小块金属，其中95%以上为石
块。

砂97%以上为砂
轻质杂物
主要为小秸秆、树叶碎片、塑料片等
轻质成分
泥饼
主要为管渠无力中0.1mm 以下的粉细
砂及泥。