带水清淤和脱水技术在实际工程应用中的优化改造研究

带水清淤和脱水技术在实际工程应用中的优化改造研究

张媛媛 李占华 孟庆宇

北京金河环保科技有限公司 北京 102206

摘要：采用绞吸船进行带水清淤，采用筛分机和浓缩池进行预处理，采用压滤机进行脱水，该技术在北京市通州区温榆河的实际应用中，发现了一些问题，经过改进和完善，得到成功应用，并形成了工法。

关键词：带水清淤；筛分机；泥沙泵

Abstract：The technology was used in the actual application of wenyu river in tongzhou district of Beijing, and some problems were found, which were improved and perfected. The method was successfully applied and formed.

Key words: water dredging; Screening machine; Sediment pump

一、技术背景

近年来，河道淤泥对自然环境的影响日渐受到人们的关注，各级政府逐渐加大了对环境治理的力度，更加关注水环境的治理效果，河道淤泥治理成为公众关注的重点。

目前，河道清理淤泥的方式主要有干法清淤、水力冲挖清淤、挖掘机带水清淤、抓斗清淤、绞吸船清淤、斗轮清淤等。淤泥的脱水方式主要有自然脱水法、真空脱水法、土工袋脱水法、机械脱水法。

北京市通州区的温榆河清淤工程采用了带水清淤和淤泥脱水施工技术。带水清淤工艺系统可以实现河道清淤过程带水作业，通过管道输送河道淤泥；淤泥脱水系统是在沿线岸边建设淤泥脱水处理中心，通过筛分机、泥浆浓缩池、带式压滤机对淤泥进行处理，形成干泥，产生的余水经处理达标后排回河道。

工程应用背景

2.1 工程背景

根据《通州区水务发展规划（2016-2020年）》，到2020年底，通州区主要河道水质主要指标基本达到地表水Ⅳ类标准。项目通过河道清淤、生态修复等多种措施提升温榆河上游来水水质，增强水体自净能力，为改善城市副中心水生态环境做出贡献。

温榆河位于北运河上游，是城市副中心大运河生态文明带的起点。《北京市总体规划（2016-2035）》提出，北京城市副中心要建设成为水城共融的生态城市，将温榆河等水系打造成景观带。本项目结合地形、水体、历史文化等资源特色，统筹岸线景观建设，营造水清、岸绿、安全、宜人的滨水空间，创造多样化的滨水生态体验。

结合温榆河周边规划及服务范围，统筹岸线景观建设，营造水清、岸绿、安全、宜人的滨水空间，创造多样化的滨水生态体验。通过清淤、生态修复等多种措施，改善河道水质，增强水体自净能力，为改善城市副中心水生态环境做出贡献。

2.2 工程概况

温输河综合治理工程治理起点为温榆河干流通顺界，终点为新北关闸，治理总长度14.03km，主槽清淤长度2.15km，设计清淤总方量20.4万m³。

北京市通州区温榆河作为北京市东部主要蓄排水通道，施工期无法全断面截流，采用围堰方式将增加拦河围堰成本。经调研，在温榆河综合治理工程引入环保清淤及脱水干化处理系统。

带水清淤与脱水处理施工技术是适应新形势下的环保清淤技术。脱水处理中心建成后进行了一段时间的运行，发现存在一些问题，经过研究，确定了解决方案，进行了改造，完善了处理系统，提高了清淤工程效率。

原温榆河设计情况

带水清淤与淤泥脱水处理工艺流程图

1、带水清淤系统；

绞吸船清淤由环保清淤船、输泥管及配套辅助设备组成，核心设备为环保清淤船。本工程采用1800m³/h产量的绞吸船施工，输泥管道为DN350带浮子的软管，以最短距离敷设至岸边，沿岸边DN200钢管驳接口连接输送至处理中心。

2、淤泥脱水系统

淤泥进入处理中心的滚筒筛，筛分出建筑垃圾、生活垃圾等杂物，进行收集后运送至垃圾消纳站，筛分后的均匀泥浆进入污泥集中池。

泥浆集中池中加入少量药剂进行调理，泥浆浓缩形成浓浆，使需脱水的泥浆体积大幅度降低，并形成上清液从污泥集中池堰口溢出，浓浆进入混合器与药剂混合实现浓浆的调理。

絮凝成矾花状态的泥浆进入改进型带式脱水机，自由水在重力作用下从滤网下排出，泥饼压滤成形后排出，集中外运处置。

污泥集中池的上清液和脱水设备的排水通过管渠收集流入澄清池。

四、运行过程中出现的问题

4.1 泥浆垃圾筛分问题

改造之前，泥浆筛分垃圾使用的是滚筒筛。滚筒式筛分机是常用的一种机械，由滚筒筛、给料机和带式提升机组成，靠普通电机与减速机通过轴承将滚筒转动起来，物料在滚筒中因滚筒的转动以及筛网网孔的大小将垃圾成功的筛选出来。滚筒筛筛分产量大，大块杂质可以筛分出来。

在实际使用中，拦截了大块杂物，大量的细碎杂物未筛分出来，进入了后续处理单元，加重后续处理单元的负担，水泵及管道极容易堵塞，导致系统处理效率大幅下降。

4.2 上机潜污泵选型不合适

改造之前，上机潜污泵采用JYWQ100-30-15搅匀潜水排污泵。搅匀潜水排污泵由电机与泵两部分组成，二者通过油隔离室及机械密封组件隔开，属机电一体化产品，电机与泵合用同一轴（转子），整个水泵长度短，结构紧凑。当深井潜水泵运转时，自动搅拌池底沉积物，彻底防止污物淤积，无须人工清理；独特的叶轮设计，具有将纤维物、杂物切碎和撕裂的功能；采用外循环冷却系统，使排污泵低水位运转，减少电机起动频率，延长电机寿命。

搅匀潜水排污泵适用于工厂、商业严重污染废水的排放；城市污水处理、医院、宾馆的排水系统；住宅区的污水排水站；农村河塘清淤等。温榆河长期处于过流状态，淤泥含沙量较大的情况下，搅匀潜水排污泵更易磨损。

根据温榆河河道淤泥的柱状样分析，河道底泥含沙量较大，粒径较小，含水率较低，含沙量大，导致上机潜污泵频繁损坏，频繁更换潜污泵，导致系统处理效率下降。

五、改造提升效果

5.1 泥浆筛分机改造

对筛分系统进行了改造，改用振动筛，改造后的振动筛由外置泵、蓄浆池、双层筛粗筛层、双层筛细筛层、一级入料装置、旋流器、中储箱、主机渣浆泵、反冲控制阀、内循环保护装置组成。

外置泵将泥浆抽至振动筛粗筛层，通过振动筛粗筛层筛分过后，大于2mm以上的颗粒物将会排出，小于2mm的颗粒物会进入蓄浆池内，此时主机渣浆泵将蓄浆池中的泥浆泵送至旋流器中，经过旋流分离以后，绝大部分净化分离后的达标浆液，将从旋流器的溢口流出并进入中储箱中，旋流器所分离出的废渣则通过其底流口排出，进入振动筛细筛层上，通过其筛振实现对废渣的脱水并最终排除。中储箱设有两个出液口，一个是补液口，其位置处在蓄浆池的上方；一个是排放口，位置处于蓄浆池与中储箱连接以外的位置。内循环装置就安装在中储箱的补液口处，它可以通过平衡蓄浆池中的液位高度实现中储箱对蓄浆池补液量的控制。当蓄浆池不需要中储箱补水时，中储箱的补液口则被内循环装置关闭，此时，中储箱的排放口将处在连续排浆状态。反冲控制阀通过一个三通与主机渣浆泵相连，三通通过管道连接，分别连接旋流器和主机渣浆泵以及蓄浆池，其作用是利用主泵的富余流量，通过反冲控制阀实现对蓄浆池中泥浆的搅拌，防止泥浆在设备内沉淀。

带水清淤与淤泥脱水处理系统改用振动筛后，大大提高了筛分效果，减轻水泵及管道的阻塞情况。

5.2 上机泥浆泵改造

对上机潜污泵进行了改造，改用潜水泥沙泵。潜水泥沙泵专用于排水环境富含泥沙的情况。

潜水泥沙泵主要由泵头、电机、组合密封三大部分组成，是电机与水泵同轴潜入水中工作的，该泵过流部件采用高合金耐磨材料制造，具有较好的耐磨性、耐腐性，过流通道大。潜水泥沙泵吸收国内外先进技术设计制造，独特的密封装置能够有效平衡油室内外压力，最大限度保护了机械密封的可靠性，电机采用过热保护、进水检测保护等多种保护措施，能够在恶劣的工况条件下长期安全的运行。

潜水泥沙泵相比较搅匀潜水排污泵，主要优势在于：

①叶轮、搅拌叶轮等主要过流部件采用高耐磨材质制造，耐磨损、耐腐蚀、无堵塞、排污能力强，能有效地通过较大的固体颗粒。

②不受吸程限制，吸渣效率高，清淤更彻底。

③介质含固量可达到30-60%。

根据温榆河底泥分析，河道底泥含沙量较大，搅匀潜水排污泵在试运行过程中，明显损坏严重，更换潜水泥沙泵后，过流通道更大，泵更耐磨损、耐腐蚀，处理效率更高。

六、结语

带水清淤和淤泥脱水技术在实际工程应用中，根据现场情况对系统进行了升级改造，进一步提高了处理效率。

筛分设备改造

筛分设备的功能是对淤泥进行预处理，筛分设备由滚筒筛更换为振动筛后，提高筛分精度，极大的减少细碎杂物进入后续处理单元，避免水泵及管道的阻塞，减少磨损，提高工作效率。

上机泥浆泵改造

上机泥浆泵的功能是把泥浆提升输送至压滤机。温榆河泥沙含量大，上机泥浆泵由搅匀潜水排污泵更换为潜水泥沙泵后，耐磨性、耐腐蚀性、过流通道提高，提高工作效率。

参考文献：

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