市政污水站集水和沉淀池淤積處理技術(shù)探討

吉軍軍 王方元

市政工程污水處理站集水池、沉淀池的淤積物清理，通過對項目現(xiàn)場的危險因素和職業(yè)健康辨識分析，制定出作業(yè)指導(dǎo)書和安全施工措施；進(jìn)行了原狀泥取樣進(jìn)行絮凝劑選配，土工管袋的固化脫水等實施的研究，解決了集水池和沉淀池淤積物清理安全風(fēng)險大，淤積物處置難的問題。

氣體檢測; 清淤; 土工管袋; 受限空間施工

TU714 B

［定稿日期］2022-01-11

［作者簡介］吉軍軍（1978—），男，本科，工程師，主要從事市政工程的技術(shù)管理工作；王方元（1985—），男，本科，高級工程師，主要從事水利工程的技術(shù)管理工作。

1 項目概況

城市市政工程污水處理站集水池和沉淀池，經(jīng)過常年運行過濾污水加之雜物、粉塵積累越來越多，池底淤積物多成流態(tài)膏狀，致使池底污物越來越高，已經(jīng)影響到集水池、沉淀池的水調(diào)節(jié)功能。為此對污水處理站集水池、沉淀池的淤積物進(jìn)行清理工作。

集水池為地下室鋼筋混凝土封閉式結(jié)構(gòu)，集水池尺寸28 m×6 m×3 m，頂蓋有4個鑄鐵井蓋及1個設(shè)備接入口，池內(nèi)淤泥深0.6 m，初步計算淤泥量100.8 m3；沉淀池為地下室鋼筋混凝土敞口結(jié)構(gòu)，尺寸20 m×6 m×3.5 m，淤泥厚度0.48 m，初步計算含淤量為57.6 m3。淤泥處理需要進(jìn)行集中固化并外運。

2 集水池、沉淀池物理條件和危險特征分析

集水池內(nèi)部清理淤積物環(huán)境特殊，自然通風(fēng)不暢，無法保證足夠的新鮮空氣，容易發(fā)生火災(zāi)、爆炸、 觸電、窒息和中毒等多類事故，對作業(yè)人員生命安全以及企業(yè)財產(chǎn)安全構(gòu)成極大威脅［1］。

2.1 施工條件

經(jīng)過現(xiàn)場查看：集水池是有頂蓋封閉性結(jié)構(gòu)，沉淀池是敞口型結(jié)構(gòu)；集水池上頂有人孔，沉淀池作業(yè)人員上下有鋼梯。集水池和沉淀池作業(yè)區(qū)域有較大的作業(yè)空間，作業(yè)人員通過預(yù)設(shè)或者臨時搭設(shè)爬梯進(jìn)入池底，但作業(yè)人員進(jìn)入和撤離還是需要“通道”，并不是那么行動自如。同時，池底清理淤積物作業(yè)，有各種條件因素的制約，不能進(jìn)行長時間連續(xù)作業(yè)。

2.2 危險特征

2.2.1 易燃和有毒氣體的檢測

通過四合一便攜式氣體檢測儀，對集水池內(nèi)上部、中部和下部進(jìn)行檢測；接著頻繁擾動集水池沉淀物，對空間內(nèi)的上、中和下部進(jìn)行檢測；沉淀池僅對擾動淤積物后，淤積物面上0.5 m、1 m處進(jìn)行檢測，結(jié)果見表1。

2.2.2 可能產(chǎn)生職業(yè)危害

從表1中看出，淤積物在清理過程中，盡管揮發(fā)出的CO、CH4、H2S，但物質(zhì)量少，仍要注意防范易燃和有毒氣體的聚集，消除對作業(yè)人員的健康和安全的風(fēng)險。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 置換通風(fēng)裝置

3.1.1 環(huán)境強制換風(fēng)

集水池上頂封閉，4個對角分別有1個人孔（700 mm球墨鑄鐵井蓋），及1個設(shè)備接入口（1.5 m×0.8 m），僅有的孔洞不足于使作業(yè)空間內(nèi)的空氣與外界相通，為此對集水池清理淤積物時，需對受限空間內(nèi)強制置換通風(fēng)，可以排除累積、產(chǎn)生或揮發(fā)出的可燃、有毒有害氣體，保證作業(yè)環(huán)境中的氧含量不低于20.5%，從而確保作業(yè)人員安全。選擇2個對角人孔作為強制換風(fēng)設(shè)備管道安裝口，分別設(shè)置1套軸流風(fēng)機，將軸流風(fēng)機安置在距人孔10 m以外，用柔性風(fēng)管輸送至人員作業(yè)區(qū)域，接風(fēng)管經(jīng)人孔送入作業(yè)面，隨著工作面位置前移或后退，來增加或者拆除風(fēng)管，這樣集水池作業(yè)人員始終在新風(fēng)的環(huán)境下作業(yè)。

作業(yè)前需對整個池體內(nèi)部進(jìn)行強制換風(fēng)30 min以上，并用氣體檢測設(shè)備檢測數(shù)據(jù)是否合格，合格后方可準(zhǔn)許作業(yè)人員進(jìn)入池體內(nèi)部作業(yè)。

3.1.2 人員防護

對所有作業(yè)人員進(jìn)行安全教育，明確危險源及受限空間內(nèi)作業(yè)注意事項，人員佩戴送風(fēng)防毒面罩采用外部送風(fēng)，確保作業(yè)人員能夠正常呼吸，根據(jù)作業(yè)區(qū)域調(diào)整送風(fēng)管長度，總長度不大于50 m ，人員佩戴防毒面罩后檢查送風(fēng)量是否能輸送至面罩內(nèi)，并檢查面罩密封性，每次作業(yè)人員按排2人，2人逐次進(jìn)入受限空間內(nèi)，進(jìn)入后檢查周邊環(huán)境是否有利于施工作業(yè)，并及時用隨身氣體檢測儀器檢測周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)正常后再進(jìn)行下一步施工作業(yè)，在施工區(qū)域內(nèi)照明采用36v直流電源并配備防爆裝置。作業(yè)人員在受限空間內(nèi)作業(yè)時間控制在30 min以內(nèi)，每30 min作業(yè)人員進(jìn)行替換。

3.2 氣體檢測裝置

為了確保氣體檢測儀的工作數(shù)值正常，采用2個獨立進(jìn)行氣體檢測的裝置，互相校核監(jiān)測數(shù)據(jù)。選?、偈殖质奖梦虴RUN-PG71S4四合一多參數(shù)氣體報警儀；②固定式復(fù)合型ERUN-PG51S6氣體檢測報警儀，每臺氣體檢測都具備聲光報警裝置。在2個人孔處分別進(jìn)行檢測，采用透明塑料氣管，抽氣管延伸進(jìn)入需要檢測氣體的區(qū)域，進(jìn)氣口相連接并開啟氣體檢測儀，進(jìn)行氣體檢測。進(jìn)行氣體檢測安排專人現(xiàn)場監(jiān)護，氣體檢測一旦數(shù)值超標(biāo)，自動報警，監(jiān)護人員及時通知集水池內(nèi)的人員及時撤離。

3.3 組織制定和落實安全防范措施

在正式實施作業(yè)前期，對集水池和沉淀池淤積物清理的施工條件、危險特征分析，辨識所有對作業(yè)人員的安全和職業(yè)健康有危害的因素，編制作業(yè)指導(dǎo)書、制定作業(yè)安全管理制度、編寫應(yīng)急救援預(yù)案并在作業(yè)前組織演練。

3.4 淤積物處理工藝比選

根據(jù)項目的要求，淤積物需要進(jìn)行固化處理，然后外運至垃圾填埋場。按GB 16889-2008《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：生活污水處理廠污泥經(jīng)處理后含水率小于60%，可以進(jìn)入生活垃圾填埋場填埋處置。根據(jù)本項目的工期短，清理量小的特點，并不具備常規(guī)淤泥清理的成熟的施工技術(shù)，為此只能采取較為簡單和快捷的施工工藝，在技術(shù)經(jīng)濟上尚能可行。經(jīng)過表2綜合分析，從現(xiàn)場工況、環(huán)境友好型以及后續(xù)淤泥的處理等因素，綜合考慮選取泵抽+土工管袋+外運工藝，見圖1、圖2。

3.5 施工機械和裝置

3.5.1 泥漿泵工作平臺

泵抽工序采用17.5 kW的泥漿泵，池內(nèi)搭建一個簡易固定泥漿泵支架，并懸掛手動葫蘆，利用手動葫蘆調(diào)整泥漿泵工作深度；同時便于清掏泥漿泵進(jìn)料口濾網(wǎng)的雜物。為減少泥漿泵堵塞，在支架底部以上四周安裝0.5 m高的鋼絲網(wǎng)片作為雜物格柵，網(wǎng)片孔洞20 mm×20 mm，以達(dá)到隔離淤泥中雜物的作用，防止堵塞泥漿泵。

3.5.2 土工管袋尺寸確定

原狀淤積物含水率85%，土工管袋脫水固化后（2個月后）含水率不大于60%，根據(jù)固體量不變原則，進(jìn)行土工管袋需求量計算，式（1）。

（1-HYS）×Vy=（1-HGS）×VG（1）

原狀泥含水率HYS=85 %、原狀泥體積Vy=504 m3、土工管袋固化脫水后含水率HGS=60%，代入式（1）中，可求得需要生態(tài)濾管的體積VG＝189 m3，根據(jù)3個月固化后，土工管袋高度約在1.5 m，需要土工管袋的面積是126 m2。為此結(jié)合現(xiàn)場和廠家工藝，特制作一個7.8 m×19.6 m長方形狀土工管袋。

3.5.3 加藥裝置和絮凝小試

加藥裝置由10 m3塑料桶、自動投藥器、長桿攪拌器、螺桿泵、輸送管線、S彎混凝器等組成。加藥裝置布置在方便接水電且平坦的區(qū)域；S彎混凝器安裝在進(jìn)入土工管袋的管線前段，盡可能使藥劑和泥漿充分混合反應(yīng)；藥劑溶液輸送管線布置在泥漿管線S彎混凝器的前段，安裝止逆器，防止泥漿倒流。

絮凝小試試驗，分2步，第一步進(jìn)行絮凝劑選?。孩倌酀{泵抽泥，在管口取泥樣（這樣較為吻合實際工作狀態(tài)），搖勻后分別裝入3個100 ml燒杯；②準(zhǔn)備3種絮凝劑，分別制備2‰溶液100 ml；③3種藥劑一對一逐量添加，觀察絮凝效果，選取絮凝速度快，絮團大，并搖動后沉淀快的藥劑。第二步絮凝劑投加量試驗，同樣選取3個100 ml燒杯裝入泥漿，對3個燒杯逐滴量添加，同時應(yīng)用濁度儀度數(shù)，經(jīng)過多次添加藥量和濁度儀度數(shù)記錄，形成散點分布圖，平滑曲線相連接。見圖3，可以看出濁度（NTU）最小值時，絮凝劑添加量約2.5 ml。結(jié)合渣漿泵生產(chǎn)效率100 m3/h，經(jīng)過換算，加藥站泵送藥劑2.5 m3/h。

4 清淤及淤泥固化施工

4.1 清淤

清理淤積物前，先排出池內(nèi)水，待排水降至淤積面上0.2 m時，停止排水。為提高泵抽泥漿濃度，需要人工利用自制類似鏟雪板的工具，在泥漿泵進(jìn)料口附近擾動，隨著泵抽工作開展，池內(nèi)水不斷減少，此時需要外來水源接上高壓水槍，作用有三：一是提供足量水源稀釋泥漿；二是增強淤積物的流動性；三是池壁和薄層的淤積物沖掃。施工過程中，清淤、加藥站和土工管袋處作業(yè)人員建立通訊聯(lián)系，一旦發(fā)現(xiàn)土工管袋沒有進(jìn)料，及時通知泵抽人員，及時停機檢查泵的堵塞或電機異常情況，在實際施工過程中，正常按照每10～15 min對泵口進(jìn)行一次清掏。

4.2 土工管袋脫水固化

土工管袋在充填泥漿前，首先需要平整場地，順坡就勢修筑臨時排水通道。泥漿輸送管道采用PE100 mm，與土工管袋連接需用軟管連接。充填前，繩索臨時固定待充填0.5 m時，解除固定，充填示意圖見4。硬質(zhì)排刷在管袋表面進(jìn)行掃刷，清理管袋縫隙顆粒，同時利于快速排水，。管袋上部設(shè)置限高桿1.8 m，每次充填到限高位置，需要靜止24 h，反復(fù)充填直至完成所有淤積物方量。

4.3 清洗池壁

高壓水槍沖洗浮渣后，發(fā)現(xiàn)池壁表面有一層黑色的黏膜層，采用草酸溶劑，按照草酸∶水=1∶5水的比例稀釋成草酸溶液，然后用噴槍噴灑在黏膜表面，待30 min后，再用高壓水槍徹底沖洗，池壁再現(xiàn)混凝土顏色。

4.4 淤泥外運

待完成清淤工作2個多月后，土工管袋固化效率見圖5，測試含水率達(dá)58%，剪開生態(tài)管袋，此時淤泥呈固態(tài)，經(jīng)具備垃圾填埋場填埋條件。

5 結(jié)束語

受限空間作業(yè)清淤等作業(yè)，多年來發(fā)生群死群傷事故屢見不鮮，正是由于管理者和作業(yè)人員沒有對此正確的認(rèn)識，作業(yè)前期沒有充分進(jìn)行危險因素辨識，也可以說對現(xiàn)場的問題考慮不足，發(fā)生了種種災(zāi)難。把受限空間作業(yè)作為一個系統(tǒng)工程來分析，受限空間作業(yè)不再是難事。

參考文獻(xiàn)

［1］ 王智江． 受限空間作業(yè)中毒窒息事故分析與預(yù)防［J］. 中國計量學(xué)院學(xué)報，2010，21（ 4） ： 369-372.