技術綜述 德國下水道通溝污泥處理技術
導讀
德國針對下水道通溝污泥的特點，通過洗滌和篩分處理, 不僅可以降低填埋處置費用，還可以將這些產品作為次級建筑原料進行回收利用。我國的上海和北京等地已有采用德國先進技術建設的通溝污泥案例，運行效果良好。
1 引言
城市排水管網需要進行定期保養和清理。為了保證排水系統的正常運行功能，必須及時清除下水道管網內的沉積物質，否則會導致居民住宅區內或工業園區內的排水管堵流，有時甚至在馬路上會產生內澇現象。
如果在下水道內無法采用沖浪翻板進行沉積物質的清理，則必須將這些沉積物質從排水管網內取出，然后運往市政污水處理廠進行集中處理，或者單獨建立通溝污泥處理站進行處理，或者不經過處理直接進行處置。
自從1993年德國市政垃圾技術指南(TA-Siedlungsabfall) 生效之后, 根據TASI法規中附錄B所列出的標準，不符合標準的市政垃圾“必須在垃圾焚燒裝置內進行預處理”。這一法律的試用期是12年，在這段過渡時間內，不符合標準的市政垃圾可以填埋，但填埋費用不斷上升。
2005年之后，市政垃圾中的有機含量(有機燒失或者總有機碳) 在填埋之前必須低于5%。也就是說，即只有惰性不能進行化學反應的垃圾才能進入填埋場。
以前未處理的市政垃圾填埋很普通，但隨著新版TASI法規的完全生效，通溝污泥的處置費用將明顯提高。
因此，通溝污泥的處置方向目前十分清楚：必須根據最新技術對這些物質進行減量化和洗滌處理，從而降低不斷上升的處置費用。
通溝污泥含有很高的有機物質，如果直接處置或進行填埋將產生很高的處置費用。此外，在污水泵站、陰溝井、雨水調蓄池和馬路輕掃垃圾過程中也產生大量礦化垃圾，這些市政垃圾也必須進行相應處理和處置。
2 通溝污泥的來源
來自污水管網的通溝污泥主要由有機物質和無機礦化物質組成，主要來源以下地點：
污水排放管道
馬路上的雨水入口
和污水管網相連接的雨水收集區域
房頂雨水
其中多數固體物質是有機性物質，主要來自市政污水管道。而一些工廠企業排出的污水經常含有大量無機固體物質，如果不經過預處理就會直接進入下水道管網。從馬路上的排水井內，進入的固體物質主要是礦化物質如防滑石礫、路面摩擦碎顆粒、來自非固定性路面的石塊，但同時也會含有纖維物質、干草樹葉等。根據不同情況，有時通過雨水進入排水管網的外來物質會對通溝污泥的組成造成很大影響。
3 通溝污泥的產量和組成
在污水管網內沉積的固體物質產量波動很大，和許多影響參數有關，例如管道坡度、形狀，錯誤連接的家庭排水管接口，分流制還是合流制，純居民區還是混合區域還是純工業園區，建筑工地，季節時間等。
根據德國Gallenkemper的研究,在德國合流制管網內平均污泥產量是3.6 kg/(人口當量˙年)，但德國各地差異很大，波動范圍是在0.2 ~ 9.6 kg/(人口當量.年)。
關于通溝污泥的組成，可以總結如下：
水/礦化顆粒混合物，其中摻混許多無機和有機粗大物質以及細小有機物質
有機燒失含量約占總絕干泥量的10%~30%,有時甚至比例更高
在很多情況下，沉積物質內含有有害物質，例如重金屬砷和鋅等
4 下水道清理方法
目前市場上已經擁有許多先進的下水道清理技術。通過采用這些設備，可以十分簡單地消除管網內的污泥沉積現象。當管道坡度很大時，可以采用沖浪翻板對沉積物質進行沖洗清理，并運轉至市政污水處理廠集中處理。當污泥沉積情況嚴重或者管道坡度很小時，經常采用下水道沖洗抽吸罐車和以下技術進行管道清理(圖1)：
采用沖洗射流掀翻洗滌沉積物質
在控制井內采用抽吸罐車的象鼻管抽吸取出泥/水混合物
在采用高壓噴頭進行下水道清理時必須根據現場情況確定工作條件。只有在了解管道直徑、污泥沉積程度和管道形狀之后，才能確定合適的清洗噴頭類型，沖洗壓力(70~140Bar)和沖洗過程的速度。在沉積物質十分堅固結實的情況下，甚至還要求額外采用銑床鉆頭進行清理。
5 通溝污泥處理 - 濕機械法處理工藝
根據德國循環經濟法律和德國市政垃圾技術指南，從下水道取出的固體物質如果不進行預處理就不允許進行填埋處理。如果這些沉積物質在下水道內不斷流動，則最后將在污水處理廠內進行集中預備處理。同樣，如果采用抽吸罐車將排水管道內沉積物質取出之后也可以運往市政污水處理廠進行集中處理。
但在許多地方，沒有條件在污水處理廠內進行通溝污泥的協同處理。此時可以選擇合適的處理工藝，在單獨建造的通溝污泥處理站內對這些沉積物質進行專門處理。
根據德國污水處理協會2012年最新版的技術規范M369，必須采用濕機械法處理工藝對通溝污泥進行整套處理。
一般情況下采用抽吸沖洗一體化罐車將通溝污泥從下水道管網內取出。此時，固體物質會在清理罐車內沉淀，但最后連同上清液一起進入濕機械法處理裝置。在處理之前，可以將上清液體排入污水渠或直接泵送通溝污泥處理裝置。然后再將罐車內的沉積物質倒入進料接受倉。因為有時車輛是在集中時間段內工作，此時必須注意，卸料時不能消耗過多時間。
圖2顯示了濕機械法處理工藝流程。一般因為安全工作原因，在進料接受倉必須安裝柵條網，柵距一般在100~200mm, 可將一些特別大的故障物質(如果存在)分離取出。
料倉的設計體積必須能夠容納最大供貨物料量。與此同時，還必須考慮物料運輸和季節變化情況。料倉底部傾斜角度的選擇必須能夠保證不會產生固體物質產生沉積或搭橋現象。在料倉內部應該安裝合適的喂料運輸設備，使固體物質能夠安全地進入后續安裝的粗物料篩分裝置。
在粗篩分裝置內，可將粒徑>10mm的篩上物分離取出并進行洗滌處理。此時一般都采用轉鼓篩網或洗滌轉鼓。特別是洗滌轉鼓十分適合通溝污泥的處理，在對粗大物質進行分離的同時，所有其他物質也不斷受到勻化洗滌處理。
過濾后的混合物料進入洗砂裝置。通過注入洗滌用水，可在洗砂裝置內同時進行兩個處理過程：砂水分離，礦化物質和有機物質的分離。在通常情況下，利用礦化物質和有機物質之間的密度差進行分離。洗滌分離出來的礦化物質隨后通過脫水處理之后投入垃圾集裝箱內。為了能夠回收利用，這些洗滌處理之后的細砂物質中有機含量必須始終低于3% (圖3和圖4)。
通過額外配置篩分裝置，可將這些礦化固體物質按顆粒大小進一步分成細砂、砂礫和石礫。
在洗滌水內主要含有溶解性有機物質，但同時含有粗大有機物質和泥粉物質。這些過程水可以在現場(例如在污水處理廠內)進行清理，或者再排入污水渠內。洗滌用水的消耗量和所選擇的工藝流程和設備配置有關，差異較大。其中較大部分的洗滌水可通過精細過濾裝置的處理重新循環利用。
各單一工藝處理步驟和相應裝置設備見表1。
6 通溝污泥處置
通過濕機械法處理之后的礦化物質可以通過以下途徑被處置。
6.1 物質回收
如果礦化物質不含有毒物質或重金屬,則可作為低檔建筑材料用于
馬路建造
水渠建造
埋管材料
土壤生態修復時采用的基地材料
人工景觀
6.2 填埋處理
德國2012年的新版垃圾填埋法已經明確規定,只有有機含量低于3%的物質才能進入填埋場。因此在所有通溝污泥處理系統內都必須強制性配置洗砂裝置。
通過濕機械法處理之后的礦化物質可以持續穩定地保證有機含量低于3%，從而可被認為是建筑垃圾(填埋等級1)，填埋處置費用相對便宜。
7 其他市政礦化垃圾的處理
7.1 陰溝井內的固體垃圾物質
陰溝井的主要功能是截留隨雨水攜帶來自馬路、人行道和廣場的固體垃圾物質，但一般情況下只能截留一些粗大固體物質。根據所采用的陰溝井構造形式，可將固體物質收集在污泥濾筒內(干收集方法)或者污泥收集井(濕干收集方法)內。絕大部分細小物質則進入下水道管網系統。
陰溝井一般每年清理1~3次。根據德國Gallenkemper的調查，每年人均產量為2.1kg/(人口當量.年)，波動范圍是0.3~9.9kg/(人口當量.年)。但因為這些陰溝井只能收集粗大固體物質，細小固體物質基本都進入下水道，實際產量應該大于這一數值。
陰溝井內涵物的組成在很大程度上和所在地方有關:建筑工地、市中心、具有綠化面積的居民區等。此外，陰溝井內涵物的組成和年季節時間有關：
冬天在北方地區的路面上會撒許多防滑砂礫
在秋天，路面上會有大量樹葉樹枝
在旅游季節，市中心會產生大量消費垃圾和馬路損壞之后的建筑垃圾
陰溝井內涵物在一般情況下可以采用濕機械法來處理，與通溝污泥的處理方法幾乎一致。處理之后的主要產品是礦砂，可以回收利用或填埋處理。在處理過程中產生的粗大有機物質必須進一步作堆肥或焚燒處置。
7.2 污水泵站和雨水調蓄池內的沉積污泥
在污水泵站和雨水調蓄池內的沉積物質，其組成和來源幾乎和通溝污泥一樣。在通常情況下，操作保養人員在雨季之后采取相應措施將這些物質重新注入下水道管網或采用清理罐車運往市政污水處理廠進行集中處理。
在分流制管網內，在雨水管網和雨水調蓄池內的沉積物質可以采用水泵送往污水管網或采用清理罐車運往市政污水處理廠進行集中處理。
這些物質的處理方法、處置途徑和通溝污泥完全一樣。
8 總結
根據目前在北京、上海和天津等各大城市對通溝污泥的調查分析知道，目前絕大部分的通溝污泥未經處理便運往填埋場，不僅產生昂貴的人工和運輸費用，還每天吞噬大量的國家土地資源。
從這些物質的組成分析知道，絕大部分物料是無機礦化物質，但受到許多糞便有機物質和一些粗大雜物的污染。
因此，目前亟需對各大城市的通溝污泥, 包括來自污水泵站和雨水調蓄池的沉積污泥，陰溝井的內涵物質進行洗滌處理和減量化處理，并盡可能對處理之后的礦化物質進行回收利用。即使在無法對這些礦化物質進行回收利用的情況下，這些物質也能送往建筑垃圾填埋場，從而大幅降低對環境的污染程度。
通過對這些物質的減量化處理和降低處置費用，可以每年為國家節省大量處理處置費用。德國許多供貨商在這個處理領域內已經累積了幾十年的工作經驗，可以向用戶提供高性能的標準設備，并根據具體項目性質提供量體裁衣式的整套處理方案。
