生態(tài)污泥治理技術研究與應用

李 輝 別學清 張曉松 金亞偉

（1.江蘇省工程勘測研究院有限責任公司，江蘇 揚州 225002；2.江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225000；3.江蘇鑫泰巖土科技有限公司，江蘇 無錫 214200）

0 引言

我國是一個淡水資源嚴重匱乏的國家，近年來隨著城市人口的持續(xù)增長和工業(yè)化進程的加快，城市工業(yè)廢水與生活污水排放產生的污泥日益增多。污泥通常含有大量有機物或腐植物，以及豐富的氮、磷、鉀和微量元素，可對其經過處理后加以有效利用。同時，未處理的污泥中也含有重金屬、病原菌、寄生蟲以及某些難分解的無機毒物，若隨意排放或處理不當會對水和大氣環(huán)境造成嚴重的污染。焚燒、固化填埋是目前處理污泥最簡捷的方法，成本低、見效快，但我國人多地少，可供焚燒、填埋的場地非常有限，而且焚燒、填埋并不能完全解決其對土壤和空氣的污染。因此，尋求一個安全可靠、經濟合理的污泥處理方案對環(huán)境保護至關重要。

1 污泥治理方法簡述

處理污泥的核心問題其實就是如何讓污泥脫水固結，脫水越徹底越好。筆者所在團隊根據(jù)土壤排水固結原理對污泥地基進行了多種脫水試驗，研究發(fā)明了一套增壓式真空預壓OVPS工藝用于污泥的脫水處理。本工藝的工作原理是利用塑料排水板作為污泥豎向排水通道，覆蓋密封膜閉氣，由真空管將所有塑料排水板頭串聯(lián)起來集結到總管，總管再穿過密封膜連接真空泵，形成一個密閉的真空壓力裝置，見圖1。這個裝置利用抽真空預壓［1］和增壓技術使污泥在短時間內快速排水固結，可使膜下污泥含水率降至70%以下、體積減少50%左右、強度迅速提高。然后撤離真空壓力裝置，通過填土種植草坪、金皇竹、蘆葦?shù)戎参铮沼泻ξ镔|，改變污泥性質，恢復當?shù)厣鷳B(tài)。

與焚燒、固化填埋等處理方式相比，利用增壓式真空預壓處理污泥不僅不會影響環(huán)境，而且可以使場地恢復生態(tài)環(huán)境或用于工程建設，大幅降低了污泥的綜合治理成本，實現(xiàn)污泥治理減量化、無害化、生態(tài)化，開創(chuàng)了國內真空預壓處理污泥的先例。

2 增壓式真空預壓OVPS工藝污泥處理現(xiàn)場試驗

圖1 增壓式真空預壓處理工藝圖

增壓式真空預壓OVPS工藝的核心技術為：直通式抽真空技術（免墊層）、防淤堵技術以及增壓技術，通過真空施壓和加氣增加對污泥進行原位脫水處理，使污泥在真空壓力作用下迅速排水固結。本工藝采用化學、物理和生態(tài)相結合的方法，利用活性酶破細胞壁，利用增壓真空預壓排出自由水和結合水，最后種稙金皇竹以吸收有機質和重金屬，改良污泥性質。

2.1 直通技術

傳統(tǒng)的真空預壓工藝是靠砂墊層使排水板與真空管連通來傳遞真空壓力，增壓式真空預壓OVPS工藝是利用手型接頭將真空管與排水板直接相聯(lián)，見圖2，使真空壓力直達土體內部，減少真空壓力沿途衰減，從而省去砂墊層，降低施工成本。

2.2 防淤堵技術

傳統(tǒng)排水板［2］為擠出成型的塑料支架梁結構芯板，芯板外部包復化纖無紡布，其整體性差、側壓變形大，通水量效果受淤泥粒徑影響大。防淤堵排水板為模壓成型的塑料連續(xù)梁結構芯板，具有整體性好、抗拉強度高、通水效果好的特點，其芯板外濾膜是通過特殊工藝制成的，可根據(jù)淤泥的中值粒徑調整孔徑的大小，達到最佳泥水分離的目的。值得注意的是，傳統(tǒng)排水板濾膜孔徑都是一樣的，應用在不同粒徑的淤泥中產生涂抹和井阻效應后，會出現(xiàn)不同程度的淤堵現(xiàn)象，嚴重影響通水效果。

2.3 增壓技術

在軟基中增設特殊微孔增壓管，在真空預壓的同時，通過增壓系統(tǒng)對軟土進行水平向增壓，迫使土體中的水分子定向流動，使得上層土體對下層土體形成堆載作用，相當于起到真空聯(lián)合堆載預壓的效果，加速土體固結。

圖2 手型接頭、防淤堵排水板和增壓管

試驗時間于2012年8月15日進行，試驗池尺寸為6 m×4 m×3.5 m，體積84 m3，污泥試樣取自大污泥池，容積約79 m3，平均含水率為92.7%。采用增壓式真空預壓OVPS工藝技術處理60 d后，測得試驗池污泥容積縮減一半，泥面沉降量1.87 m，平均含水率降為59.7%，Cu值為6～12 kPa，承載強度達到 15～30 kPa，為種植金皇竹創(chuàng)造了良好的條件。

3 應用實例

某市固體廢棄物衛(wèi)生處置場污泥養(yǎng)護坑中，污泥總量4.9萬m3，深度5～6 m，含水率為87.72%。利用增壓式真空預壓OVPS工藝對該養(yǎng)護坑中污泥進行脫水處理110 d后，污泥的含水率大幅度降低，污泥強度明顯提高，使污水下滲污染地下水和土壤的趨勢得到有效遏止。

待污泥中含水率降至60%以下時，污泥的平均固結度可以達到90%左右，污泥的承載強度為15 kPa，污泥脫水效果和承載強度提高非常明顯。

撤除真空預壓裝置，對污泥庫實施生態(tài)恢復：用素土覆蓋污泥庫，厚度50～100 cm，鋪設好濾水管道，種植草坪、金皇竹，以有效消除污泥惡臭，恢復場地生態(tài)環(huán)境。在污泥恢復生態(tài)治理中，金皇竹、蘆葦起到了至關重要的作用，研究表明：金皇竹（污泥專用）、蘆葦能在24 h內將8 mg酚代謝分解為CO2和水［3］。此外，這兩種植物對重金屬也有較強的去除作用，試驗證明：在試驗池污泥地里栽種金皇竹和蘆葦形成濕地11 d后，水溶液中的鉛去除率為34.76%，鎘為52.63%，銅為27.10%，汞為58.3%，鉻為72%。

與傳統(tǒng)的真空預壓工藝比，利用增壓式真空預壓OVPS工藝處理同樣體積的污泥，強度可以提高50%以上，時間縮短25%以上，成本可降低30%以上，而且可以大面積改善土性，維護土地資源的可再生利用，具有多、快、好、省等優(yōu)點。

研究結果還表明：在城市污水治理方面，蘆葦濕地系統(tǒng)對NH4—N的凈化率為80.1%，對TP的凈化率為74.9%，對BOD5的凈化率為90.5%；在化肥污水治理方面，蘆葦濕地系統(tǒng)對NH4—N的凈化率為98.83%，對COD的凈化率為58.1%；在造紙污水治理方面，蘆葦濕地系統(tǒng)對COD的凈化率為71.53%，對BOD5的凈化率為74.66%，對揮發(fā)酚的凈化率為70.59%?？梢姡诮鸹手窈吞J葦?shù)娜嗽鞚竦厣鷳B(tài)系統(tǒng)在改良污泥方面具有廣闊的應用前景，可以保證污泥生態(tài)治理的無害化、資源化、生態(tài)化［4］。

4 結論

增壓式真空預壓OVPS工藝創(chuàng)造性地將化學方法、真空預壓方法（物理方法）、生態(tài)植被方法等有機地結合，在填埋場的污泥處理中，通過運用直接聯(lián)通（免砂墊層）、防淤堵（采用特制塑料排水板）、淺深層增壓、真空脫水等核心專利技術，將污泥壓縮排水固結并提高強度，后期通過種植金皇竹或蘆葦，使污泥快速改性、場地徹底恢復生態(tài)。與焚燒、固化劑等處理方式相比，本工藝不僅不會對環(huán)境造成負面影響，還大幅降低了污泥治理成本，改善了污泥土地的生態(tài)環(huán)境。

［1］《真空預壓加固軟土地基技術規(guī)程》（JTS147-2-2009）［S］.

［2］《水運工程塑料排水板應用技術規(guī)程》（JTS206-1-2009）［S］.

［3］葉子瑞.國內外污泥處置和管理現(xiàn)狀［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2002，10（2）.

［4］龐海龍.蘆葦沼澤濕地的功能與效益分析［J］.濕地中國，2008（10）.