污泥原位固化處置技術的應用

張芳

（天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設計院，天津300201）

污泥原位固化處置技術的應用

張芳

（天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設計院，天津300201）

以某污泥填埋坑為例，開展污泥原位固化技術的應用，結(jié)果表明：使用污泥原位固化工藝可有效地進行原位處理，污泥強度可達75 kPa以上，污泥含水率小于50%，重金屬浸出指標滿足GB/T 23485—2009的規(guī)定。

污泥；處置技術；原位固化

1 污泥原位固化處置技術簡介

近年來，污泥固化技術普遍應用于污泥處理處置工程中。其主要機理是向污泥中加入固化劑（石灰、水泥、粉煤灰等），通過一系列復雜的物理化學反應，改變污泥的形態(tài)，使其成為類似土壤等膠結(jié)強度較大的固體，污泥中有毒有害的物質(zhì)也被封鎖在由此形成的網(wǎng)鏈（晶格）中。

采用污泥原位固化技術，可顯著提高場地的無側(cè)限抗壓強度，使其滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)GB/T 23485—2009的要求，同時能使有毒有害物質(zhì)特別是重金屬離子固結(jié)并達到穩(wěn)定化。該技術操作簡單，環(huán)境污染控制效果較好，是一種非常有效的污泥處置技術，應用前景較好［1］。

2 污泥原位固化處置案例分析

2.1 污泥填埋現(xiàn)狀

某生活垃圾填埋場填埋庫區(qū)占地18 hm2，設有3個填埋庫區(qū)。其中，2號填埋庫區(qū)作為污泥填埋區(qū)，面積約4 hm2，填埋有污水處理廠的脫水污泥，污泥填埋量達1.421×105m3。由于污泥填埋區(qū)地下未做任何防滲處理，進廠污泥未經(jīng)壓實，未摻加其他物質(zhì)而直接填埋。此種非正規(guī)的填埋操作引發(fā)了一系列的問題：由于填埋污泥的含水率高，流變性強，其物理性質(zhì)不滿足填埋場的土力學要求，雨季時污泥填埋區(qū)域被水覆蓋，部分污泥區(qū)域經(jīng)雨水浸泡后呈泥漿狀態(tài)，且雨水過后污泥會隨著雨水流出，極大地影響了填埋場的環(huán)境質(zhì)量，存在污染地下水的隱患。因此，應對污泥填埋坑進行治理。

2.2 污泥固化規(guī)模

為防止污染繼續(xù)向下和四周擴散，需考慮固化與污泥接觸的土壤，因此需要固化地下以及四周約0.5 m厚的土壤。需要固化的污泥總量為1.621×105m3。

2.3 污泥固化處置工藝流程

整個工藝（如圖1所示）分為3個步驟進行，即滲瀝液導排階段；以原位固化為主的污泥處理階段；以后期場地維護為主的場地整平。

1）滲瀝液導排。由于污泥填埋時沒有采取污水導排和雨污分流措施，導致雨季時污泥填埋區(qū)域積存大量污水。施工前應先進行降水，并運至滲瀝液處理設施進行處理。

2）繪制施工圖。根據(jù)污泥深度初勘數(shù)據(jù)，基于現(xiàn)場施工機械控制精度，繪制工程施工圖，便于下一步污泥固化施工操作。

3）設備就位。施工圖制定好之后，專用原位固化設備應進場并布置到位，現(xiàn)場采用專用原位固化設備1臺，作業(yè)能力100 m3/h，作業(yè)深度為0～3 m。設備操作原則為：從填埋深度淺的區(qū)域向填埋深度深的區(qū)域逐步推進。

4）強力沉管攪拌。先啟動專用原位固化設備，以0.5 m/min的沉管速率，不添加粉劑攪拌污泥坑中的污泥，至設計深度。

5）設計添加量。應根據(jù)網(wǎng)格單元內(nèi)的污泥特性，通過試驗確定污泥的固化劑添加量。

6）升攪拌頭噴粉。對沉入底部的原位固化攪拌頭開始提升，并根據(jù)設計的固化劑添加量的70%～75%適時噴粉作業(yè)，噴粉速率根據(jù)網(wǎng)格單元內(nèi)的污泥特性調(diào)節(jié)，提升速率0.2～0.3 m/min。

7）二次沉管攪拌。再次攪拌污泥并同步沉管，沉管達到設計深度后升管噴粉，沉管和升管速率控制在0.2～0.3 m/min。固化劑添加量為設計添加量的25%～30%。

8）碎石鋪設。為了保證正常作業(yè)，部分區(qū)域采用履帶式推土機鋪設0.2～0.3 m的碎石。

9）場地整平。場地整平時需考慮排水因素，中心標高比四周標高高，控制排水坡度約0.5%，保證場區(qū)雨水可自然排放至周邊的排水明渠內(nèi)。

圖1 污泥原位固化工藝流程

2.4 污泥固化設備及藥劑

2.4.1 專用原位固化設備

原位固化設備由原位固化穩(wěn)定化強力均混攪拌器、復配氣控粉體材料供料器（HR壓力輸料罐車）、主機設備（CAT329DL型挖掘機）3部分組成。在主機上安裝好強力均混攪拌器之后，開始在原位進行固化劑和污泥的穩(wěn)定拌和，與此同時，輸料設備HR壓力輸料罐車進行材料輸送，駕駛室內(nèi)安裝有操控設備，可控制設備的移動和材料輸送量的多少。

2.4.2 固化劑

固化劑為環(huán)保型固化劑，采用硅鋁基膠凝材料，具有如下功能：①固化成型的粒料耐水性和耐久性好；②固化劑的凝結(jié)時間可調(diào)；③固化劑具有一定的微膨脹性，可避免傳統(tǒng)水泥土產(chǎn)生的干縮大、易開裂等現(xiàn)象的發(fā)生。

2.5 污泥固化處置效果

2.5.1 對有機物的控制

污泥通過原位固化處理后，相關檢測指標見表1。

表1 固化前后檢測指標值

可見，污泥經(jīng)處理后，場地強度大于50 kPa，滿足作為一般材料堆放場地的要求。固化劑對污泥中有機質(zhì)具有一定的礦化作用，經(jīng)處理后有機質(zhì)含量大大降低，去除率高達50%，能分解產(chǎn)生沼氣的有機質(zhì)含量更低，少量的有機物分解不影響固化體的力學指標。

2.5.2 對重金屬的控制

本項目未對固化后的污泥性能進行檢測，根據(jù)相關案例及文獻資料［2］，可知污泥經(jīng)原位固化處理后，重金屬指標滿足GB/T 23485—2009的要求，達到消除重金屬污染隱患的目的。

［1］張會文，朱偉，包建平，等.污泥原位固化-穩(wěn)定化處理中試研究［J］.環(huán)境工程，2014（8）：47-49.

［2］李磊，朱偉，張春雷.污泥固化土的重金屬污染控制研究［J］.長江科學院院報，2009（S1）：34-46.

Application of In-situ Sludge Solidification Treatment Technology

Zhang Fang
（Tianjin Environmental Sanitation Engineering Design Institute,Tianjin300201）

A sludge landfill pit is taken as an example to carry out the application of in-situ sludge solidification technology,the results show that the in-situ treatment of sludge can be effectively carried out in sludge disposal area,the strength of sludge can reach above 75 kPa,the water content of sludge can reach less than 50%,the leaching indexes of heavy metals meet the requirementsofGB/T 23485—2009.

sludge；treatment technology；in-situ solidification

X705

B

1005-8206（2017）03-0045-02

張芳（1983—），工程師，主要從事固體廢物處理處置工程咨詢、研究和設計。

E-mail:zhangfang8399@126.com。

2017-04-12