存量污泥原位固化處理工藝分析

熊耀華

摘 要 本文結(jié)合蕪湖市某污泥填埋處理工程，圍繞污泥原位固化技術的具體運用展開介紹，通過固化工藝對污泥進行原位處理后，其含水率<60%;抗剪強度（kPa）≥25;無側(cè)限抗壓強度（kPa）≥50。

關鍵詞 污泥;處置技術;原位固化

1污泥處理工程概況

污泥區(qū)占地15000m2，場地標高均值是15m，整片污泥區(qū)的深度均值在5m左右，最深處7m，總污泥量在8m3。經(jīng)過取樣檢測可知，存量污泥約為89.4%～90.2%的含水率。該污泥填埋區(qū)大約占地7900m2，填埋的污泥量大約是3.8萬m3;另有4.0萬m3

的垃圾混污泥。結(jié)合詳勘報告里面提及的污泥量只有3.8萬m3的實際情況，再加上對場區(qū)接下來終場封場發(fā)展方向的綜合考慮，本次污泥填埋固化項目的處理方案最終確定為“以原位固化為主，輔以過渡性封場”[1]。

2存量污泥處置方案

2.1 工藝原理

對污泥進行固化處理需要運用物理方法及化學方法，促進污泥顆粒更加膠結(jié)、再用惰性基材對污泥進行密實的摻和、包裹，形成一個具有較好整體性的固化體。其中所用的惰性材料屬于固化劑，經(jīng)過固化后的污泥固化產(chǎn)物稱作固化體。

具體固化機理其實是把固化劑摻入污泥中，通過物理拌和以及水化反應之類復雜的化學反應，把具有毒害性的物質(zhì)，徹底固定在晶格中，或者是適合就地填埋。

而所謂的原位固化，指的是在污泥原本所在位置實施的固化處理，把挖掘、運輸還有重新填埋幾個環(huán)節(jié)都給省去了。通過試驗室測試還有實際固化案例可知：原位固化無須翻拋養(yǎng)護，經(jīng)過固化處理后的污泥，只需要在密閉環(huán)境下經(jīng)過3天的靜置，就能夠從原本的黑色變成一種土黃色，且承載力得到極大提升。

2.2 固化污泥量復核計算

從蕪湖市垃圾處理廠里面的污泥區(qū)詳勘結(jié)果來看，污泥填埋區(qū)占地7900m2，目前填埋的污泥量在3.8萬m3，深度均值4.0m;另填埋有4.0萬m3的污泥與垃圾的混合物。本次的施工設計結(jié)合了場地的具體情況，把固化區(qū)域的具體面積擬定為自勘察邊界分別向三側(cè)外延3m（壩體一側(cè)除外），擬進行固化處理的存量污泥總計在3.8萬m3。

2.3 場地降水

對污泥展開固化處置前，需要抽排該處表層浮水還有堆體滲水，對于場地附近，則通過固定潛污泵來抽排表層的上清液，并送到下游設置的調(diào)節(jié)池里面暫存。把表層存在的污水全部抽完之后，方可在原位展開固化施工。

2.4 污泥固化攪拌

（1）輸料系統(tǒng)。本次固化施工所用的輸料系統(tǒng)選擇的是壓力粉噴罐車，這是一款用于工地的專業(yè)現(xiàn)場加料設備，其動力系統(tǒng)設備中配有履帶，能在復雜工地當中實現(xiàn)自行轉(zhuǎn)移，壓力粉噴罐車的輸料罐有14m3的容量，每小時的輸料速率最大可以達到18m3，完全符合現(xiàn)場施工的實際需求。

從該垃圾處理廠內(nèi)目前存量污泥狀態(tài)的檢測報告來看，本次每方污泥需要添加的固化劑量應該在400kg左右，固化劑基本成分有：20%～30%的硅酸鹽結(jié)構劑;20%～30%的碳酸鹽結(jié)構劑;5%～20%的無機鹽促凝劑;5%～15%的晶體礦物礦化劑;5%～15%黏土礦物礦化劑;3%～8%的高分子聚合物偶聯(lián)劑。促成污泥固化的主要藥劑，是高分子的鋁鐵無機聚合物和烯酸酯有機聚合物的混合物。

（2）污泥攪拌系統(tǒng)。本次工程設計的污泥攪拌頭用的是強力攪拌頭，適合進行原位污泥固化，安在噸位適合的挖掘機上，由駕駛員操控，在原位把固化劑拌和到污泥中，進行穩(wěn)定化作業(yè)。強力污泥攪拌頭能夠處理的深度最大可達8m，攪拌頭自重大概在2.0t，可安裝在液壓式、自重超過30噸的挖掘機，攪拌頭轉(zhuǎn)速范圍在1rpm～100rpm之間，其每小時工作效率可高達80～100m3。

原位污泥攪拌分為三個階段：

1）首次加藥攪拌。首次加藥攪拌時添加的固化劑量應該是設計量的3/5。在攪拌設備移至指定位置后，啟動藥劑泵送系統(tǒng)，展開固化作業(yè)，控制攪拌頭速率為每分鐘80r，由淺向深實施攪拌，把固化藥劑均勻噴入各層污泥中并與原有污泥均勻混合。

2）再次加藥攪拌。在首次加藥攪拌結(jié)束后，再次加入剩余的2/5藥量?？刂坪笈_泵送設備的藥劑輸送量，通過壓力輸送罐車，用高壓把藥劑經(jīng)由輸送管道推送到固化設備的攪拌頭中，從其端口連續(xù)噴出，藥劑的噴出位置會跟攪拌頭一起在污泥中持續(xù)移動，把藥劑噴入污泥的每一個部位，且攪拌頭按由上往下順序以每分鐘80r的速率攪拌，最終讓藥劑能夠跟污泥混合均勻。

3）總體攪拌。為確保固化藥劑能夠被均勻混入污泥每一個部位，使藥劑和污泥徹底混合，在攪拌完兩次后，還要展開一次總體固化攪拌，在固化區(qū)域內(nèi)控制攪拌頭按一定順序勻速移動實施攪拌，在污泥各個泥層、每一個部位以每分鐘100r的速度勻速移動實施攪拌，以保證最終固化質(zhì)量。

4）鋼板路的鋪設。各區(qū)域固化后需要經(jīng)過一個2～3天的養(yǎng)護期，等到固化后的污泥逐漸具有一定強度，其承重強度達到每方200牛，就足以支持操作人員在上面行走，把鋼板鋪設在已固化區(qū)域的表層，當作臨時道路，然后把固化完成的區(qū)域當作施工平臺，固化設備及輔助機械移過來，對待固化的下一個區(qū)域?qū)嵤┕袒幚怼?/p>

（3）防塵除臭措施。施工中會產(chǎn)生臭氣，需要以氣體抑制劑結(jié)合植物液除臭劑進行除臭處理。把氣體抑制劑通過攪拌混入污泥，氣體抑制劑里面的活性成分就會跟臭味物質(zhì)發(fā)生化學反應，從而消除臭味物質(zhì)，達到除臭、抑臭雙重效果。

2.5 固化要求

固化后區(qū)域還要經(jīng)過一個7天，或者是28天的養(yǎng)護期，對各個批次的固化區(qū)域分別取樣，展開自檢并予以分析，分析時的基本指標就是含水率和抗剪強度，分別為不同養(yǎng)護期設定不同的指標要求，對樣品達不到要求指標的區(qū)域，經(jīng)過分析后，重新設計配比和添加藥劑比例，以加藥攪拌的固化方式實施二次修復施工，確保污泥固化處理達到預期效果。項目結(jié)束后，以30m×30m規(guī)格把取樣單元格分出來，在各單元格內(nèi)選取一個隨機點，并從此處鉆孔取樣，在深度方向以2.5m為一個取樣單位，對污泥固化后的抗剪強度還有含水率展開檢測。結(jié)合《垃圾填埋場控污標準》（GB16889-2008）和《混合填埋污泥處置后泥質(zhì)控制標準》（GB/T 23485-2009）。本次對蕪湖市垃圾處理廠的填埋場內(nèi)污泥實施固化處理時，予以2套攪拌固化設備展開穩(wěn)定化施工，每套固化設備的實際施工效率大概在每日600～800m3，2套設備同時施工，總效率大約為每日1500m3左右[2]。

3污泥原位固化穩(wěn)定性分析

參照《生活垃圾填埋場巖土工程技術規(guī)范》（CJJ176-2012）

（以下均以規(guī)范作為簡稱）當中的表6.1.2可知，本工程當中的垃圾堆體邊坡的安全等級應該是三級，高度不超過30m。因垃圾堆體工程的具體運行工況跟尾礦壩基本一致，我們可以效仿《尾礦設施設計規(guī)范》（ZBJ1-90）展開分級設計，參照《碾壓式土石壩設計規(guī)范》（SL 274-2001），對加固后的垃圾堆體工程邊坡以瑞典條分法忽視其條塊間作用力，計算其穩(wěn)定性并展開分析可知：對污泥施以原位固化后，再按原設計實施封場處理后，整個填埋場處于穩(wěn)定狀態(tài)。污泥經(jīng)處理后，場地強度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。

4結(jié)束語

綜上所述，采用污泥原位固化技術，能夠大幅度提高垃圾掩埋場的抗壓強度，使其完全符合污泥處置所要求的標準，還能使重金屬離子之類的有毒害物質(zhì)變得固結(jié)，從而變得穩(wěn)定。這種技術操作起來比較簡單，且其對環(huán)境帶來的污染效果是可控的，是處置污泥的一種有效技術，擁有一個較好的應用前景。

參考文獻

[1] 李磊，徐菲，周靈君，等.固化污泥壓縮特性研究[J].巖土工程學報，2015（1）：171-176.

[2] 詹良通，羅小勇，管仁秋，等.某垃圾填埋場污泥坑外涌及其引發(fā)下游堆體失穩(wěn)機理[J].巖土工程學報，2013（7）：1189-1196.