填埋污泥治理中原位固化技术的应用_黄盛.pdf

河南水利与南水北调 2023年第2期百家谭填埋污泥治理中原位固化技术的应用黄盛（南昌市水利电力建设公司，江西 南昌 330000）摘要：以望城污水处理厂污泥坑为对象，在概述污泥特性的基础上进行了污泥处置方案的比较，推荐使用原位固化处置技术，基于此，对原位固化处置技术的应用及处置效果进行了分析探讨。结果表明，在污泥固化-稳定化技术上发展而来的原位固化技术可在不挖掘和转运污泥的情况下，直接掺加固化剂，充分发生物化反应后使污泥成为紧密固体，就地填埋，无需转场；这种处置技术能大大降低污泥处置费用，简化处置环节，并能克服传统处理方式下占地面积大、污染物随机扩散、对周围环境二次污染等弊端，值得推广应用。关键词：污泥；原位固化技术；治理；填埋中图分类号：P123.4文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）02-0106-02Application of In-situ Solidification Technology in Landfill Sludge TreatmentHuang Sheng（Nanchang water and power construction company,Jiangxi,Nanchang 330000）Abstract：Taking the sludge pit of Wangcheng Sewage Treatment Plant as the object,the sludge disposal schemes are compared onthe basis of summarizing the sludge characteristics.The in-situ solidification technology is recommended.Based on this,theapplication and treatment effect of in-situ solidification technology are analyzed and discussed in this paper.The results show that thein-situ solidification technology,developed from the sludge solidification-stabilization technology can make the sludge become acompact solid by adding solidifying agent directly without digging and transporting the sludge.This technology can greatly reduce thecost of sludge disposal and simplify the disposal process.It can overcome the disadvantages of large area occupied,random diffusion ofpollutants and secondary pollution to the surrounding environment under the traditional treatment methods,which is worthy ofpopularization and application.Key words：sludge;in-situ solidification technology;treatment;landfill作者简介：黄盛（1974），男，工程师，目前从事水利水电工作。1工程背景目前望城污水处理厂远期设计规模为30 000 m3/d，近期15 000 m3/d，其目前只接收华南城片区污水。新建城近期污水量为20 000 m3/d，如新建城污水进入望城污水处理厂，污水量将超出望城污水处理厂的设计规模，如对其扩建将产生高额的扩建费用。望城污水处理厂采用的氧化沟工艺在实际运行过程中存在诸多问题，如会产生大量污泥，且易沉积，因池体不同部位对溶解氧需求不一样，导致溶解氧浓度难以控制，氧化沟池体内污泥分布不均，导致设备利用率不高等问题；望城污水处理厂设计出水水质只达一级B标，无法达到目前环保要求。因不注重污泥处理，望城污水处理厂内形成了一座约41 200 m2的污泥坑，待填埋污泥量为15 800 m3，场地内并无防渗系统，进场污泥也无含水率不超出60%的规定；再加上场地基本不具备雨污分流条件，污泥区域经雨水长时间浸泡后呈泥浆状，既严重影响环境质量，又存在污染周围土壤和地下水的巨大隐患，必须尽快治理。2污泥坑处理方案2.1污泥性质按照 城镇污水处理厂污泥检测方法，该污泥坑内污泥及四周土体pH值、含水率、重金属含量等分别采用电极法、重量法和红外分光光度法进行测定，检测结果详见表1。结合检测结果，污泥坑周围土壤pH值在8以上，为碱性土体，按照 城镇污水处理厂污泥处置分类 相关要求，此次采样中重金属含量满足农用B级污泥要求，但是污泥量远远超出农田年施用污泥量累计值小于等于7.50 t/hm2的规定，污泥中有机质含量高。为此，必须采取有效措施处置污泥填埋坑。2.2处理方案结合场地使用要求及污泥特性，主要提出原位固化处理、一般固化处理、污泥异地干化处理等方案。三种方案的比较具体见表2。原位固化工艺主要将粉煤灰、水泥、石灰等固化剂表1污泥检测结果表检测项目检测结果检测项目检测结果镉/（mg/kg）0.752.34铜（mg/kg）1441066汞/（mg/kg）1.172.46锌（mg/kg）7341837铅/（mg/kg）106317镍（mg/kg）71.7085.90铬/（mg/kg）112308有机质含量（%）31.8047.98砷/（mg/kg）19.4030.1pH值6.468.89106河南水利与南水北调 2023年第2期百家谭掺入污泥中，经过复杂的物化反应后使污泥形态改变为类似土壤的高胶接强度固体状，从而将污泥内的有毒有害物质封锁在网链结构中。实践证明，这种污泥原位固化技术能使污泥场地无侧限抗压强度显著提升，达到 城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质 要求，并能较好地固结重金属离子等有毒有害物质。通过从处置能力、处置费用、环境及社会影响、可操作性等方面的比较，决定采用原位固化处置工艺，以降低固化污泥有害物质对环境的不利影响，将固化后的污泥材料回填进坑内，减少回填土使用量。为避免污染继续向填埋坑周围扩散，必须将污泥坑四周与污泥接触的约0.50 m厚的土壤固化处理，待固化污泥总量约为1.61105m3。3原位固化技术的应用3.1固化设备及固化剂污泥原位固化设备主要包括强力均混搅拌器、提供粉体材料的HR压力输料罐车、CAT-329DL型挖掘机等，将均混搅拌器安装在主机后便可进行固化剂与污泥的稳定搅拌，HR压力输料罐车会同时输送所用材料，材料输送速度和输料量主要通过驾驶室内操控设备控制。环保性固化剂主要采用硅铝基胶凝材料，该材料固化成型后抗水性和耐久性良好，凝结时间可调整，并具有微膨胀性，可有效克服常规水泥土干缩大、易开裂等现象。3.2工艺流程污泥固化过程必须结合场地地势从高向低依次推进，施工单元的划分必须有利于雨水和污水导排。施工单元长度应控制在设备有效操作范围内，每罐固化剂粉料应能处理12个单元。望城污水处理厂污泥坑施工单元按照5m7m的尺寸设置。污泥坑污泥固化处置主要分三个阶段进行：渗沥液导排、污泥原位固化处理、后期场地平整。3.2.1渗沥液导排考虑到望城污水处理厂污泥坑污泥填埋时并未采取雨污分流、污水导排，致使雨季期间污泥坑内大量积蓄污水，故固化施工前必须通过渗沥液处理设施进行降水及导排处理。结合污泥坑实际深度勘测资料，绘制施工图，为污泥固化提供参考。3.2.2污泥原位固化处理待1台设计处理能力1 000 t/d的原位固化设备进场后按设计要求布置；启动设备后按照0.50 m/min的速率沉管，在不掺加粉剂的情况下搅拌污泥至设计深度。这一过程中以快速曝气方式搅拌污泥后，清除其中结块，使其整体成分均匀的情况下，探测出实际深度，便于确定固化剂掺加量。当污泥中有机质含量分别为40%以下、40%45%及45%以上时，该工程固化剂掺加量分别为100120 kg/m3、120130 kg/m3和150 kg/m3。结合网格单元中污泥属性，根据试验结果确定出固化剂掺加量后按照0.200.30 m/min的速率提升沉入污泥坑底部的原位固化搅拌头，并按照设计掺加量的70%75%喷固化粉剂，喷粉速率结合网格单元污泥性能确定。二次搅拌污泥并沉管，待沉管至设计深度后提升、喷粉，沉管和升管速率均应严格控制在0.200.30 m/min以内，按照设计掺量的25%30%掺加固化剂。待污泥坑内污泥经物化反应完全达到固化状态后，从填埋深度较小的区域开始逐渐向填埋深度较深的区域推进，作业深度控制在03 m。待污泥完全固化后进行后期场地平整，并在固化污泥表层铺设粘土，碾压平整。为便于排水，中心标高应高出四周标高，排水坡度控制在0.50%，以确保处理后的场区内降水能顺利排放至周边排水明渠中。3.3固化处置效果采用原位固化技术处置后，污泥及四周土体检测结果详见表3，根据检测结果，污泥经过原位固化处理后，承载力达到55kN/m2，可作为材料堆放场地使用；与此同时，污泥内有机质得到一定程度的矿化，且处理后的有机质含量降低幅度达到50%，剩余的有机质并不影响固化后材料的力学性能。通过对原位固化处理后污泥性能的检测，重金属含量满足 GB/T23485-2009的要求，重金属污染得到有效控制。4结论综上所述，中国当前关于污泥填埋的控制指标只包括pH值、含水率和混合比例等，从而造成填埋时遇水或渗沥液后污泥成为泥浆状态，不利于正常填埋。原位固化技术既能有效处理新产生的污泥，又能较好处理早期污泥粗放式填埋存在的存量污泥。与常规处理技术相比，原位固化技术能有效节省污泥转运及回填费用，避免污泥处理期间臭气释放对生态环境可能造成的不利影响，尤其对于工况差、施工场地狭小的污泥弃置场更为适用。原位固化技术可在较好解决污泥问题的基础上，实现污泥资源化利用，具有广阔的应用前景。参考文献：1 刘佳钰，翟祥军，陈旭东，等.原位固化技术处理深厚淤泥软基的可行性分析沉降变形及下卧层承载力分析 J.西北水电，2020（6）：48-51.2 吴硕.原位淤泥固化技术在供水管道工程软基处理中的应用 J.水利技术监督，2020（3）：286-289.收稿日期：2022-9-21编辑：刘长垠侯鹏松表2污泥坑处置方案表处置技术处置能力及耗时处置费用环境影响可操作性社会影响是否选用原位固化1 000 t/d处理能力，160 d低。无需开挖污泥坑对污泥扰动小，环境影响小设备少，场地小，操作简便无社会影响是一般固化500 t/d处理能力，320 d较低。开挖和搅拌污泥坑，耗时现场挖运和搅拌污泥，仅对污泥坑周围环境存在不利影响受周围施工场地限制较大污泥开挖施工会影响周围居民和环境否污泥异地干化200 t/d处理能力，800 d高。250元/t，污泥干化清挖后还需回填污泥挖运环境影响大需要考虑附近污泥干化厂接纳倒运污泥的能力污泥开挖影响运输线路范围内居民和环境否表3污泥固化处置效果表性能指标固化处置前固化处置后规范值承载力/（kN/）055525横向剪切力/（kN/）052725pH值6.468.899.219.525.0010.00含水率/%60804860有机物含量/%421025-107