垃圾填埋场生态封场中污泥原位固化研究

垃圾填埋场生态封场中污泥原位固化研究

朱晓雷

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摘要：垃圾填埋场存在占地面积大，运行管理中环境安全风险高等问题，目前中国生活垃圾逐步推广焚烧发电，在减少土地资源浪费的同时，对生活垃圾进行资源化利用。大量库容已满的垃圾填埋场进入封场阶段，而垃圾填埋场封场过程中，污泥池承载力低，难以满足封场后土地再利用要求，因此，提高污泥池承载力是中国目前许多城市垃圾填埋场亟需解决的难题。污泥池场地修复包括原位固化、异位固化、土工管袋脱水、围封覆盖等技术，其中原位固化技术产生的二次污染较少，工程量较低，具有较好的环境效益、经济效益和社会效益。

关键词：垃圾填埋场；污泥原位固化；固化剂；配合比

引言

我国填埋场污泥含水率高、强度低，经年累月形成了巨大的储量，为减小填埋场污泥对生态环境产生的不利影响，进一步缓解填埋场的库容压力，需对填埋场污泥进行分析，寻求合适的处理方法。本研究以我国几个典型填埋场为例，分析了填埋场污泥的土工特性，为填埋场污泥的处理提供参考。

1清淤的特点及目的

（1）在清淤过程中，应尽可能地减少泥沙搅拌，防止底泥四处扩散、泄漏措施，避免对河湖产生“二次污染”现象。（2）在清除沉积已久的污染底泥时，要注意保护河湖底原始底泥不被毁坏，以便于水生植被及生物种群的生态平衡。（3）对淤泥输送上岸后，通过淤泥干化余水处理分离，经脱水分离的底泥进入临时堆场，余水经过高效截留澄清及水质监测，在余水满足排放标准回排至湖区，避免污染物对环境的次生污染。（4）采用固化剂与底泥充分混合，生成胶凝物质，黏结土颗粒，进行水化反应将淤泥固化处理，可将含水率较高、强度较低的淤泥转化为工程回填用土进行资源再利用。淤泥固化实施时产生大量的氨气杀灭淤泥中滋生的病菌、寄生虫、病毒等，从而使得PH值导致病毒、寄生虫卵、病菌等失活，淤泥中的重金属稳定，满足《绿化种植土壤》（CJT340—2011）《园林绿化栽植土质量标准》（DGTJ08—231—2013）中对土壤环境质量要求的指标。

2工程概况及场地条件

本项目污泥固化区位于西南地区某大型垃圾填埋场Ｂ区（垃圾填埋场西北侧），Ｂ区共４个污泥池，本研究针对１号污泥池的固化施工进行研究。１号污泥池面积约７７１４ｍ２，污泥总量约为５２９９３．１ｍ３，需对污泥池上中下区域（含水率不同）污泥进行固化处理，达到要求后再进行封场处理，主要工作包括污泥原位固化、固化养护等工程内容。填埋场污泥呈现灰黑色、黑色的流塑状，表层已结硬壳，长有杂草，人踩有摇晃感，有腐臭味，填埋年限大于１０年。根据地质勘察资料显示，污泥池及周边有杂填土、污泥、生活垃圾。

2.1测试方法

通过现场勘察测试和室内试验分析污泥的土工特性。现场勘察测试主要包括现场取样和十字板剪切试验。现场取样直观地呈现了污泥的状态，十字板剪切试验测试了污泥的原位强度，因此现场测试是对污泥在填埋场中状态的描述。室内试验包括密度试验、含水率试验、有机物含量试验和直剪试验。通过一系列的物理特性测试及强度试验得到贮存污泥的土工特性，进而对不同来源、不同处理方式的贮存污泥进行分析总结。结合现场勘察测试和室内试验，对污泥的原位状态及土工特性作出全面的分析。

2.2淤泥稳定化技术分析

污泥稳定化是指将部分易腐有机物分解为河流污泥，并将重金属元素从不稳定状态转变为稳定状态，以便稀释和钝化，从而大大减少难闻的气味，减少腐败现象，并满足以下标准污泥中重金属的形态包括重金属的定价、化学合成、化合物和结构的四个方面，即环境中重金属元素以离子或分子形式存在的物理形式。关于污泥中重金属的研究结果表明，重金属有五种类型:可交换金属、碳酸盐、铁和锰氧化物、硫化物和有机化合物以及残留物。重金属的生物利用率各不相同，前三种形态稳定性较低，容易被植物吸收；后两种形态稳定，难以释放到环境中。污泥中重金属的处理目的是采用有效的方法，将污泥中的重金属还原为标准值，并将其转化为稳定的形式，以减少重金属排放到环境中的风险。

2.3污泥原位固化流程

污泥原位固化施工，首先对污泥池进行预处理。排除污泥池表层积水，因势利导修建集水池，汇集污泥中过饱和水分及雨水，排出污泥池，同时将表层垃圾及杂物清理后运至垃圾填埋区。经预处理后，通过强力搅拌设备喷射投加药剂，边加药剂边搅拌，使固化剂与污泥充分混合。固化药剂按照配合比分批按次序投加，搅拌过程中根据投加深度及污泥组成，控制搅拌时间和药剂投加量（图1）。

图1　污泥固化工艺流程

2.4原位氧化+固化施工过程

(1)排水和清除杂质:清除现场氧化和凝固所需的污泥坑，清除坑内暴露的水。对影响池内氧化固化施工和工程质量的树枝、杂草和各种垃圾、琐事进行清理，初步降低池内污泥的含水量和有机质含量。(2)钢板铺设:由于污泥含水量高、承载力低，应首先铺设钢板，然后可将施工从外圈推到内圈。(3)硬点分割和表面分割:待处理的表面分为硬点分割和区域，处理面积约为* 6m，并根据现场实际作业情况进行分割和调整。(4)氧化剂用量和搅拌:添加氧化剂(浆液形式)和现场剧烈搅拌。泥用合适的强力搅拌头垂直上下搅拌。(5)添加和搅拌活化剂:添加燃烧石灰(粉末形式)和强化原位搅拌，尽可能均匀搅拌，有利于活化剂与过氧化钠接触，促进过氧化钠活化产生活性氧自由基，从而提高石油烃的降解率。(6)添加粘土和搅拌:为降低污泥含水量，应将一定比例的粘土添加到污泥中，添加粘土的含水量和有机质含量应符合设计要求。加入粘土后，挖土机将用于预混，使未受破坏的泥与加入的粘土完全混合。

3结论

淤泥固化处理技术要点分析淤泥固化脱水处理过程可分为预处理、重力脱水、楔形区预压脱水及压榨脱水等几个个重要阶段，主要技术要点分析如下：①预处理阶段。将原始泥浆与絮凝剂混合，物料在絮凝剂作用下，细微颗粒逐渐粘成絮团状,并初步沉淀，为污泥的过滤脱水准备条件。②重力脱水阶段。被絮凝的物料逐渐加到滤带上，使絮团之外的自由水，在重力作用下与絮团分离，逐渐使污泥絮团的水份降低，流动性变差。因此，重力脱水段的脱水效率的高低取决于过滤介质（滤带）的性质、污泥的性质及污泥的絮凝程度。重力脱水段去除了污泥中很大一部分水份。③重力脱水阶段楔形预压脱水阶段。污泥经重力脱水之后，流动性明显变差，但仍难满足压榨脱水段对污泥流动性的要求，因此，在污泥的压榨脱水段和重力脱水之间，加了一个楔形预压脱水段，污泥经该段的轻微挤压脱水之后，流动性几乎完全丧失，这样就保证了污泥在正常情况下不会在压榨脱水段被挤出，为顺利地进行压榨脱水创造条件。

结束语

通过污泥塘处理可以改善污泥的不良土工特性，不同的处理方法对污泥含水率降低和强度提高的效果不同。污泥塘排水及固化均对污泥含水率降低效果明显，固化处理对污泥强度的增强效果显著。污泥塘处理需考虑工程要求选择污泥处理方式，通过对处理污泥土工特性的分析可知，固化方法对污泥塘的处理效果最好，有利于实现填埋场增容和污泥塘场地利用。

参考文献

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