摘要：近年来污水处理厂市政污泥倾倒于污泥填埋库，对污泥填埋库库容影响较大，也是目前环境岩土工程研究的热点问题。本文结合沈阳某污泥堆埋场地污泥原位处理，针对污泥体积大，物理力学性质差，含水率高，渗透性低的问题，采用原位复合真空预压法的处理方法，对该项工程技术原理、工艺流程、施工方法以及应用成果进行了总结。结果表明，复合真空预压法处理后污泥含水率有一定降低，污泥沉降较大，体积减量明显，真空预压技术得到成功应用，为污泥填埋场原位处理积累了经验。
关键词：污泥；真空预压；化学调理；工艺；排水加固
1引言
城市生活污水处理过程中会产生大量污泥，我国绝大部分污水厂产出的脱水污泥的含水率基本为80%左右。由于其物理力学性质差，含水率高造成后续处理处置困难，污泥的排水加固以及污泥库库容恢复成为亟需解决的难题。
污泥是一种胶体物质，具有颗粒小，含有大量有机物，有机质含量，水分成份复杂，排水固结较为困难。现场填埋库高含水率污泥，需要对现场污泥进行大规模开挖，效率较低，成本较高。近年来，真空预压作为一种应用成熟的软土地基处理加固技术。且随着增压式真空预压、化学调理联合真空预压新技术的研究，在软土地基加固领域不断突破真空预压法的局限性。目前，已有学者尝试采用普通真空预压法对污泥处理加固进行了研究。本文对沈阳某堆存库污泥进行原位处理方案，针对污泥脱水困难，物理性质软弱的特点，采用复合真空预压技术，通过化学调理和真空预压技术应用于污泥库污泥的原位处理中，对减少污泥体积，提高污泥强度，增大填埋库库容提供了一种工程处理思路。
2工程概况及现场条件
2.1工程概况
本项目位于沈阳某污泥堆存库场地内，2007年投入使用，使用期间接收沈阳市各市政污水处理厂污泥，场地面积大，共有11个大小不等的污泥储坑，本次真空预压治理堆存场地为其中之一。真空预压场地平面面积约为34500㎡，埋深达5~7.5米，且由于雨季造成污泥表面赋存约1m左右深度的雨水。由于现场污泥含水率较高，堆存库堆存库容较大，对周边环境污染较为严重。
2.2污泥基本性质
勘察查明，表层主要来源为大气降水，受季节变化而略有变化。第①1层黑色污泥层厚约2.45～3.00m，有臭味，流动状，高压缩性，平均含水量约为78.3%。第①2层黑色污泥：层厚约1.60～3.50m，夹沙石土，有臭味，流动状，高压缩性。状态稍好于上层，平均含水量约为73.0%。第②层灰黄色粉质粘土：夹少量沙石，呈硬～可塑状。
污泥堆存场地在勘察深度7.2m，性质如表1：
表1污泥基本性质
3工艺选择
本次污泥原位处理采用化学调理联合真空预压法。化学调理联合真空预压法是在DF改良剂调理下改善了污泥渗透性，采用防淤堵排水板对污泥原位真空预压，以达到缩短工期的目的。真空预压施工前应先抽取表层水体，污泥表面进行适当晾晒后，铺设编制土工布及土工格栅，以增强污泥表面强度，满足人工插板要求，然后进行改良药剂的添加、人工插板及防淤堵管的施工，并完成水平排水管网的埋设工作，其上在铺设一层无纺土工布，最后铺设双层密封膜，挖设密封沟，进行压膜密封，最后进行真空预压抽水及覆水围堰施工工作。
4真空预压设计与施工
根据总体优化设计方案，真空预压主要设计内容有土工织物垫层设计、排水系统设计、密封系统设计、监测检测设计。
4.1土工织物垫层设计
本次设计计划铺设编织布、土工格栅及土工布等三层土工织物垫层，主要起到增强污泥层表层承载力作用，方便后期施工。铺设范围应覆盖整个加固区域，且每边超出3-5m。
4.2排水系统
4.2.1 DF改良剂添加
本次DF改良剂孔位行距为700mm，列距为700mm，正方形布置与人孔插板孔位相同。DF改良剂处理深度同塑料排水板深度，为6.5m。施工加药采用注浆方式高压喷射注入污泥，DF改良剂溶液配制平台及空压机均应设置于岸上平台，通过软管与加药喷射装置连接。
4.2.2排水体设计与施工
竖向塑料排水板类型为防淤堵型整体板，施工方法为人工插板，塑料排水板通过手型接头与排水管网连接。设计参数如下：排水板间距为0.7m，正方形布置，排水板长度5.0-7.2m，底标高进入其下②层粉质粘土中，以满足不回带为准，排水板顶露出砂垫层顶面≥500mm，以方便通过手型接头与排水管网连接。排水板施工完毕后，应将排水板头周围带出的淤泥清除。
图3 化学调理与排水系统大样图
水平排水管网采用φ50钢丝增强软管，管体不打滤眼，布管间距1.4m，通过手型接头与临近的双排塑料排水板连接。
4.3密封系统设计与施工
真空预压密封系统采用开挖密封沟方式。密封沟采用小型挖机开挖。真空膜的大小按加固区四周各伸出5m左右确定。分层铺放覆盖整个真空预压区块，然后将膜体周边埋入密封墙内。对真空预压系统正式工作前按设计要求进行试抽气，试抽气3-4天，确定密封系统达到密封要求后，对膜下真空度达到80kPa后进入正式真空预压阶段。
5真空预压监测与结果分析
5.1沉降监测与分析
真空预压期间对整个区域内进行沉降监测。本次布置表层沉降监测5
组，下图6为5个测点的沉降观测数据：其中中心点B5点在中部，含水率较大，同时污泥分布较厚，沉降最大，达到77.4mm；B1、B2、B4沉降较大，约50mm；B3点污泥深度最浅，所以沉降最小，为43.045mm左右。整体沉降监测结果显示，复合真空预压法对污泥有一定减容效果。
图5真空预压监测与取样点布置 图6真空预压监测与取样点布置
5.2真空度监测
取其中5个监测点的污泥真空度监测结果，部分结果如下图7所示，可以看出试抽阶段，膜下真空度较低，随着抽真空时间延长而增加，正式真空预压期间真空度保持在80kPa左右，真空度较为稳定，保证了污泥真空预压期间的排水固结。
图7真空预压监测与取样点布置
5.3真空预压完成后含水率
真空预压完成以后，对现场污泥进行取样，测试污泥的真空预压后含水率。对现场随机取5个点进行含水率测试，试验结果见下表2所示。
表2污泥含水率取样结果
从整体污泥含水率效果来看，表层污泥脱水效果最好，在表层形成一层硬壳层。但从污泥整体含水率来看，上部分污泥含水率下降较为明显，自上至下污泥含水率呈不断上升趋势，可以进一步结合二次插板，促进污泥进一步排水固结。
6结论
本文采用复合真空预压法对市政污泥进行原位处理，可以得到以下结论：①污泥物理力学性质较软土更差，污泥真空预压前需要经过化学调理改变污泥性质才有利与真空预压期间的脱水。②相比于常规真空预压，污泥真空预压技术包括土工织物、加药、排水系统、密封系统等步骤。③监测结果表明，表层污泥含水率下降比较明显，下部污泥含水率有一定下降，沉降观测也显示真空预压技术对污泥库减容具有一定效果，为类似工程提供参考。
参考文献：
[1]张辰.城市污泥集约化处理[J].给水排水，2002，04（28）：21.
[2]冯源，罗小勇，林伟岸，等.处置库污泥工程特性测试研究[J].岩土力学，2013，34（1）：115－122.
[3]刘旭.真空预压在天津港欠固结吹填土地基加固中的应用研究[D].天津大学，2014.
论文作者:郭小余
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：污泥论文; 预压论文; 真空论文; 含水率论文; 原位论文; 表层论文; 土工论文; 《基层建设》2019年第2期论文;