張芳
(天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院,天津300201)
污泥原位固化處置技術(shù)的應(yīng)用
張芳
(天津市環(huán)境衛(wèi)生工程設(shè)計(jì)院,天津300201)
以某污泥填埋坑為例,開展污泥原位固化技術(shù)的應(yīng)用,結(jié)果表明:使用污泥原位固化工藝可有效地進(jìn)行原位處理,污泥強(qiáng)度可達(dá)75 kPa以上,污泥含水率小于50%,重金屬浸出指標(biāo)滿足GB/T 23485—2009的規(guī)定。
污泥;處置技術(shù);原位固化
近年來,污泥固化技術(shù)普遍應(yīng)用于污泥處理處置工程中。其主要機(jī)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(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng),改變污泥的形態(tài),使其成為類似土壤等膠結(jié)強(qiáng)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(shù),可顯著提高場地的無側(cè)限抗壓強(qiáng)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(dá)到穩(wěn)定化。該技術(shù)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(shù),應(yīng)用前景較好[1]。
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(shè)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(dá)1.421×105m3。由于污泥填埋區(qū)地下未做任何防滲處理,進(jìn)廠污泥未經(jīng)壓實(shí),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(qiáng),其物理性質(zhì)不滿足填埋場的土力學(xué)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(yīng)對污泥填埋坑進(jìn)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(kuò)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(jìn)行,即滲瀝液導(dǎo)排階段;以原位固化為主的污泥處理階段;以后期場地維護(hù)為主的場地整平。
1)滲瀝液導(dǎo)排。由于污泥填埋時沒有采取污水導(dǎo)排和雨污分流措施,導(dǎo)致雨季時污泥填埋區(qū)域積存大量污水。施工前應(yīng)先進(jìn)行降水,并運(yùn)至滲瀝液處理設(shè)施進(jìn)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(jī)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(shè)備就位。施工圖制定好之后,專用原位固化設(shè)備應(yīng)進(jìn)場并布置到位,現(xiàn)場采用專用原位固化設(shè)備1臺,作業(yè)能力100 m3/h,作業(yè)深度為0~3 m。設(shè)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(jìn)。
4)強(qiáng)力沉管攪拌。先啟動專用原位固化設(shè)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(shè)計(jì)深度。
5)設(shè)計(jì)添加量。應(yīng)根據(jù)網(wǎng)格單元內(nèi)的污泥特性,通過試驗(yàn)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(shè)計(jì)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(dá)到設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)添加量的25%~30%。
8)碎石鋪設(shè)。為了保證正常作業(yè),部分區(qū)域采用履帶式推土機(jī)鋪設(shè)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(biāo)高比四周標(biāo)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(shè)備及藥劑
2.4.1 專用原位固化設(shè)備
原位固化設(shè)備由原位固化穩(wěn)定化強(qiáng)力均混攪拌器、復(fù)配氣控粉體材料供料器(HR壓力輸料罐車)、主機(jī)設(shè)備(CAT329DL型挖掘機(jī))3部分組成。在主機(jī)上安裝好強(qiáng)力均混攪拌器之后,開始在原位進(jìn)行固化劑和污泥的穩(wěn)定拌和,與此同時,輸料設(shè)備HR壓力輸料罐車進(jìn)行材料輸送,駕駛室內(nèi)安裝有操控設(shè)備,可控制設(shè)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(jī)物的控制
污泥通過原位固化處理后,相關(guān)檢測指標(biāo)見表1。
表1 固化前后檢測指標(biāo)值
可見,污泥經(jīng)處理后,場地強(qiáng)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(jī)質(zhì)具有一定的礦化作用,經(jīng)處理后有機(jī)質(zhì)含量大大降低,去除率高達(dá)50%,能分解產(chǎn)生沼氣的有機(jī)質(zhì)含量更低,少量的有機(jī)物分解不影響固化體的力學(xué)指標(biāo)。
2.5.2 對重金屬的控制
本項(xiàng)目未對固化后的污泥性能進(jìn)行檢測,根據(jù)相關(guān)案例及文獻(xiàn)資料[2],可知污泥經(jīng)原位固化處理后,重金屬指標(biāo)滿足GB/T 23485—2009的要求,達(dá)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(xué)院院報(bào),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(shè)計(jì)。
E-mail:zhangfang8399@126.com。
2017-04-12