固体废弃物填埋场调节池污泥处理技术探讨

李 华

(中铁二局第五工程有限公司，四川 成都 610091)

1 概述

固体废弃物填埋是目前城市固体废弃物的主要处理方式，具有很强的实践性、普遍性。随着填埋量的增加，渗滤液调节池内沉积的污泥不断增加，减少了调节池的有效容量。在污泥达到一定量时，进行污泥清理和无害化处理是非常必要的。

2 工程概况

深圳下坪固体废弃物填埋场位于罗湖区清水河街道，南北宽1 km，东西3 km，西北高东南低，总占地1 490 000 m2，经过二十多年的运营，垃圾场存在较多安全隐患，被深圳市列为市级应急抢险工程，渗滤液调节池内污泥清理和无害化处理为抢险工程的重要内容之一。

渗滤液调节池位于垃圾堆体挡坝下游，用于调蓄垃圾堆体的渗滤液，总库容37 000 m3。由于长时间的运营，淤积了约20 000 m3污泥，需清除及无害化处理。

3 处理方案研究

3.1 污泥基本性质

为制定合理的污泥处置方案，对污泥进行现场取样和测试，调节池污泥的基本性状为高含水率、膏状粘稠液体，如图1所示。

测试显示：污泥的含水率达92%(水重：总重)，按土力学中含水率的定义，含水率达1 150%(水重：干重)。干物质中，有机物质的含量约25%；若干种重金属浸出浓度超标。与普通污水处理厂的脱水污泥(含水率约80%，土力学含水率为400%)相比，最大区别是其超高含水率。若将调节池污泥的含水率从92%减至80%，需要去除的水分占其总体积的一半以上。

3.2 初步处理处置方案比选

目前，污泥的处置方式包括：干化、焚烧、堆肥、预处理填埋等。

由于调节池污泥含水率超高，干化将消耗巨大的热能，成本大。若干化后的污泥进行焚烧，由于有机质含量相对降低，热值不高，且焚烧过程中产生的二英等污染物难以控制，焚烧方案不可行。因该污泥含水率超高、有机质含量较低、重金属浸出浓度超标，堆肥处置也不可行。

由于调节池污泥位于垃圾填埋场内，固化/稳定化预处理后与垃圾混合填埋或用作填埋场覆土是最合理的处置方式。

3.3 固化、稳定化处理固化材料掺入量试验

采用SP1，SP2型固化材料对调节池污泥进行固化/稳定化预处理，如图2所示。

经试验：该系列固化材料对调节池污泥的适应性良好，固化处理的污泥在3 d～5 d的形态从黑色、流动状液体变化为类似于土的块体，可初步满足填埋及做覆土要求。固化效果见图3。

固化材料的掺入量及其相应的强度、含水率、pH、重金属浸出、养护时间等指标定量测试情况如下。

3.3.1无侧限抗压强度

为定量分析SP1,SP2型固化材料的效果，对固化污泥进行了无侧限抗压强度试验，对于强度过低的试样，采用袖珍型贯入度仪进行测试。由于调节池污泥的含水率过高，为便于展示该系列固化材料的效果，将污泥的含水率调整至80%，进行固化/稳定化处理，与固化处理的92%含水率的污泥进行对比。

采用SP1型固化材料进行无侧限抗压强度试验。对92%含水率的污泥，掺入量25%～27%，固化污泥的强度达到50 kPa，满足在填埋场中做覆土的要求。污泥的含水率若能降低至80%，则达到相同的强度指标时，固化材料的掺入量可大幅降低。固化材料掺入量在10%时，固化污泥的强度已超过50 kPa。SP1型固化材料处理的固化污泥强度如图4，图5所示。

采用SP2型固化材料进行无侧限抗压强度试验。相同掺入量下，固化污泥的强度进一步提高，可见，SP2型固化材料的效果优于SP1型固化材料。另外，随着龄期的增长，固化污泥的强度能够进一步提高。SP2型固化材料处理的固化污泥强度如图6，图7所示。

3.3.2pH值

图8显示了SP1型固化污泥的pH值。其测试方法与其烘干后的固化污泥采用土水比1∶10进行稀释，并采用pH计进行测定。如图8所示，固化污泥的pH均小于10，满足规范对污泥和生活垃圾混合填埋的要求。

3.3.3含水率指标

含水率指标与材料掺入量、龄期及自然蒸发条件密切相关，为满足含水率指标的要求，可通过增长龄期、机械翻动等措施加快自然蒸发。

3.4 固化/稳定化预处理方案

如前所述，采用SP系列固化材料处理的固化污泥在固化材料掺入量25%左右，可在1 d内使固化污泥的强度达到用作覆土的填埋要求。为了使固化污泥的含水率满足要求，可增加1 d～2 d自然养护时间，采用机械翻动等方式加速固化污泥中水分的自然蒸发。

针对本项目的特点，拟采用异位固化/稳定化污泥预处理方案。首先将调节池中的污泥运至固化处理现场，储存在储泥池内，储泥池中的污泥可通过右边底部开口流至搅拌池，在搅拌池内进行固化材料投放并均匀搅拌，搅拌均匀的污泥可流入养护池。养护池设置两个，其中一个储存新搅拌的污泥，另一个储存各项指标已经达标的污泥。在固化、养护、运输过程中，两个养护池交替使用。工艺流程及平面尺寸简图如图9，图10所示。

该处理工艺及设施的基本参数及要点有：

1)根据现场实际情况设置简易厂房，防止雨水影响，必要时，可采用双氧水管道除臭。

2)储泥池尺寸：2.5 m(深)×10 m(宽)×20 m(长)，搅拌池尺寸：0.5 m(深)×1 m(宽)× 2 m(长)，两个养护池尺寸：2.5 m(深)×10 m(宽)×20 m(长)。

3)各池底部设置坡度，使污泥能够自流；储泥池底部出口处设置阀门及过滤格栅；养护池底部设置导流沟槽，利于固化污泥中渗出的水分排出。

4)固化材料投放及搅拌池周边预留空间用于机械设备工作或停留；养护池设置较大进出口，方便机械、车辆进出。

5)选择效率高、搅拌均匀的设备，每立方米污泥的搅拌时间在1 min以上。

6)通过控制投料速率和污泥的流出速率，保证固化材料的投放比例达到要求。

7)养护1 d之后，采用挖掘机翻动固化污泥，以加速污泥中水分的蒸发。

4 处理效果

处理后，固化污泥将满足规范GB/T 23485—2009城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质的要求，使固化污泥的强度、含水率、pH值、污染物浸出等满足要求。

以每天400 m3污泥的处理速度计算，预计可在2个月左右完成20 000 m3的污泥处理。

参考现阶段固化材料市场行情，初步预估成本在300元/t以内。

5 主要结论

通过对调节池污泥的性质、成分分析，固化处理方案的制定及试验效果，可得如下主要结论:

1)污泥的基本性质必须分析清楚，才能指导选择有效的固化材料、掺量和配比。

2)通过对比试验，以保证制定的处理方案安全、可行、经济，实施过程中必须对现场采集的数据对比分析，及时发现问题或不足，为现场提出建议。