真空预压法在污泥库区治理中的控制要点探讨

陈家春

摘要：真空预压法处理污泥的施工工序比较复杂，受多个因素的影响，在施工过程中可能容易出现施工质量问题。本文结合具体的工程实例，阐述了真空预压法基本原理和施工流程后，对真空预压法在污泥库区治理中的主要控制要点进行了探讨，为类似的工程提供参考。

Abstract： The construction process of sludge treatment by vacuum preloading method is relatively complicated. Due to varied factors， construction quality problems may easily occur during the construction process. Based on the  specific engineering example， this paper expounds the basic principle and construction process of the vacuum preloading method， and discusses the main control factors of the vacuum preloading method in the sludge reservoir area treatment， thus providing a good reference for similar projects.

關键词：真空预压法;污泥库区治理;控制要点

Key words： vacuum preloading method;sludge reservoir area treatment;control points

中图分类号：U655.54+4.4                            文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）04-0182-02

0  引言

城市建设的快速发展，与工业化进程的加快密不可分，伴随产生的污水与污泥量也随之日益增大。污泥做为污水的附属产物，因此人们在处理过程中往往“重水轻泥”，但是污泥含有大量的微生物和细菌，同时也含有重金属、寄生虫和某些无机毒物，若得不到有效处理，将会对环境造成二次污染，且危害程度和污染持久性远大于污水。

通常，污泥处理应遵循减量化和稳定化的原则，污泥处理方式可分为四种，即污泥填埋、污泥土地利用、污泥焚烧和建材的利用[1]。就中国目前的情况，污泥的卫生以及重金属指标难以符合土地利用标准，污泥焚烧和建材利用需要投入大量资金，因此中国绝大部分的市政污泥仍然采用填埋方式进行处置，但是经污水处理厂处理后排放的污泥仍然有80%的高含水率，必须对污泥进行减量化处理。本文以上海某污泥暂存库区为背景，探讨真空预压法在污泥库治理中的控制要点。

1  工程概况

上海某污泥暂存库区的修筑方法是在低洼地修建坝体，在坝体的底部和侧面位置铺设土工膜，随后将来源于周边市政污水处理厂的污泥直接倾倒在污泥库中。该区域共有污泥库若干个，堆放污泥总量约128万m3，每个污泥库（图1）的污泥量约为1.05万m3，单个库区的长为120m，宽为30m，库区最深处约为5m，污泥含水率约为80%。

2  真空预压法基本原理

目前国内外对软土地基处理的主要方法有排水加固法、强夯挤密法、土工织物加固法、换填垫层法、置换法、及振动水冲法等[2]。其中排水加固法会使地基沉降在加载过程中就可以完成，在建筑物、构筑物使用期间基本上不会产生较大的沉降，对处理各类淤泥和黏土有着较好的效果。真空预压法是排水加固法中的一种，是指在软土表面铺设排水板和一定厚度的砂垫层，而后覆盖一层不透气的薄膜，形成封闭区域，利用抽真空系统，使得封闭区域内外存在压力差，不断排出水和空气，使得含水率降低，软土被固化。

真空预压法有以下优点：真空预压法在原位施工，不存在大面积开挖现象，可以减少臭气的产生，对环境影响较小;加固速度快、加固面积大、加固深度大;在加固过程中不产生剪切破坏。

真空预压法被广泛应用于各类软土地基，但市政污泥的性质与软土、淤泥存在一定的差异，本文通过减小排水板铺设间距、设置增压管、强化加药搅拌方式等工艺措施对真空预压法进行优化，使得真空预压法能够有效处理市政污泥。

3  真空预压法施工流程

排出膜上积水→铺设人工垫层→注入调理剂→铺设编织布→施插排水板和增压管→管网布设→安装不倒翁集水井→铺设土工布、无纺布、密封膜→设置沉降观测尺和真空度测头，组建抽真空系统→开始抽真空

4  真空预压法主要控制要点

①PE泡沫板应套入编织袋，组成泡沫板组件，再将泡沫板组件按顺序放在HDPE膜上，必须两两绑扎固定，形成稳定整体，为注入调理剂、施插排水板和增压管提供施工平台，同时保证施工人员的生命安全。

②在注入调理剂前先将注浆平台搭设完成，要采用污泥专用注浆管，本工程调理剂的固体药量为污泥质量的1%，成分为三氯化铁和柠檬酸，按照一定的配比经水1：2稀释后通过机械和人工加药的方式注入污泥中，在施工过程中应严格控制配比，同时检查三氯化铁和柠檬酸的出厂合格证、试验报告，做好抽样送检工作。

机械加药设备采用自主研发的加药系统，该系统由喷枪、远程控制系统、动力机构和药剂输送系统等组成，利用钻机将药剂注浆管和喷头传送至设计深度4.8m，使用高压发生装置，将配制好的药剂通过喷头喷射出去，形成集中能量的液流，在喷射过程中，钻杆应边旋转边提升，通过液流和钻杆浆叶对污泥进行搅拌，使污泥和调理剂充分混合。控制钻杆提升下降速度，防止底膜被破坏。机械加药设备通过导轨定向移动，移至某处加药时，将该处泡沫板取出，并割除HDPE膜，待加药完成后，放回泡沫板。在加药过程中，抽风设备与加药设备同时移动，用于臭气收集，检查抽风设备接口，同时检查施工人员的安全防护措施是否到位。

因污泥库区地势为中间高两边低，机械加药不适用库区周边，此时采用人工加药，同样采用高压发生装置将配制好的药剂从喷头喷射出去，形成能量相对集中的液流，保证污泥和调理剂充分混合。

③排水板及增压管采用正方形布置，用人工方式进行施插，塑料排水板按0.3m×0.3m进行布置，增压管按0.9m×0.9m布置。查看进场的排水板和增压管的出厂合格证和试验报告，现场实测实量尺寸。插入污泥的排水板应尽量使用整板，且保证插入污泥深度约为4.8m，露出顶面不小于0.3m。插入污泥的增压管应保证插入污泥深度约为4.8m，露出顶面不小于0.1m。

施工时严格控制回带长度及回带率，回带率不大于5%。在施工过程中应加强抽查力度，尽可能减小回带长度。现场的塑料排水板应覆盖或存在的仓库中，防止日晒雨淋后会导致材料老化。

④排水板施插完成后，用四通手型接头将两根排水板连接在一起，并打入铆钉，防止排水板脱落，而后依次将所有排水板连接好，再用Φ25mmPVC钢丝软管将四通手型接头组合在一起做为真空支管，各真空支管汇集到真空主管（采用Φ50mmPVC钢丝软管），再与增压管连接在一起，组成抽真空管网。

⑤为了保证密封膜在抽真空期间不被损坏，在铺设密封膜之前，先鋪设一层150g/m2编织土工布和一层200g/m2短丝针刺土工布保护密封膜，再铺设两层聚氯乙烯薄膜做为密封膜，在铺设过程中应用砂袋压膜，铺设完成后应立即检查膜是否完好，发现存在破裂处应立即修补，保证密封性完好。

⑥埋设沉降观测尺和真空度测头，通过真空度观测可以了解真空度随时间的变化情况，得出真空荷载随时间的变化曲线，通过沉降观测尺，可以计算地表沉降量和沉降速率。将真空管网、不倒翁集水井和抽真空机组进行连接，组成真空预压系统。

⑦抽真空开始阶段，务必严格控制抽真空速率，真空度应缓慢增大，直到80kPa，防止因瞬时力对周围土体造成破坏。抽真空过程中，所有设备应24小时满负荷运行，并应定期记录真空度数值和沉降观测值。

5  结语

本文采用减小排水板铺设间距、设置增压管、强化加药搅拌方式等工艺措施对真空预压法进行优化，保证了工程的顺利进展，但工程进度需要的时间较长，本文未对真空度数值和沉降观测值进行分析，无法了解真空度和沉降速率变化规律，待后续试验结束，便可利用图表对数据进行详细解读。

参考文献：

[1]邱明海.北京市垡头污水处理厂改扩建工程设计技术方案 [J].中国给水排水，2018，34（20）：13-16.

[2]刘坤.城市污泥填埋场真空预压加固技术应用及数值模拟[D].西南交通大学，2018.

[3]张锁江，陈栋，孙瀚.变真空预压固结技术在深淤地基加固中的研究应用[J].价值工程，2016，35（13）：131-133.