存量污泥原位固化处理工艺分析

熊耀华

摘 要 本文结合芜湖市某污泥填埋处理工程，围绕污泥原位固化技术的具体运用展开介绍，通过固化工艺对污泥进行原位处理后，其含水率<60%;抗剪强度（kPa）≥25;无侧限抗压强度（kPa）≥50。

关键词 污泥;处置技术;原位固化

1污泥处理工程概况

污泥区占地15000m2，场地标高均值是15m，整片污泥区的深度均值在5m左右，最深处7m，总污泥量在8m3。经过取样检测可知，存量污泥约为89.4%～90.2%的含水率。该污泥填埋区大约占地7900m2，填埋的污泥量大约是3.8万m3;另有4.0万m3

的垃圾混污泥。结合详勘报告里面提及的污泥量只有3.8万m3的实际情况，再加上对场区接下来终场封场发展方向的综合考虑，本次污泥填埋固化项目的处理方案最终确定为“以原位固化为主，辅以过渡性封场”[1]。

2存量污泥处置方案

2.1 工艺原理

对污泥进行固化处理需要运用物理方法及化学方法，促进污泥颗粒更加胶结、再用惰性基材对污泥进行密实的掺和、包裹，形成一个具有较好整体性的固化体。其中所用的惰性材料属于固化剂，经过固化后的污泥固化产物称作固化体。

具体固化机理其实是把固化剂掺入污泥中，通过物理拌和以及水化反应之类复杂的化学反应，把具有毒害性的物质，彻底固定在晶格中，或者是适合就地填埋。

而所谓的原位固化，指的是在污泥原本所在位置实施的固化处理，把挖掘、运输还有重新填埋几个环节都给省去了。通过试验室测试还有实际固化案例可知：原位固化无须翻抛养护，经过固化处理后的污泥，只需要在密闭环境下经过3天的静置，就能够从原本的黑色变成一种土黄色，且承载力得到极大提升。

2.2 固化污泥量复核计算

从芜湖市垃圾处理厂里面的污泥区详勘结果来看，污泥填埋区占地7900m2，目前填埋的污泥量在3.8万m3，深度均值4.0m;另填埋有4.0万m3的污泥与垃圾的混合物。本次的施工设计结合了场地的具体情况，把固化区域的具体面积拟定为自勘察边界分别向三侧外延3m（坝体一侧除外），拟进行固化处理的存量污泥总计在3.8万m3。

2.3 场地降水

对污泥展开固化处置前，需要抽排该处表层浮水还有堆体渗水，对于场地附近，则通过固定潜污泵来抽排表层的上清液，并送到下游设置的调节池里面暂存。把表层存在的污水全部抽完之后，方可在原位展开固化施工。

2.4 污泥固化搅拌

（1）输料系统。本次固化施工所用的输料系统选择的是压力粉喷罐车，这是一款用于工地的专业现场加料设备，其动力系统设备中配有履带，能在复杂工地当中实现自行转移，压力粉喷罐车的输料罐有14m3的容量，每小时的输料速率最大可以达到18m3，完全符合现场施工的实际需求。

从该垃圾处理厂内目前存量污泥状态的检测报告来看，本次每方污泥需要添加的固化剂量应该在400kg左右，固化剂基本成分有：20%～30%的硅酸盐结构剂;20%～30%的碳酸盐结构剂;5%～20%的无机盐促凝剂;5%～15%的晶体矿物矿化剂;5%～15%黏土矿物矿化剂;3%～8%的高分子聚合物偶联剂。促成污泥固化的主要药剂，是高分子的铝铁无机聚合物和烯酸酯有機聚合物的混合物。

（2）污泥搅拌系统。本次工程设计的污泥搅拌头用的是强力搅拌头，适合进行原位污泥固化，安在吨位适合的挖掘机上，由驾驶员操控，在原位把固化剂拌和到污泥中，进行稳定化作业。强力污泥搅拌头能够处理的深度最大可达8m，搅拌头自重大概在2.0t，可安装在液压式、自重超过30吨的挖掘机，搅拌头转速范围在1rpm～100rpm之间，其每小时工作效率可高达80～100m3。

原位污泥搅拌分为三个阶段：

1）首次加药搅拌。首次加药搅拌时添加的固化剂量应该是设计量的3/5。在搅拌设备移至指定位置后，启动药剂泵送系统，展开固化作业，控制搅拌头速率为每分钟80r，由浅向深实施搅拌，把固化药剂均匀喷入各层污泥中并与原有污泥均匀混合。

2）再次加药搅拌。在首次加药搅拌结束后，再次加入剩余的2/5药量。控制后台泵送设备的药剂输送量，通过压力输送罐车，用高压把药剂经由输送管道推送到固化设备的搅拌头中，从其端口连续喷出，药剂的喷出位置会跟搅拌头一起在污泥中持续移动，把药剂喷入污泥的每一个部位，且搅拌头按由上往下顺序以每分钟80r的速率搅拌，最终让药剂能够跟污泥混合均匀。

3）总体搅拌。为确保固化药剂能够被均匀混入污泥每一个部位，使药剂和污泥彻底混合，在搅拌完两次后，还要展开一次总体固化搅拌，在固化区域内控制搅拌头按一定顺序匀速移动实施搅拌，在污泥各个泥层、每一个部位以每分钟100r的速度匀速移动实施搅拌，以保证最终固化质量。

4）钢板路的铺设。各区域固化后需要经过一个2～3天的养护期，等到固化后的污泥逐渐具有一定强度，其承重强度达到每方200牛，就足以支持操作人员在上面行走，把钢板铺设在已固化区域的表层，当作临时道路，然后把固化完成的区域当作施工平台，固化设备及辅助机械移过来，对待固化的下一个区域实施固化处理。

（3）防尘除臭措施。施工中会产生臭气，需要以气体抑制剂结合植物液除臭剂进行除臭处理。把气体抑制剂通过搅拌混入污泥，气体抑制剂里面的活性成分就会跟臭味物质发生化学反应，从而消除臭味物质，达到除臭、抑臭双重效果。

2.5 固化要求

固化后区域还要经过一个7天，或者是28天的养护期，对各个批次的固化区域分别取样，展开自检并予以分析，分析时的基本指标就是含水率和抗剪强度，分别为不同养护期设定不同的指标要求，对样品达不到要求指标的区域，经过分析后，重新设计配比和添加药剂比例，以加药搅拌的固化方式实施二次修复施工，确保污泥固化处理达到预期效果。项目结束后，以30m×30m规格把取样单元格分出来，在各单元格内选取一个随机点，并从此处钻孔取样，在深度方向以2.5m为一个取样单位，对污泥固化后的抗剪强度还有含水率展开检测。结合《垃圾填埋场控污标准》（GB16889-2008）和《混合填埋污泥处置后泥质控制标准》（GB/T 23485-2009）。本次对芜湖市垃圾处理厂的填埋场内污泥实施固化处理时，予以2套搅拌固化设备展开稳定化施工，每套固化设备的实际施工效率大概在每日600～800m3，2套设备同时施工，总效率大约为每日1500m3左右[2]。

3污泥原位固化稳定性分析

参照《生活垃圾填埋场岩土工程技术规范》（CJJ176-2012）

（以下均以规范作为简称）当中的表6.1.2可知，本工程当中的垃圾堆体边坡的安全等级应该是三级，高度不超过30m。因垃圾堆体工程的具体运行工况跟尾矿坝基本一致，我们可以效仿《尾矿设施设计规范》（ZBJ1-90）展开分级设计，参照《碾压式土石坝设计规范》（SL 274-2001），对加固后的垃圾堆体工程边坡以瑞典条分法忽视其条块间作用力，计算其稳定性并展开分析可知：对污泥施以原位固化后，再按原设计实施封场处理后，整个填埋场处于稳定状态。污泥经处理后，场地强度满足作为一般材料堆放场地的要求。固化剂对污泥中有机质具有一定的矿化作用，经处理后有机质含量大大降低，去除率高达50%，能分解产生沼气的有机质含量更低，少量的有机物分解不影响固化体的力学指标。

4结束语

综上所述，采用污泥原位固化技术，能够大幅度提高垃圾掩埋场的抗压强度，使其完全符合污泥处置所要求的标准，还能使重金属离子之类的有毒害物质变得固结，从而变得稳定。这种技术操作起来比较简单，且其对环境带来的污染效果是可控的，是处置污泥的一种有效技术，拥有一个较好的应用前景。

参考文献

[1] 李磊，徐菲，周灵君，等.固化污泥压缩特性研究[J].岩土工程学报，2015（1）：171-176.

[2] 詹良通，罗小勇，管仁秋，等.某垃圾填埋场污泥坑外涌及其引发下游堆体失稳机理[J].岩土工程学报，2013（7）：1189-1196.