污泥重金屬處置方案-干化固化穩(wěn)定

1、污泥固化施工方案1.1 固化目標根據(jù)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋泥質(zhì)（GB/T 23485-2009）規(guī)定的污泥填埋基本指標及生活垃圾填埋污染控制標準（GB16889-2008）相關規(guī)定，同時考慮到施工期間需要承受原位固化攪拌器等大型設備，污泥在經(jīng)過28 d固化齡期后需達到的指標如下表所示：表1.1 污泥固化目標序號項目指標值1含水率<60%2pH值5103抗剪強度（kPa）254無側(cè)限抗壓強度（kPa）501.2 污泥固化施工總體方案根據(jù)招標文件，污泥固化施工內(nèi)容主要包括：（1） 表層滲瀝液導排；（2） 原位固化污泥。根據(jù)勘測資料，1#污泥坑和2#污泥坑均有不同深度的滲瀝液，3#污泥

2、坑基本無滲瀝液，因此擬將滲瀝液運至西坑尾垃圾填埋場的滲瀝液處理站進行處理后，再進行原位固化施工。在充分考慮并對比了目前國內(nèi)外常用的幾種污泥固化封場施工方案的固化效果、經(jīng)濟可行性、技術可行性、公眾接受程度等因素的基礎上，決定采用原位污泥固化技術對填埋區(qū)內(nèi)的污泥進行固化處理。原位固化技術對污泥坑的擾動少、二次污染?。惶幚砉に嚭唵?、工程便于實施；固化污泥過程中不產(chǎn)生滲瀝液；施工工期較短，在市政污泥處理應用方面已有工程實例。綜合考慮填埋場三個污泥坑的實際情況以及項目進展情況，瀝溪填埋場污泥坑污泥固化工藝路線如下圖所示：圖1.1 污泥原位固化工藝流程圖1.2.1 表層滲濾液排導（1）表層滲瀝液水量污泥坑

3、總面積為17502 m2，垃圾堆體面積19498 m2，根據(jù)勘測資料，三個污泥坑表層滲瀝液的平均深度為：1#污泥坑滲瀝液平均水深為1.5m，水面面積為5869 m2；2#污泥坑滲瀝液平均水深為0.5m，水面面積為7905 m2；3#污泥坑基本無滲瀝液。總的滲瀝液量為12756 m3，此量隨著季節(jié)是變化的，本次計算量為四月份實測數(shù)據(jù)，屬珠海當?shù)孛酚昙竟?jié)，旱季時該量會有所減少。（2）表層滲瀝液轉(zhuǎn)運 施工前表層滲濾液轉(zhuǎn)運根據(jù)現(xiàn)場勘查，目前場區(qū)內(nèi)的滲瀝液一部分通過一根D400的輸送管排至一期的調(diào)節(jié)池，另外一部分通過一根D100的排水管道直接排至下游的市政污水管網(wǎng)。為保證原位固化方案的有效實施，固化前，

4、需先及時將三個污泥坑內(nèi)的表層滲瀝液排除，經(jīng)與垃圾場管理人員溝通，擬將滲瀝液利用槽罐車優(yōu)先轉(zhuǎn)運至西坑尾垃圾填埋場的滲瀝液處理站進行處理。 轉(zhuǎn)運車輛西坑尾垃圾填埋場的滲濾液處理能力為1000噸/天，垃圾場旱季的滲濾液量約450噸/天，目前尚有余力處理本工程垃圾場的滲濾液，污水導排時間安排41天，每天倒運至西坑尾的污水量為319m3，污泥區(qū)修建沙袋集水井，集水井底部設置排水泵，把污水抽到吸污車中，倒運至西坑尾垃圾場滲瀝液處理站處理，運距5km左右。1.2.2 原位固化方案施工設計（1）污泥固化設備根據(jù)污泥的性質(zhì)、深度，開發(fā)先進的污泥固化專用設備，建立由原位固化快速攪拌器、固化材料泵送裝置并集成自動化

5、控制系統(tǒng)的污泥固化設備系統(tǒng)(如下圖所示)，配套完善的污泥安全處理一體化施工工藝路線體系。圖1.2 原位固化設備系統(tǒng)工藝圖（2） 污泥固化工序 劃分施工單元根據(jù)污泥深度初勘數(shù)據(jù)，基于現(xiàn)場施工機械控制范圍、原位固化系統(tǒng)設備的工作范圍及藥劑添加量范圍等參數(shù)，根據(jù)污泥坑的情況，沿污泥坑壩體及能上固化攪拌設備的污泥坑周邊，劃分單元格，并結(jié)合本項目現(xiàn)場情況采用環(huán)形推進施工方式和順序推進施工方式對污泥坑污泥進行處理，如下圖單元格劃分示意圖所示。考慮挖掘機處理半徑為67m，將污泥填埋區(qū)劃分約為10m×6m的單元網(wǎng)格，便于施工機械操作和施工臺班安排。如果污泥特性變化較大，可根據(jù)實際現(xiàn)場實施條件進一步細

6、分網(wǎng)格，便于下一步污泥固化施工操作和保證污泥固化效果。環(huán)形推進施工單元格劃分示意圖1（以2#污泥坑為例）順序施工單元格劃分示意圖2（以1#污泥坑為例）圖1.3 單元格劃分示意圖 污泥參數(shù)確定在劃分的單元網(wǎng)格正中間設定一個取樣點，在取樣點上按深度每隔3米取一泥樣（采取鋪設浮閥取樣），測定該區(qū)域的污泥泥性，確定該區(qū)域固化劑的配比。圖1.4 采樣點布置形式 固化設備就位根據(jù)制定的施工圖，將專用原位固化設備布置到位，原則上先從污泥填埋深度淺的區(qū)域逐步推向污泥填埋深度深的區(qū)域。結(jié)合本項目現(xiàn)場情況采用環(huán)形推進施工方式和順序推進施工方式。原位固化系統(tǒng)設備系統(tǒng)整體體積大，無法整體轉(zhuǎn)運，采用分塊拆分運輸、集中配

7、套組合的方式。根據(jù)設備系統(tǒng)整體結(jié)構特點將其分為三部分，即原位固化快速攪拌器、材料供料器（HR壓力輸料罐車）、主機設備（220型挖掘機）三部分，使用履帶設備專業(yè)平板拖車拖運。由于設備可自主移動，因此停放區(qū)域可以分定點停放區(qū)和施工運行臨時停放點。根據(jù)現(xiàn)場情況整體規(guī)劃停放區(qū)，盡量縮短設備行走距離。專用原位固化設備系統(tǒng)作業(yè)能力1000m3/d，作業(yè)深度為08m。原位固化快速攪拌器安裝在適合噸位的主機上，并在專業(yè)駕駛員的操作下進行固化劑和污染泥土在原位的穩(wěn)定拌合作業(yè)，HR壓力輸料罐車則是在進行污泥原位固化處理時輸送材料的一套系統(tǒng)化的輸料設備可通過安裝在駕駛室內(nèi)的操控設備自行行走和設定所需輸送材料的多少，

8、并集成自動控制系統(tǒng)，形成整套污染泥土原位固化系統(tǒng)設備。圖1.5 原位固化設備系統(tǒng) 設備供料專用原位固化設備系統(tǒng)污泥固化工作的固化劑材料供料方案：本方案采用50噸級散裝粉料運輸罐車在工作區(qū)域內(nèi)為專業(yè)工料設備HR壓力輸料罐車實時供料，嚴格按照HR壓力輸料罐車操作守則，一次供料量不超過理論最大容積的85%。在加料時，在保證安全施工的前提下盡量縮短散裝粉料運輸罐車與HR壓力輸料罐車之間的距離，減少HR壓力輸料罐車的移動路程，以節(jié)省加料時間，提高工作效率。由于該污泥原位固化項目需要大量固化材料，為降低成本，有效利用資源，可靠有序的保證污泥固化工作的固化材料供應，擬在廠區(qū)內(nèi)設置材料中儲區(qū)。當外來散裝粉料輸

9、送車不能及時往HR壓力輸料罐車供料時，從中儲罐直接下料轉(zhuǎn)運給HR壓力輸料罐車供料，外來散裝粉料輸送車多余的固化料也可以泵入中儲罐儲存。具體方案為：在污泥坑附近設立固化材料中轉(zhuǎn)站，容納能力為400m³。通過散裝粉料罐車轉(zhuǎn)運至中轉(zhuǎn)站儲料倉，在廠區(qū)內(nèi)配置一臺50噸級的散裝粉料罐車作為專用轉(zhuǎn)料設備，在固化工作施工時，對HR壓力輸料罐車進行實時供料。材料運輸、儲存、供料的過程中要做好防潮工作。安排專職人員負責材料的管理工作。做好記錄，嚴格控制材料的消耗。在進場和出料時，需要經(jīng)過地磅稱重，保證藥劑的使用精度。圖1.6 固化材料中轉(zhuǎn)站和散裝粉料運輸罐車 原位固化快速攪拌原位固化快速攪拌系統(tǒng)是根據(jù)填

10、埋場污泥坑的現(xiàn)場環(huán)境，借助于挖掘機的液壓動力和各項操作系統(tǒng)配合設計開發(fā)的液壓驅(qū)動型攪拌系統(tǒng)，攪拌器功率及力矩大，不易被污泥的雜物纏繞，經(jīng)過特殊設計水平滾軸和混合攪拌部件，在工作時，強力螺旋攪拌頭（如下圖所示）可以借助挖掘機長臂和轉(zhuǎn)角在污泥內(nèi)的上、下，左、右和前、后三維空間內(nèi)任意運動，均勻攪拌混合從其中心端輸出的固化粉體藥劑和周圍污泥，形成污泥固化區(qū)域。圖1.7 強力螺旋攪拌頭和原位固化攪拌作業(yè)圖1.2.3 瀝溪垃圾場污泥固化施工方案本垃圾填埋場污泥坑由1#、2#、3#三個坑組成，各自獨立且都有施工道路和施工作業(yè)面，三個坑可采用一套原位固化設備先后進行施工。1#、2#污泥坑需要首先對滲瀝液排導后

11、再進行固化施工，1#、2#污泥坑滲瀝液總量為12756m3，1#、2#、3#污泥坑污泥總量為10.6萬m3。（1）滲瀝液排導瀝溪垃圾場1#污泥坑滲瀝液總量為8803.5m3，2#污泥坑滲瀝總量為3952.5m3，3#污泥坑基本無滲瀝液，總的滲瀝液量為12756m3。若每天倒運至西坑尾處理的污水量為319m3，則總共需要進行滲瀝液排導處理的工期為41d。污泥區(qū)地勢較低處修建沙袋集水井，集水井兩側(cè)堆砌沙袋，四周用鋼管護欄將沙袋支撐，沙袋集水井示意圖如下圖所示，若按每天抽滲瀝液8小時計算，每小時需抽取滲瀝液40 m3，設定沙袋集水井儲水量為4h抽水量，則設置的沙袋集水井長度為4m。采用排水泵將污水抽

12、到吸污車中，倒運至西坑尾垃圾場滲瀝液處理站處理，運距5km左右。綜合考慮安排兩臺載重為15噸的吸污車，每天往返轉(zhuǎn)運滲瀝液11次。圖1.8 沙袋集水井橫切面示意圖（2）鋼板鋪設先固化區(qū)污泥由于施工后固化效果不能立即達到固化指標，為避免挖掘機等大型施工設備在先固化區(qū)平臺作業(yè)時下陷等安全事故，施工設備在借助先固化區(qū)對未固化區(qū)進行污泥固化施工時，需在先固化區(qū)鋪設10mm厚鋼板。（3）固化藥劑攪拌固化藥劑分為固化材料、輔材等，使用前需要在施工現(xiàn)場進行攪拌后用于固化施工，擬采用藥劑干粉攪拌器對藥劑進行混合攪拌，假設每立方米污泥添加的固化劑量為350 kg，按日處理污泥坑污泥1000m3計算，則藥劑攪拌器每

13、天需攪拌的藥劑量為350噸。（4）污泥固化采用一套原位固化設備，在不同的污泥坑先后進行污泥固化施工。將污泥填埋區(qū)劃分成若干個單元網(wǎng)格，每個污泥坑根據(jù)各自地貌特點按照不同的施工方式進行處理。 單元格劃分將每一層污泥施工區(qū)域劃分約為10m×6m的單元網(wǎng)格,然后用警戒帶將施工區(qū)域內(nèi)的每個單元網(wǎng)格標記出來，對每個單元網(wǎng)格按標準采樣后采樣測定該區(qū)域的污泥泥性，確定該區(qū)域固化劑的配比以及添加量。根據(jù)資料，折算1#、2#、3#三個污泥坑平均深度分別為5.5m、7.0m、6.5m，則三個污泥坑每個單元格污泥量分別為330m3、420 m3和390 m3。 壓力輸料罐車實時裝料施工現(xiàn)場配置一臺50噸級

14、的散裝粉料罐車作為專用轉(zhuǎn)料設備，在固化工作施工時，對HR壓力輸料罐車進行實時供料，由于散裝粉料罐車裝料后總質(zhì)量超過60噸，安全起見，散裝粉料罐車裝料后停留在坑邊，每次裝料時HR壓力輸料罐車上岸進行操作。散裝粉料罐車每次藥劑裝載量為額定裝載量85%，約42.5噸，擬裝備的HR壓力輸料罐車每次藥劑裝載量約8噸，理論上散裝粉料罐車能實時給HR壓力輸料罐車供料5次，則散裝粉料罐車每天需往返填料9次，HR壓力輸料罐車需44次。 污泥坑表面雜物清除污泥坑表面殘存的漂浮物需要打撈去除，以免污泥固化施工時對固化設備作業(yè)造成影響。在每個單元格固化施工前，使用挖掘機將污泥坑表面的漂浮物等雜物打撈，統(tǒng)一收集后運轉(zhuǎn)到

15、西坑尾垃圾場填埋處理。污泥固化施工由于3#污泥坑沒有滲瀝液，不需要考慮對其進行滲瀝液排導后進行施工，因此擬首先對3#進行固化施工，2#污泥坑污泥量幾乎等于1#和3#污泥坑污泥總量，平均污泥深度最深（58m）, 滲瀝液最多，施工難度最高，擬將其安排在最后。因此三個污泥坑施工順序先后為3#污泥坑、1#污泥坑、2#污泥坑。在前期滲瀝液排導完成、儀器調(diào)試完成后，開始實施污泥固化施工，采用原位固化設備在鋪設鋼板的施工區(qū)域進行污泥攪拌，原位污泥攪拌分為兩個階段：A、第一次供料攪拌：將強力攪拌頭以設定的速率沉入污泥，并根據(jù)設計的固化劑添加量適時噴粉作業(yè)，噴粉速率和提升速度根據(jù)網(wǎng)格單元內(nèi)的污泥特性設定。B、第

16、二次供料攪拌：為彌補第一次攪拌的不足，提高藥劑的利用率，達到污泥與藥劑充分混合的效果，再次攪拌，可以提高沉管和升管速度。 臨時鋪膜覆蓋每個單元網(wǎng)格在固化施工完成后，由于污泥坑深度較深，深層養(yǎng)護齡期固化過程較長，需28d養(yǎng)護齡期后進行指標檢測，在養(yǎng)護期間為防止雨水等對于污泥固化塊固化效果造成影響，擬定每個單元網(wǎng)格施工完成后鋪設三防布。（4）施工工期現(xiàn)場施工需合理安排組織人員、物資和材料，保證施工的進度。3#污泥坑由于不含滲瀝液首先進行施工，1#污泥坑和2#污泥坑需要首先對滲瀝液進行排導，其污泥坑滲瀝液體積分別為8803.5 m3和3952.5 m3，按每天倒運處理能力為319 m3計算，則1#污

17、泥坑和2#污泥坑滲瀝液排導工期分別為28d和13d。另外1#、2#、3#污泥坑污泥總量為10.6萬m3，則則擬定施工總工期約為106d。表1.3 施工工期安排表污泥坑第一階段（工期）第二階段(工期)第三階段（工期）1#滲瀝液排導（28d）污泥固化2#滲瀝液排導（13d）污泥固化3#污泥固化1.2.4 原位固化施工作業(yè)人員安排污泥固化處理設備系統(tǒng)屬于高精端自動化設備并配套完善的操作及維護保養(yǎng)體系，對操作者和配套服務人員要求非常嚴格，需配備專業(yè)人員進行設備操作和維護工作。人員配置及職能：管理員6名，根據(jù)項目施工進度安排，對運行工作進行統(tǒng)一管理；技術員3名，負責污泥原位固化施工過程中的技術工作；檢測

18、員2名，負責設備運行過程中數(shù)據(jù)檢測和記錄工作；安全員2名，負責設備運行的安全監(jiān)督和管理工作；操作手10名，負責設備系統(tǒng)的操作；設備運行服務人員及相關輔助工人30名，負責設備運行過程中所有服務以及設備維護保養(yǎng)工作。1.2.5 防塵除臭措施污泥坑原位固化及治理過程中會散發(fā)惡臭并產(chǎn)生灰塵，產(chǎn)生的惡臭氣體會對人及動物的嗅覺產(chǎn)生不良刺激；產(chǎn)生的灰塵影響空氣質(zhì)量，因此應采取防塵除臭措施。（1）原位固化過程原位固化現(xiàn)場甲烷氣體含量達到一定程度會導致爆炸和火災。污泥坑原位固化攪拌環(huán)節(jié)必須提前對場地進行沼氣含量探測，確保沼氣含量低于5%時方可施工；施工過程使用高位噴淋除臭技術，除臭劑可選用天然植物除臭劑，對污泥

19、坑暴露作業(yè)區(qū)域進行全方位覆蓋除臭。（2）原位固化工作區(qū)域防塵在原位固化工作區(qū)域加蓋防塵罩、網(wǎng)，降低揚塵、臭氣和污染氣體由于機械擾動的逸散，施工過程中采用高位噴淋除塵。1.3 技術措施1.3.1 藥劑篩選以及添加量目前常見的污泥固化劑有常規(guī)的水泥基固化劑、石灰固化劑、有機固化劑、以及改良的污泥固化劑。根據(jù)固化目標，實驗室小試采用瀝溪垃圾場污泥坑實際污泥樣品，設計了污泥固化后均達到無側(cè)限抗壓強度50kPa前提下，污泥固化劑的各項技術指標。抗壓強度為50kPa時各種污泥固化劑技術參數(shù)對比表比較內(nèi)容水泥基固化劑石 灰有機固化劑改性污泥固化劑材料狀態(tài)粉劑粉劑粉劑或液劑粉劑比表面積m2/kg3503803

20、50380200350420500投加量（kg/m3）55060070350單價(元/噸)4953505000840藥劑成本（元/噸）253210350294施工成本（元/噸）160166111128綜合成本（元/噸）413376461422增容率/%303055固化污泥含水率/%60556055固化污泥拉壓強度/kPa50585055506060固化污泥溶蝕（二次泥化）率/%202552操作過程難難較易易環(huán)境影響12.4-13.113.5-13.77.2-8.57.6-9.5（1）在同等投加比例下，水泥基固化劑和石灰效果較差，有機固化劑和改良固化劑處理效果理想；（2）在達到相同的技術指標前提

21、下，水泥基固化劑和石灰添加量達55%、60%，固化污泥增容大，固化劑的運輸、儲存和施工成本增加，且投加量太大，施工攪拌的難度增大，可操作性差；有機固化劑雖然投加量相對較小，處理效果好，但是處理成本高；改良固化劑處理效果好，處理成本適中，施工可操作性好。（3）改性的污泥固化劑對污泥中的有機物具有一定的礦化作用，固化后污泥的有機質(zhì)含量大大降低，通過試驗研究得出，處理后的污泥有機物含量為10%25%（與污泥成分及固化劑添加量有關），有機物除去率高于50%。固化后的污泥，整個有機質(zhì)大大降低，能分解產(chǎn)生沼氣的有機質(zhì)含量更低，在固化劑作用下，無沼氣產(chǎn)生。（4）通過對污泥固化前后干污泥浸出液中重金屬指標進行

22、檢測，實驗結(jié)果表明，改性的污泥固化劑對重金屬具有抑制作用。當污泥固化完成后，污泥中重金屬的遷移性減小，對地下土壤污染程度減小，可有效防止地下土壤質(zhì)量進一步惡化。（5）另外實驗結(jié)果表明，在養(yǎng)護期28d時，污泥固化各指標達標的前提下，改性固化劑添加量為200350 kg/m3，符合招標文件對于固化劑添加量380kg/m3的要求。因此，經(jīng)綜合考慮，建議本工程選用改性污泥固化劑。1.3.2 原位固化設備 原位固化系統(tǒng)設備系統(tǒng)整體體積大，無法整體轉(zhuǎn)運，采用分塊拆分運輸、集中配套組合的方式。根據(jù)設備系統(tǒng)整體結(jié)構特點將其分為三部分，即原位固化快速攪拌器、材料供料器（HR壓力輸料罐車）、主機設備（220型挖掘

23、機）三部分，使用履帶設備專業(yè)平板拖車拖運。由于設備可自主移動，因此停放區(qū)域可以分定點停放區(qū)和施工運行臨時停放點。根據(jù)現(xiàn)場情況整體規(guī)劃停放區(qū)，盡量縮短設備行走距離。原位固化快速攪拌器安裝在適合噸位的主機上，并在專業(yè)駕駛員的操作下進行固化劑和污染泥土在原位的穩(wěn)定拌合作業(yè)，HR壓力輸料罐車則是在進行污泥原位固化處理時輸送材料的一套系統(tǒng)化的輸料設備可通過安裝在駕駛室內(nèi)的操控設備自行行走和設定所需輸送材料的多少，并集成自動控制系統(tǒng)，形成整套污染泥土原位固化系統(tǒng)設備。該套設備采用了先進的自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了固化劑與污泥的自動配比，具有計量準確、可靠性好、攪拌均勻、操作方便、環(huán)保好、生產(chǎn)效率高、故障率低等優(yōu)

24、點，攪拌器在運行過程中，動力消耗極小，運行成本低，污泥固化量大。平均每個攪拌系統(tǒng)可日處理污泥坑污泥1000m3，整個系統(tǒng)只需一位人員操作。1.3.3 原位固化施工污泥固化施工需要在安全施工前提下確保污泥固化效果。（1）安全施工技術措施 作業(yè)前先固化區(qū)強度檢測固化設備上先固化區(qū)施工作業(yè)前，需對先固化區(qū)采樣，現(xiàn)場使用無側(cè)限抗壓測試儀測試污泥抗壓強度，保證不會對固化設備安全施工造成影響。 鋼板鋪設根據(jù)要求，挖掘機攜帶攪拌設備后的重量約為4045噸左右，外加壓力輸料罐車裝載藥劑后的總重量約，由實驗室小試結(jié)果可知污泥固化一天后所能承受的最小無側(cè)限抗壓強度大于10 kPa，則需要鋪設鋼板增大受力面積從而減

25、小壓強，通過計算，擬定鋪設的鋼板面積不小于45m2。另外在采用環(huán)形推進施工方式和順序推進施工方式推進到施工后期，固化材料泵送裝置同時要在先固化區(qū)上進行施工，根據(jù)小試結(jié)果污泥在7d固化期后的無側(cè)限抗壓強度能最小能達到20 kPa，固化材料泵送裝置裝載固化藥劑后總重量約為10噸，則需要鋪設的鋼板不小于5 m2即可。（2）污泥固化施工全程質(zhì)量控制及驗收方法為保證污泥固化處理的質(zhì)量，需要對污泥固化施工、污泥固化指標等過程進行嚴格控制。 施工前藥劑配比質(zhì)量控制在污泥固化大規(guī)模施工前，先進行中試實驗。通過中試實驗確定了解污泥的特性，并確定最佳的固化劑投加的比例，根據(jù)招標文件要求以及小試實驗結(jié)果，實際施工時限定固化藥劑添加量350kg/m3。為檢測固化處理是否能夠滿足相關環(huán)保治理要求，對固化土進行物理性質(zhì)、力學性質(zhì)、環(huán)境指標檢測。物理性質(zhì)包括：含水率、滲透系數(shù)；力學性質(zhì)包括：無側(cè)限抗壓強度(抗壓強度)；環(huán)境指標：重金屬浸出等。 污泥固化施工過程質(zhì)量控制由于污泥坑深度較深，若要達到理想的固化效果，需保證每個單元格各部分均能得到均勻攪拌