CN107366251B - 一种污泥塘场地原位生态修复系统的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥塘场地原位生态修复系统的施工方法，其特征在于：从下至上设置浮力层、加筋层、渗滤液收集系统、气体收集系统、水平防渗层、雨水收集系统、覆盖支持土层、营养植被层。本发明能够经济、快速、有效的对污泥塘进行封场覆盖处置，并能够适应污泥消化降解所引其的沉降变形，改善、恢复污泥塘周边生态环境。
Description
技术领域
本发明涉及市政污泥卫生填埋或非卫生填埋倾倒所形成的污泥塘场地原位生态修复系统，具体地说是一种污泥塘封场覆盖结构，从下至之上由浮力层、加筋层、渗滤液收集系统、气体收系统、水平防渗层、雨水收集系统、覆盖支持土层、营养植被层等组成部分。本发明有利于污泥塘内气液收集和自身降解稳定，同时能够恢复污泥塘自身及其周边生态环境。
背景技术
目前我国城市污水处理厂每年排放污泥2200万吨，且以每年约10%的速度增长，污泥处理处置问题日益严重。污泥处理是指污泥经单元工艺组合处理，达到“减量化、稳定化、无害化”目的的全过程。污泥处置是指污泥经过处理后，弃置与自然环境中（地面、地下、水中）或再利用，能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。目前，污泥的处理方式主要有卫生填埋、土地利用、焚烧或资源化利用等多种方式。填埋处置投资少，运行费用低，消纳量大，是目前我国污泥处置的主要方式。然而我国污泥填埋方式简单粗暴，大量污泥并没进行脱水、消化、稳定等预处理，填埋污泥的含水率、渗透系数、抗剪强度等指标远远没有达到《城镇污水处理场污泥处理处置技术规范》中关于污泥混合填埋及专用填埋的指标要求。污泥倾倒填埋所形成的污泥塘（坑）成为人为的“沼泽地”，容易引发如下问题：（1）占用填埋场大量土地；（2）污泥坑直接露天暴露，周边缺少安全防护设施，存在安全隐患；（3）污泥坑内污水污泥溢流、大量的有毒有害气体（主要包括CH4、NH3、H2S、恶臭等）直接扩散至空气中，导致污泥坑周边生态环境恶劣，直接威胁环境安全和公众健康。
为解决污泥塘自身及其对周边生态环境的影响，必须对污泥塘进行场地生态修复。然而由于污泥塘内污泥一般呈流态或流塑状，具有高含水量、高有机质含量、高压缩性、低渗透系数、低抗剪强度，且不断进行消化降解产生填埋气体等诸多不良工程特性，使得对污泥塘场地修复工作非常棘手。目前对污泥塘进行原位处理处置没有有效的方法，简易覆土围封由于污泥强度低，存在塌陷、污泥管涌等安全隐患；而原位固化或异位脱水固化后填埋具有工期长、占地大、二次污染严重、投资高等缺点，项目不易实施。
发明内容
为了经济、快速、有效的对污泥塘进行场地生态修复，减少其对周边生态环境的影响，本发明目的在于提供结构设计合理，生态环保、投资较少、施工安全方便的一种污泥塘场地原位生态修复系统，使其能够广泛应用于污泥塘的原位修复处置，使其周边生态环境能够得到有效的恢复。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种污泥塘场地原位生态修复系统的施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
A、首先清除污泥塘内的表层植被、垃圾，并对污泥塘内的表层上清液进行抽排，然后沿污泥塘周边修建施工便道及锚固沟；
B、利用木夹板、钢板、螺栓将泡沫板连接整体，形成浮力层；
C、在预定位置预埋渗滤液收集井、气体导排管、雨水收集井，雨水导排管后，在浮力层上铺设2层纵横向交叉布置的高强度加筋土工布，先铺设纵向土工布，再铺设横向土工布，形成加筋层；
D、在污泥塘中部铺设安装穿孔的HDPE渗滤液收集管，并与渗滤液收集井连接，沿渗滤液收集管铺设碎石，外包无纺土工布形成渗滤液收集盲沟；
E、沿污泥塘周边铺设安装穿孔的HDPE气体收集管，并与气体导排管通过直角弯头连接；沿气体收集管铺设碎石，外包无纺土工布形成气体收集盲沟；在气体收集盲沟上铺设土工复合水网形成气体收集层，土工复合排水网两端锚入锚固沟内；
F、铺设HDPE膜或LLDPE膜水平防渗层，水平防渗层两端锚入锚固沟内；
G、在水平防渗层上铺设土工复合排水网形成排水层，在污泥塘中部位置，土工复合排水网上铺设安装穿孔的HDPE雨水收集管，并与雨水收集井连接，沿雨水收集管铺设碎石，外包无纺土工布形成雨水收集盲沟；
H、铺设覆盖支持土层及营养植被层，并压实。
优选地，所述的浮力层由若干浮力板拼接形成整体，浮力板由20~40cm厚度聚乙烯泡沫板上下各设置一层1~3cm厚薄木板组成。
优选地，所述加筋层由300~400kN/m双层纵横向交叉布置的高强度加筋有纺土工布组成，加筋布锚入污泥塘周边设置的锚固沟内。
优选地，所述水平防渗层为一层1.5mmLLDPE或HDPE土工膜，土工膜锚入污泥塘周边锚固沟内。
优选地，覆盖支持土层由厚度大于450mm压实粘土构成，土层渗透系数应大于1×10-4cm/s。
优选地，营养植被层为植被生长营养层，由厚度应大于150mm耕植土构成。
本发明能够经济、快速、有效的对污泥塘进行封场覆盖处置，并能够适应污泥消化降解所引其的沉降变形，改善、恢复污泥塘周边生态环境。本发明具有的有益效果是：
1）可以有效解决污泥塘地基承载力低，施工机械、施工人员安全问题；
2）封场覆盖结构可以承受自身荷载，避免污泥塘封场后在不均匀荷载作用下造成污泥外涌、塌陷，结构安全可靠；
3）封场后污泥塘内的渗滤液、填埋气有组织的收集导排，有利于污泥的消化、稳定化；同时，可有效避免污水、臭气外渗污染周边环境；
4）该封场覆盖系统可防止雨水、地表水进入污泥塘内，减少渗滤液产量；
5）该封场覆盖系统可以适应污泥降解消化所引起的沉降变形，避免防渗膜拉伸破坏；
6）该封场覆盖系统可以恢复污泥塘周边生态环境、景观绿化，生态效益良好。
附图说明
图1是污泥塘原位生态修复系统平面图。
图2是图1中的A-A剖面图。
图3是图1中的B-B剖面图。
图4是本发明浮力层泡沫板连接详图。
图5为图4中浮力层泡沫板连接部位的详图。
图6是本发明渗滤液收集井结构详图。
图7是图1中的C-C剖面图，为本发明渗滤液及雨水收集盲沟详图。
图8是图1中的D-D剖面图。
图9是本发明雨水收集井结构详图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图来说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本发明中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
如图1所示。其至下而上各层的功能和结构如下：
浮力层1：污泥塘内污泥11一般呈流态或者流塑态，其自身强度极低，在污泥固结前不能形成施工作业平台及承载施工作业荷载。在污泥塘表层铺设浮力层，浮力层由浮力板拼接成整体，如图2、3所示。本发明所述浮力板由20~40cm厚度聚乙烯泡沫板12上下各设置一层1~3cm厚薄木板13组成，在相邻浮力板连接处的顶部和底部分别设置连接钢板14，各块浮力板之间通过螺栓15对穿连接钢板14连接整体形成浮力层。浮力板平面尺寸，螺栓规格型号及连接钢板尺寸厚度满足泡沫板与木夹板的连接的整形性即可，如图4和图5所示。
加筋层2：为了支撑封场覆盖系统自身荷载，在浮力层表面铺设加筋层。本发明所述加筋层由300~400kN/m双层纵横向交叉布置的高强度加筋有纺土工布21组成，加筋布锚入污泥塘周边设置的锚固沟9内，并预留一定的拉伸量，拉伸量为污泥塘封场后的预估沉降变形量，使其能够适应降解所引发的沉降变形。如图2、3所示。
渗滤液收集系统3：为了有效收集封场后污泥塘内渗滤液，促进污泥塘稳定化，在加筋层上设置渗滤液收集系统，如图2所述。本发明所述渗滤液收集系统由纵横向渗滤液收集盲沟31、渗滤液收集井32组成，如图1所示。纵横向渗滤液收集盲沟交叉点设置渗滤液收集井32，渗滤液收集盲沟31内渗滤液收集管33连接至渗滤液收集井32，渗滤液通过渗滤液收集井内的提升泵或渗滤液导排管输送污水调节池，如图1、图6所示。本发明所述渗滤液收集盲沟由20~40mm级配碎石包裹HDPE渗滤液收集管33，碎石外包无纺土工布组成，如图6所示。本发明所述渗滤液收集管为HDPE穿孔管，管径大小及开孔率根据渗滤液水量大小确定。本发明所述渗滤液收集井32由DE1000 HDPE预制井，井底采用一定厚度的HDPE封板密封，井顶采用一定厚度HDPE预制膜盖35覆盖，如图6所示。
气体收集系统4：为了有效收集封场后污泥塘内污泥消化降解产生的气体，在渗滤液收集盲沟上设置气体收集系统，如图2、3所示。本发明所述气体收集系统由土工复合排水网41、气体收集盲沟42、气体导排管43、气体排放装置44组成，如图1所示。污泥塘内消化降解产生的气体通过土工复合排水网进入气体收集盲沟，最终通过气体导排管由气体排放装置排出，如图8所示。土工复合排水网需锚入污泥塘周边锚固沟9内，并预留一定的沉降变形拉伸量。本发明所述气体收集盲沟42由20~40mm级配碎石包裹HDPE气体收集管45，碎石外包无纺土工布组成，如图2所示。本发明所述气体收集管为HDPE穿孔管，管径大小及开孔率根据气体量大小确定。本发明所述气体导排管为HDPE实壁管，管径大小根据气体量大小确定。本发明所述气体排放装置由排气管46、气体止回阀47、无动力通风器48组成，排气管46底端通过变径两通连接气体导排管43，顶端安装排气阀和无动力通风器48，在无动力通风器48与排气管46连接处设置气体止回阀47，排气管周边均布防腐钢丝绳，排气管通过防腐钢丝绳49固定，防风牵拉破坏，如图8所示。
水平防渗层5：为了防止雨水及地表水进入污泥塘内，同时阻隔污泥塘内气体无组织进入周边空气中，在气体收集层上铺设水平防渗层。本发明所述水平防渗层为一层1.5mmLLDPE或HDPE土工膜51，土工膜锚入污泥塘周边锚固沟9内，并预留一定的沉降变形拉伸量，如图2、3所示。
雨水导排系统6：为了收集降雨深入污泥塘封场覆盖结构层上部覆盖支持土层中的雨水，在水平防渗层之上设置雨水导排系统。本发明所述雨水收集导排系统由土工复合排水网61、雨水收集盲沟62、雨水收集井63组层，如图1所示。土工复合排水网61，覆盖于防渗层之上，并在土工复合排水网上设置纵向、横向雨水收集盲沟，雨水收集盲沟内雨水收集管接入污泥塘内设置的雨水收集井，通过雨水导排管64或提升泵导入污泥塘周边排水明渠或排水沟65内，如图1、8示。本发明所述雨水收集盲沟由20~40mm级配碎石包裹雨水收集管66，碎石外包无纺土工布组成，如图4所示。本发明所述雨水收集管为HDPE穿孔管，管径大小及开孔滤根据雨水深入量确定。本发明所述雨水收集井由DE1000 HDPE预制井，井底采用一定厚度的HDPE封板密封，井顶采用2.0mm HDPE预制膜盖67覆盖，如图8所示。
覆盖支持土层7：支撑上部营养土，由厚度大于450mm压实粘土构成，土层渗透系数应大于1×10-4cm/s，如图2、3所示。
营养植被层8：为植被生长营养层，由厚度应大于150mm耕植土构成，土质材料应利于植被生长，如图2、3所示。
在所述污泥塘的周围设置检修道路10，并与外界道路连接。
本发明的主要实施过程如下：表层植被垃圾清理、污水抽排→修建锚固沟→安装铺设浮力层→铺设加筋层→安装铺设渗滤液收集导排系统→铺设气体收集层→铺设防渗层→安装铺设雨水收集层→铺设覆盖支持土层→营养植被层→植草绿化，生态修复。
污泥塘封场覆盖实施前，首先应清除污泥塘内的表层植被、垃圾，并对污泥塘内的表层上清液进行抽排，然后沿污泥塘周边修建施工便道及锚固沟。利用木夹板、钢板、螺栓将泡沫板连接整体，形成浮力层。在预定位置预埋渗滤液收集井、气体导排管、雨水收集井，雨水导排管后，铺设2层高强度加筋土工布。加筋土工布建议两幅为铺设单位（宽10m），在将土工布往污泥面拉伸的过程中进行两幅土工布的缝接，各铺设单位之间的缝接在污泥面上进行。先铺设纵向土工布，再铺设横向土工布。土工布锚固前，应使场内土工布尽量宽松，预留一定沉降变形拉伸量。在污泥塘中部铺设安装穿孔的HDPE渗滤液收集管，并与渗滤液收集井连接，沿渗滤液收集管铺设碎石，外包无纺土工布形成渗滤液收集盲沟。沿污泥塘周边铺设安装穿孔的HDPE气体收集管，并与气体导排管通过直角弯头连接；沿气体收集管铺设碎石，外包无纺土工布形成气体收集盲沟；在气体收集盲沟上铺设土工复合水网形成气体收集层，相邻土工网的横向搭接宽度不小于100mm，纵向末端的搭接宽度不小于150mm，土工复合排水网两端预留一定沉降变形拉伸量，并锚入锚固沟内。安装气体排放装置，并与预埋的气体导排管连接。铺设HDPE膜或LLDPE膜水平防渗层，防渗膜两端预留一定沉降变形拉伸量，并锚入锚固沟内。每幅防渗膜之间通过热熔焊接进行密封，搭接宽度不小于150mm，接缝处应尽可能避免产生折皱。在防渗膜上铺设土工复合排水网形成排水层，铺设要求同排气层。在污泥塘中部位置，土工复合排水网上铺设安装穿孔的HDPE雨水收集管，并与雨水收集井连接，沿雨水收集管铺设碎石，外包无纺土工布形成雨水收集盲沟。覆盖支持土层及营养土，并压实好。封场覆盖营养植被层的封场绿化应与周边景观相协调，并根据土层厚度、土壤性质、气候条件等进行植物配置。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种污泥塘场地原位生态修复系统的施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：A、首先清除污泥塘内的表层植被、垃圾，并对污泥塘内的表层上清液进行抽排，然后沿污泥塘周边修建施工便道及锚固沟；
B、利用木夹板、钢板、螺栓将泡沫板连接整体，形成浮力层；
C、在预定位置预埋渗滤液收集井、气体导排管、雨水收集井，雨水导排管后，在浮力层上铺设2层纵横向交叉布置的高强度加筋土工布，先铺设纵向土工布，再铺设横向土工布，形成加筋层，所述加筋层由300 ~400kN/m双层纵横向交叉布置的高强度加筋有纺土工布组成，加筋布锚入污泥塘周边设置的锚固沟内；
D、在污泥塘中部铺设安装穿孔的HDPE渗滤液收集管，并与渗滤液收集井连接，沿渗滤液收集管铺设碎石，外包无纺土工布形成渗滤液收集盲沟；
E、沿污泥塘周边铺设安装穿孔的HDPE气体收集管，并与气体导排管通过直角弯头连接；沿气体收集管铺设碎石，外包无纺土工布形成气体收集盲沟；在气体收集盲沟上铺设土工复合水网形成气体收集层，土工复合排水网两端锚入锚固沟内；
F、铺设HDPE膜或LLDPE膜水平防渗层，水平防渗层两端锚入锚固沟内；
G、在水平防渗层上铺设土工复合排水网形成排水层，在污泥塘中部位置，土工复合排水网上铺设安装穿孔的HDPE雨水收集管，并与雨水收集井连接，沿雨水收集管铺设碎石，外包无纺土工布形成雨水收集盲沟；
H、铺设覆盖支持土层及营养植被层，并压实。
2.根据权利要求1所述的一种污泥塘场地原位生态修复系统的施工方法，其特征在于：所述的浮力层由若干浮力板拼接形成整体，浮力板由20~ 40cm厚度聚乙烯泡沫板上下各设置一层1 ~3cm厚薄木板组成。
3.根据权利要求1所述的一种污泥塘场地原位生态修复系统的施工方法，其特征在于：所述水平防渗层为一层1.5mmLLDPE或HDPE土工膜，土工膜锚入污泥塘周边锚固沟内。
4.根据权利要求1所述的一种污泥塘场地原位生态修复系统的施工方法，其特征在于：覆盖支持土层由厚度大于450mm压实粘土构成，土层渗透系数应大于1×10-4cm/s。
5.根据权利要求1所述的一种污泥塘场地原位生态修复系统的施工方法，其特征在于：营养植被层为植被生长营养层，由厚度应大于150mm耕植土构成。
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