CN112620294B - 一种脱水污泥的填埋处置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱水污泥的填埋处置方法，包括以下步骤：S1、将含水率≤60％的脱水污泥按照30cm～60cm的初始厚度摊铺于污泥填埋区，碾压平整后得污泥层；S2、在污泥层上铺设强化层，强化层由炉渣、粗砂和碎石中的一种或多种构成，重复碾压，使污泥层厚度降至初始厚度的50％以下，得压实污泥层和压实强化层，碾压过程中压实设备施加于受压面平均压强为35KPa～55KPa；S3、在压实强化层上铺设土工布；S4、重复步骤S1至步骤S3直到堆体达预设高度，即完成填埋处理得到污泥填埋堆体。本发明方法能有效提高脱水污泥填埋密实度，增加污泥层级间的摩擦系数和滤水导排性，进而显著提高污泥填埋堆体的安全稳定性。

Description

一种脱水污泥的填埋处置方法

技术领域

本发明属于污泥填埋技术领域，涉及市政污水厂污泥处置方法，具体涉及一种脱水污泥的填埋处置方法。

背景技术

我国目前城镇污水处理厂2000多座，年污水处理量达456亿立方米，年排含水80％污泥约3200万吨。随着国民经济的发展和人们生活水平的不断提高，年排泥量还以10％左右在递增。由于污泥中含有大量的重金属物质、病原菌等有毒有害物质，如得不到安全、环保的处理和处置，对城市市容环境和城市安全造成了极大的危害和隐患。

目前，我国虽已投入了一定的资金对污泥处理处置技术进行研究与开发，并在污泥处理处置技术领域也取得了一定的科技成果，但由于污泥处理处置技术种类繁多，技术参差不齐，尚未有统一的标准来指导污泥处理处置技术，因而出现了技术上选取偏差，成本加大，更有甚者造成了环境二次污染。再则，由于污泥处理处置技术市场还刚起步，尚处在无序的市场竞争阶段，很多真正较好的污泥处理处置技术不能及时有效地转化和推广，致使多数污泥处理技术不能在根本上解决问题。同时，由于目前对污泥处理处置技术的科研成果管理松散、尚不规范也极大地影响了先进的、成熟的污泥处理处置技术有效应用和推广，间接导致了偏差和盲从性。

我国关于污泥处理处置的方针是：“减量化、稳定化、无害化”，并体现节能减排资源化和循环经济的原则。国家对城镇污水处理终端污泥处置，是有明确要求的。1.污泥不能投海，污泥投海是指将终端污泥直接投弃在海洋中，利用海洋的自净与稀释处置污泥。早在1988年时，美国便禁止污泥向大海倾投，而1998年12月31日欧盟也作了类似的规定，并建议成员国逐步减少污泥水体消纳量，并与1998年底停止污泥投海行动。因此污泥海洋倾倒已受到越来越多的反对。2.污泥不能农用，污泥“土地利用”与“污泥农用”应予严格区别，国家公布的技术导则有明文警示：①污泥农用的产品将直接和人类的食物链发生关系，而目前国内对污泥农用的风险性研究还不够深入，重金属从土壤到农作物的迁移和重金属、氮、磷在土壤中的迁移，可供研究数据还不充分，这些数据通常是基于短期(1-3年)的实验获得，而长期(10年以上)的田间实验数据尚为缺乏；②对污泥农用的周围相关暴露人群的消费资料，可用数据几乎为零；③污泥农用还未建立相应的规范和政策。有资料显示，目前我国的污泥农用比例约44.8％，是当前处置的主要方式之一，污泥农用存在很大的隐患和风险。

目前，我国多数的市政污泥处理的方法还是对污泥进行脱水后最终填埋处置，进入填埋场进行填埋的污泥含水率需≤60％，但满足该含水率的污泥在填埋作业中仍然存在较多困难，以板框压滤脱水污泥为例，将含水率为80％～85％的市政污泥经热水解，中温或高温厌氧消化，板框压滤后得到含水率低于60％的脱水污泥，目前常用的处理方式主要是自然堆填或与垃圾混填。板框脱水污泥外观形态呈片状，自然堆填的密度非常低，堆体空隙很大，所以自然堆填的稳定性非常差。虽然刚刚产出的脱水污泥是干燥的，但是遇到下雨的天气，脱水污泥将会大量吸水，极易被“浆化”，甚至会发生自然流动，更有甚导致污泥堆体失稳，存在冲塌污泥填埋区安全围挡的风险，对整个垃圾堆体的稳定性造成非常严重的安全隐患。将板框污泥与生活垃圾混填，需满足相关标准规定的混填时脱水污泥与生活垃圾的质量比≤8％，并且实际施工困难导致现场会引发很多问题：因污泥遇水可塑，生活垃圾含水率约为55％～60％，在堆填前期垃圾自由水经物化反应渗滤液会渗出很多，混填作业会导致脱水污泥吸水膨胀，重型压实设备和挖掘机在混填堆体上行驶作业时易打滑或下陷，存在很大的安全隐患，且污泥吸水饱和后对垃圾污泥混填堆体的稳定性带来了负面影响。并且作业时如果遇到降雨，脱水污泥一旦与水接触表面将会变成“沼泽”一般，作业人员不能正常在污泥填埋区行走，无法按照环保的要求对污泥填埋区域进行膜覆盖，对环境的影响非常之大。由此脱水污泥填埋在垃圾填埋场一直是一个技术瓶颈问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种有效提高脱水污泥填埋密实度，减少污泥填埋所占库容，并增加污泥层级间的摩擦系数和滤水导排性能，进而显著提高污泥填埋堆体安全稳定性的脱水污泥的填埋处置方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种脱水污泥的填埋处置方法，包括以下步骤：

S1、将含水率≤60％的脱水污泥按照30cm～60cm的初始厚度摊铺于污泥填埋区，碾压平整后得污泥层；

S2、在所述污泥层上铺设强化层，所述强化层由炉渣、粗砂和碎石中的一种或多种构成，重复碾压，使所述污泥层厚度降至初始厚度的50％以下，得压实污泥层和压实强化层，碾压过程中压实设备施加于受压面的平均压强为35KPa～55KPa；

S3、在所述压实强化层上铺设土工布；

S4、重复步骤S1至步骤S3直到堆体达预设高度，即完成填埋处理得到污泥填埋堆体。

上述脱水污泥的填埋处置方法，优选的，步骤S3中，还包括在所述土工布表面喷洒生物除臭剂。

上述脱水污泥的填埋处置方法，优选的，所述生物除臭剂按1∶50～200的质量比兑水稀释，稀释后的生物除臭剂按所述脱水污泥0.3％～0.5％的质量百分比进行喷洒。

上述脱水污泥的填埋处置方法，优选的，步骤S1、步骤S2中，在满足碾压过程中压实设备施加于受压面的平均压强为35KPa～55KPa的前提下，所述碾压采用整机重量为6吨～10吨、履带宽度为30cm～50cm，履带接地区段长度为220cm～260cm的挖掘机进行，所述重复碾压的次数为2次～3次。

上述脱水污泥的填埋处置方法，优选的，所述强化层的铺设厚度为3cm～5cm。

上述脱水污泥的填埋处置方法，优选的，所述脱水污泥为板框脱水污泥。

上述脱水污泥的填埋处置方法，优选的，所述污泥填埋堆体中布设有导排水系统，用于导排污泥填埋堆体中渗出的污水。

上述脱水污泥的填埋处置方法，优选的，所述污泥填埋堆体从下至上依次由所述压实污泥层、压实强化层和土工布循环排布构成，所述污泥填埋堆体下方为污泥填埋区底部，所述污泥填埋区底部填埋有生活垃圾或含水率≤60％的脱水污泥；所述导排水系统包括多个竖井和至少一条盲沟导排管，所述竖井间隔布置于所述污泥填埋堆体中，所述竖井的底端伸入所述污泥填埋区底部，所述盲沟导排管预先布置于所述污泥填埋区底部，所述竖井底端的水平高度高于所述盲沟导排管的水平高度。

上述脱水污泥的填埋处置方法，优选的，所述污泥填埋堆体的横截面积为500m²～1000m²，所述污泥填埋堆体的高度为5m～10m，所述竖井均匀间隔布置于所述污泥填埋堆体中，间距为10m～20m，所述盲沟导排管的数量为多条时，每隔50m～60m布设一条。

上述脱水污泥的填埋处置方法，优选的，所述脱水污泥的填埋处置过程中，当临时停工时，需在填埋堆体表面覆盖HDPE膜；当填埋处理完成后，需在所述污泥填埋堆体表面覆盖HDPE膜。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明脱水污泥的填埋处置方法，提高了污泥填埋后的密实度，不但有效减少了污泥填埋所占库容，节省国家土地资源，同时增加了污泥层级间的摩擦系数和滤水导排性能，进而大大提高了污泥填埋堆体的安全稳定性。填埋过程中，当脱水污泥摊铺的初始厚度过大或压实设备对污泥面造成的平均压强过大时压实设备会陷入污泥中，当脱水污泥摊铺的初始厚度过小时污泥从压实设备及其接触面向外挤开难以进行压实，本发明设置污泥摊铺初始厚度为30cm～60cm，压实过程中压实设备施加于受压面的平均压强为35KPa～55KPa，可以保障压实顺利进行并达到较好的压实效果。本发明中的强化层可以增加污泥层表面的承载力和吸水性，当压实过程中突遇降雨或污泥偏软时可以防止压实设备打滑、下陷或黏附污泥；强化层有较好的粗糙度，能增大污泥层间的摩擦系数进而增大污泥层级之间的横向剪切力，提高污泥填埋堆体的稳定性；值得注意的是由炉渣、粗砂和碎石中的一种或多种构成强化层存在较多孔隙，有较好的滤水导排功能和透气性，可以将污泥层渗出的污水汇集后进行横向导排，还可作为污泥填埋堆体中生物除臭的最佳生物活性载体。

(2)本发明方法在土工布表面喷洒生物除臭剂，强化层与土工布结合作为该生物除臭剂的载体，生物除臭剂可有效分解脱水污泥中产生的氨气等臭味分子，从而达到除臭的目的。由于炉渣、粗砂、碎石和土工布都有较好的透气性和滤水导排性，可以为微生物营造一个稳定湿润的生长繁殖环境，尤其具有蜂窝状结构的炉渣比表面积较大，更有利于微生物进行附着繁殖，当生物除臭剂喷洒于土工布表面后会随着时间的推移缓慢渗入土工布和强化层内，臭味分子由下往上挥发逸散时，微生物可利用部分臭味分子作为自身营养物进行增殖，从而有效去除臭味分子。并且炉渣为垃圾焚烧后的废物，运用到脱水污泥填埋处理中，达到了以废治废的目的，提高了综合处置质量。

(3)本发明方法中经压实后的脱水污泥层压实密度大，渗透系数低，辅以膜覆盖工艺，即使遇到连续下雨的天气，雨水可以从压实后的污泥填埋堆体表面及时导排，不会被污泥吸收，污泥填埋堆体稳定性能够得到保障，环境风险也可以最大程度的降至最低。

(4)本发明脱水污泥的填埋处置方法，通过压实污泥层间的强化层和土工布的横向导排，结合竖井和盲沟导排管将污泥填埋堆体中渗出的污水导排至污水收集池，再结合膜覆盖污泥填埋堆体，达到了雨污分流的良好效果，避免了污染环境的风险。

附图说明

图1为本发明实施例1中污泥填埋堆体及导排水系统的局部剖面示意图。

图例说明：1、污泥填埋区底部；2、压实污泥层；3、压实强化层；4、土工布；5、盲沟导排管；6、竖井。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。

实施例1

一种脱水污泥的填埋处置方法，包括以下步骤：

S1、将含水率≤60％的脱水污泥运输至污泥填埋区，按照50cm的初始厚度摊铺(整平、捣碎)，碾压平整后得污泥层；

S2、在污泥层上铺设一层5cm厚的炉渣作为强化层，重复碾压使污泥层厚度降至初始厚度的50％以下，得如图1所示的压实污泥层2和压实强化层3，碾压过程中压实设备施加于受压面的平均压强为42KPa，具体采用整机重量为8吨，履带宽度为40cm，履带接地区段长度为235cm的挖掘机进行，重复碾压3次；

S3、在压实强化层3上铺设土工布4，规格为150g/cm²，表面粗糙，具有透水透气性；在土工布4表面喷洒生物除臭剂(市购，厂家：湖南普泰尔环境股份有限公司，规格：原液为20L/桶)，所述生物除臭剂按1∶100的质量比兑水稀释，稀释后的生物除臭剂按脱水污泥0.3％的质量百分比进行喷洒。

S4、重复步骤S1至步骤S3直到堆体达预设高度，即完成填埋处理得到污泥填埋堆体，本实施例中预设高度为10m。

本实施例中，脱水污泥为板框脱水污泥，是将含水率为80％～85％的市政污泥经热水解、中温或高温厌氧消化、板框压滤脱水后得到的含水率≤60％的脱水污泥。

图1为本发明实施例1中污泥填埋堆体及导排水系统的局部剖面示意图，如图1所示，本实施例中，污泥填埋堆体布设有导排水系统，用于导排污泥填埋堆体中渗出的污水。污泥填埋堆体从下至上依次由压实污泥层2、压实强化层3和土工布4循环排布构成，污泥填埋堆体下方为污泥填埋区底部1，污泥填埋区底部1中填埋有生活垃圾；导排水系统包括多个竖井6和至少一条盲沟导排管5，竖井6间隔布置于污泥填埋堆体中，竖井6的底端伸入污泥填埋区底部1，盲沟导排管5预先布置于污泥填埋区底部1，竖井6底端的水平高度高于盲沟导排管5的水平高度。污泥填埋堆体中的污水主要从压实污泥层2渗入压实强化层3和土工布层，由压实强化层3和土工布4横向导排到竖井6中，然后从竖井6中流入污泥填埋区底部1，再通过渗滤作用进入盲沟导排管5，最终由盲沟导排管5导入污水收集池。

本实施例中，污泥填埋堆体的横截面积为500m²，污泥填埋堆体的高度为5m，竖井6均匀间隔布置于污泥填埋堆体中，间距为20m，盲沟导排管5的数量为多条时，每隔50m布设一条。

本实施例中，脱水污泥的填埋处置过程中，当临时停工时，需在填埋堆体表面覆盖厚度为0.5mm的HDPE膜；当填埋处理完成后，需在污泥填埋堆体表面覆盖厚度为2.0mm的HDPE膜。本实施例采用导排水系统与膜覆盖结合达到了雨污分流的良好效果，避免了污染环境的风险。

本实施例中，压实污泥层2中污泥的压实密度达900kg/m³，渗透系数达9.9×10^{- 5}cm/s，即使连续下雨，作业人员也可以在作业现场正常行走实施膜覆盖。

本实施例以板框脱水污泥为例，在湖南某垃圾填埋场开展现场试验得出了较为理想的结论，发明人对国内大型垃圾填埋场进行了考察，均没有发现有相同案例和技术。

本实施例的填埋处置方式有如下优点：其一，通过分层填筑碾压工艺，大大减少了污泥库容，延长了填埋场的使用年限；其二，将分层碾压与炉渣和土工布结合，使得板框污泥压实密度大大增加，使板框污泥堆体成为一个整体，渗透系数大大降低，表层和外来水很难渗入到污泥堆体内，保障了板框污泥堆体的稳定；其三，不与生活垃圾混填有效的避免了垃圾渗滤液进入污泥堆体中，保障了堆体的安全和稳定。

相比之下，板框脱水污泥按以往的方式与生活垃圾进行混合填埋，需满足脱水污泥与生活垃圾的质量百分比≤8％的规定，单个填埋单元处理脱水污泥量有限，且生活垃圾与脱水污泥混合填埋还存在以下缺点：1、生活垃圾本身含水约55％～60％，且经发酵后的水被脱水污泥吸收会导致污泥膨胀，影响整个堆体的稳定性；2、污泥与生活垃圾兼容性不好，直接影响了堆体的压实效果，导致整个堆体不稳；3、垃圾中的大量水分被污泥吸收，影响了垃圾渗滤液导排和收集；4、设备在混填堆体边坡上作业易出现打滑或下陷，对现场操作带来不利影响。污泥直接堆填(即自然堆填)，因板框污泥之间存在空隙，且如遇降雨会吸水膨胀，对整个堆体的安全存在很大的隐患，且大体积堆填，如周边未进行加固处理，很容易发生坍塌和位移，影响整个填埋场的安全。

实施例2：

(1)污泥填埋堆体的稳定性试验：

本实施例选择湖南某地填埋场开展脱水污泥填埋堆体的稳定性评估，所使用的脱水污泥与实施例1的相同。选取两块面积约为100m²的填埋区域(单元A和单元B)，每天分别处理板框脱水污泥60吨，连续处理15天，单元A和单元B分别处理脱水污泥900吨(脱水污泥密度按1g/cm³计算)。单元A的脱水污泥按照实施例1的填埋处置方法进行填埋，单元B的脱水污泥按照传统方式进行直接堆填，单元B在填埋过程中，每天用喷药设备对填埋作业区域喷洒2次生物除臭剂，所用的生物除臭剂及每日的总用量与单元A相同。单元A和单元B在作业过程中都采取早揭晚盖的方式进行，即早上揭开覆盖膜施工，下班时用膜覆盖堆体，现场观察堆体稳定性情况如表1所示：

表1-不同填埋处置方法对脱水污泥填埋堆体稳定性的影响

由表1可知，按照实施例1的填埋处置方法分层填筑的污泥填埋堆体比直接堆填的堆体明显更安全稳定。

(2)污泥填埋堆体的除臭效果测试：

对本实施例单元A和单元B的填埋堆体进行除臭测试，由于单元A的污泥填埋堆体在分层填筑过程中已经按照实施例1的工艺采取了除臭措施，单元B在填埋过程中也采取了一定的除臭措施，在第15天单元A和单元B的污泥堆体填埋完成后即可开展除臭效果测试。

主要是通过检测氨气、硫化氢和臭气的浓度来进行除臭效果评估。氨气采用纳氏试剂分光光度法检测，硫化氢采用亚甲基蓝分光光度法检测，臭气浓度采用三点比较式臭袋法检测。分别掀起单元A和单元B填埋堆体的覆盖膜，对覆盖膜下堆体表面的气体进行检测，同时用相同的方法检测附近空旷地段地表区域的空气做空白对照(该地段已做了相同的覆膜处理)，检测结果如表2所示：

表2-不同填埋处置方法对脱水污泥填埋堆体除臭效果的影响

	氨气(mg/m<sup>3</sup>)	硫化氢(mg/m<sup>3</sup>)	臭气浓度(mg/m<sup>3</sup>)
				空白对照	0.05	0.08	50
单元A	0.77	0.112	410
				单元B	2.12	1.46	1080

由表2可知，单元A污泥填埋堆体覆膜下的氨气、硫化氢和臭气的浓度均比单元B的低，其中，单元A污泥填埋堆体覆膜下的氨气浓度、硫化氢浓度和臭气浓度分别是单元B的36％、7.7％、38％，说明本发明实施例1的脱水污泥的填埋处理方法的除臭效果显著优于直接堆填，分析原因，主要应归功于分层填筑、强化层、土工布与生物除臭剂的协同功效，尤其强化层采用具有蜂窝结构的炉渣，结合土工布，形成透气、湿润的优良生物活性载体，使生物除臭剂的微生物能够在其间繁殖增长，这些微生物在繁殖过程中可以将氨气、臭气等作为营养物质不断吸收、分解，通过生化反应达到了良好的环境除臭效果。

对比例1

一种脱水污泥的填埋处置方法，与实施例1中的填埋处置方法基本相同，区别仅在于：本对比例中脱水污泥摊铺的初始厚度为25cm。在实际填埋作业中，当脱水污泥的摊铺初始厚度为25cm时，碾压时挖掘机压在脱水污泥面上出现挤带现象，即污泥沿着履带两侧向外排开，污泥难以压实，由于脱水污泥铺设太薄，增加设备和人员的工作量，导致工作效率低下，且挖掘机履带易出现带泥、打滑现象，影响现场的形象和气味控制。

对比例2

一种脱水污泥的填埋处置方法，与实施例1中的填埋处置方法基本相同，区别仅在于：本对比例中脱水污泥摊铺的初始厚度为80cm。在实际填埋作业中，当脱水污泥摊铺的初始厚度为80cm时，碾压时挖掘机的某些部位易陷入脱水污泥中，污泥压实需大大增加重复碾压次数，至少需重复8次～10次，甚至更多，设备能耗高，且挖掘机每次碾压完成后，劳务人员需将挖掘机机身进行清理，增加了大量的人力物力，低效耗能。

对比例3：

一种脱水污泥的填埋处置方法，与实施例1中的填埋处置方法基本相同，区别仅在于：本对比例碾压过程中压实设备施加于受压面的平均压强为63kPa，在实际填埋作业中，采用整机重量为12吨，履带宽度为40cm，履带接地区段长度为235cm的挖掘机进行碾压，设备会陷入脱水污泥中，难以进行压实作业，且设备机身会带泥，导致现场环境脏乱差，增加了人力物力的投入效率低下。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种脱水污泥的填埋处置方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将含水率≤60%的脱水污泥按照30cm～60cm的初始厚度摊铺于污泥填埋区，碾压平整后得污泥层；

S2、在所述污泥层上铺设强化层，所述强化层由炉渣、粗砂和碎石中的一种或多种构成，重复碾压，使所述污泥层厚度降至初始厚度的50%以下，得压实污泥层（2）和压实强化层（3），碾压过程中压实设备施加于受压面的平均压强为35KPa～55KPa；

S3、在所述压实强化层（3）上铺设土工布（4），所述土工布（4）表面喷洒生物除臭剂；

S4、重复步骤S1至步骤S3直到堆体达预设高度，即完成填埋处理得到污泥填埋堆体；

步骤S1、步骤S2中，所述碾压采用整机重量为6吨～10吨、履带宽度为30cm～50cm，履带接地区段长度为220cm～260cm的挖掘机进行，所述重复碾压的次数为2次～3次；

所述污泥填埋堆体中布设有导排水系统，用于导排污泥填埋堆体中渗出的污水，所述污泥填埋堆体从下至上依次由所述压实污泥层（2）、压实强化层（3）和土工布（4）循环排布构成，所述污泥填埋堆体下方为污泥填埋区底部（1），所述污泥填埋区底部（1）中填埋有生活垃圾或含水率≤60％的脱水污泥；所述导排水系统包括多个竖井（6）和至少一条盲沟导排管（5），所述竖井（6）间隔布置于所述污泥填埋堆体中，所述竖井（6）的底端伸入所述污泥填埋区底部（1），所述盲沟导排管（5）预先布置于所述污泥填埋区底部（1），所述竖井（6）底端的水平高度高于所述盲沟导排管（5）的水平高度。

2.根据权利要求1所述的脱水污泥的填埋处置方法，其特征在于，所述生物除臭剂按1∶50～200的质量比兑水稀释，稀释后的生物除臭剂按所述脱水污泥0.3%～0.5％的质量百分比进行喷洒。

3.根据权利要求1所述的脱水污泥的填埋处置方法，其特征在于，所述强化层的铺设厚度为3cm～5cm。

4.根据权利要求1～3任一项所述的脱水污泥的填埋处置方法，其特征在于，所述脱水污泥为板框脱水污泥。

5.根据权利要求1～3任一项所述的脱水污泥的填埋处置方法，其特征在于，所述污泥填埋堆体的横截面积为500m²～1000m²，所述污泥填埋堆体的高度为5m～10m，所述竖井（6）均匀间隔布置于所述污泥填埋堆体中，间距为10m～20m，所述盲沟导排管（5）的数量为多条时，每隔50m～60m布设一条。

6.根据权利要求1～3任一项所述的脱水污泥的填埋处置方法，其特征在于，所述脱水污泥的填埋处置过程中，当临时停工时，需在填埋堆体表面覆盖HDPE膜；当填埋处理完成后，需在所述污泥填埋堆体表面覆盖HDPE膜。

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