CN114277772A - 城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理方法及装置，包括管井、潜水泵、排水管，其特点是还包括井盖、吸气管、密封装置、井托；管井插在污泥库的污泥中直至污泥底部，管井由实壁井管与滤水井管构成，井盖装密封装置，对管井密封，井托装于管井与污泥底部，潜水泵装于管井内底部，并采用若干眼管井真空法城市污泥原位脱水固结处理装置，通过使用真空泵及吸气管对管井内吸真空，促使污泥库污泥中的水通过滤水管井外的滤网层渗水到井管底部，并通过潜水泵及排水管将渗入到井管底部的水排出，这样便就实现了污泥原位脱水固结处理。本发明具有装置和施工工艺方法简单，操作容易，使用安全，易于推广。

Description

城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理方法及装置

技术领域：

本发明属于环境保护和治理技术领域，特别涉及城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理方法及装置。

背景技术：

目前，污泥库(池)存储的污泥一般为城市污水处理厂的污泥，一般污泥库建造在污水处理厂内，也有的城市在固体垃圾填埋前压缩垃圾时会产生的垃圾挤出液，这样就近将污泥库建造在垃圾填埋场中。作为城市垃圾和污水处理过程中的副产品，这种污泥是包含水、泥沙、纤维、动植物残体及各种絮体、胶体、有机质、微生物、病菌、虫卵、重金属及各种无机盐等，属于复杂多相体构成。

这种干污泥中有机碳含量一般可达到45％左右；有机质含量80％左右，新鲜污泥的有机碳含量与有机质含量相对更高一些。污泥库中污泥经过一定时间的陈置后，会发生一定程度的降解，降解污泥的有机质含量明显降低。未降解的污泥具有较大的污染性，若无序排放，将成为危险的二次污染源。这些二次污染源通过大气、地下水、地表水和土壤等介质进入食物链，造成严重的生态风险，影响周围人们健康。

污泥库存储的污泥经过长时间的生化反应，以及大量的雨水进入，一般含水率超过90％(根据成都市某污泥库勘察资料，污泥含水量在200～760％之间，平均525％左右，密度分布范围在0.97～1.12g/cm³之间，平均1.03g/cm³左右)，表层及深部为软塑层，中部大部分为流塑层。而垃圾填埋场的污泥库一般位处低洼之地或核心区域，常常制约着污泥库容的使用，需要处理以恢复库容。对已形成的污泥库通常采用污泥清除，异地处置；或对已填埋污泥区域周边进行围堰加固，以保证污泥填埋区域稳定，以及将污泥搅拌固化后再次填埋等传统环境工程处理方法。但是，因污泥库中的污泥几乎成流塑状，很难通过机械挖掘的方式进行挖采，且取出的污泥异地处置，也常常因场地条件、二次污染等因素难以实现。

虽然，目前对城市污泥库中污泥原位脱水固结的处理方法进行许多的研究，如中国专利号为：ZL201210105625.5公开了“大面积城市生活污泥真空原位固结处理方法及装置”。它在污泥上部添加约半米厚工作垫层(中粗砂、荆芭层、土工布)，造成了较大的费用支出，也挤占了污泥库大量的有效使用空间，对最终污泥固结体增加了杂质成分，降低了污泥固结体的综合利用价值。同时也存在操作方面的不安全因素和隐患，如添加的工作层密度大于下部污泥层，大面积的漂浮于污泥上的工作层难以形成均匀的下压力，而工作层基本不具有抗弯、抗剪性能，且内部为松散的沙子，在工作层添加荷载不均及真空预压个别真空泵故障造成工作层向下的压力不均时，可能造成整体倾覆的风险。因而该方法也很难对污泥库中污泥原位脱水固结进行很好和有效处理。

因此，如何对大面积污泥池中污泥进行有效的原位脱水固结强化处理，以恢复污泥库的库容，延长使用周期，节约污泥处理成本，已是城市污泥处理遇到的普遍问题和急需解决的一大技术难题。

发明内容：

本发明的目的是解决城市污泥处理遇到的难题，提供一种具有施工工艺简单，操作容易，使用安全，易于推广的城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理方法及装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理装置，包括管井1、潜水泵2、排水管，其特征在于：还包括井盖3、排水管接头4、吸气管接头5、吸气管6、密封装置7、井托8；所述的管井插在污泥库的污泥中并直至污泥底部9，管井由实壁井管101与滤水井管102构成，实壁井管装于管井滤水管上，实壁井管大部分暴露在污泥库设定稳定污泥面10之上，仅有少部分埋在污泥库设定稳定污泥面之下；所述的井盖带有密封装置安装在实壁井管口，对管井密封；所述的井托装于管井与污泥底部；所述的潜水泵装于管井内底部，潜水泵的连接排水管，并用于从管井底部向外排水；其中：

所述的滤水管井外设有滤网层11；

所述的排水管接头、吸气管接头安装在密封井盖上，所述的排水管包含管井内排水管402与管井外排水管402，并用排水管接头连接为一体，吸气管接头用于连接吸气管及真空泵。

所述的实壁井管101大部分暴露在污泥库设定的稳定污泥面10之上，实壁井管的井口高出污泥面0.3—0.5m。

所述的管井的各节井管在通长竹片、铁丝及多层尼龙网的牢固缠绕绑扎下构成滤网层，并使整眼的管井具有了良好的整体性。

城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理方法，其特征在于：采用若干眼城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理装置，通过使用真空泵及吸气管对管井内吸真空，促使污泥库污泥中的水通过管井滤水管外的滤网层渗水到井管底部，并通过潜水泵及排水管将渗入到井管底部的水排出，这样便就实现了污泥原位脱水固结处理。

在处理污泥区域内按设计要求形成排水管、管井成井安装，并在管井内安装潜水泵，开泵抽水、开真空泵作业，维持抽水作业；具体施工步骤为：

步骤1、沿污泥库周边铺设排水管；

步骤2、施工管井；

步骤3、管井内安装潜水泵，安装带密封装置的管井盖；

步骤4、潜水泵调试抽水，管井通过管井盖的吸气管接头及吸气管11连接真空泵，并进行吸真空调试；

步骤5、根据设计方案施工、安装管井、真空泵，真空泵作业，管井抽水；

步骤6、监测和检测，判断污泥固结状况是否满足设计要求；

步骤7、如果尚未达到，可继续步骤5直至污泥处理指标达到设计要求。

在所述的污泥固结处理期间，随着污泥面逐渐下降，随时倾倒污泥入库；管井自动调节污泥倾倒入库时污泥涌动产生的管井上部位移。

所述的管井的底部固定，管井上部能够在有一定范围内摆动，并且能够自动向中心调整。

本发明与现有技术比较，其实质性特点和显著效果：

本发明的装置和施工工艺方法简单，操作容易，使用安全，易于推广，并且具有一下特点：

1、管井工作时潜水泵处于管井底部，潜水泵以上为无水状态，管井井管在通长竹片、铁丝及多层尼龙网的牢固缠绕绑扎下，具有了良好的完整性。

2、管井工作时，中空无水的管井，可作为污泥库排气孔，及时排出污泥降解产生的气体，开放体系更加有利于污泥处理过程中的安全。

3、除管井自身材料外，无其他添加物，既克服了现有技术挤占库区有效空间及大量物资投入的弊端，又为最终污泥固结体(有机碳含量约45％左右；有机质含量80％左右)的综合利用创造了理想的条件。

4、具有良好的经济性，节约成本应该≮20％。有理于污泥固结体的综合利用。

5、管井工作期间，管井内部无水，兼具了真空抽吸与压力排水的双重功能。

6、使用的真空泵只抽空气，不抽水，任何类型的真空泵都可使用，可选择性更强。

本发明是不同于现有对污泥库中污泥原位脱水固结强化处理的新方法，可以恢复污泥库的库容，延长使用周期，节约污泥处理的成本。解决了城市污泥处理遇到的长期的技术难题。

本发明应用范围可以扩大，不仅仅是污泥库的处理，而且还可以用于软土地基和海底淤泥的填海造陆的吹填区排水固结。

附图说明：

图1是城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理安装示意图。

图2是管井密封井盖示意图。

图中：管井1、潜水泵2、井盖3、排水管接头4、吸气管接头5、吸气管6、密封装置7、井托8、污泥中并直至污泥底部9，实壁井管101、滤水井管102、污泥面10、滤网层11、内排水管402、管井外排水管402、潜水泵密封穿电缆线12、管井内水位13。

具体实施方式：

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理装置

如图1-2所示，本发明的城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理装置，包括管井1、潜水泵2、排水管，井盖3、排水管接头4、吸气管接头5、吸气管6、密封装置7、井托8；所述的管井插在污泥库的污泥中并直至污泥底部9，管井由实壁井管101与滤水井管102构成，实壁井管装于管井滤水管上，实壁井管大部分暴露在污泥库设定稳定污泥面10之上，仅有少部分埋在污泥库设定稳定污泥面之下；所述的井盖带有密封装置安装在实壁井管口，对管井密封；所述的井托装于管井与污泥底部；所述的潜水泵装于管井内底部，潜水泵的连接排水管，并用于从管井底部向外排水；其中：

所述的滤水管井外设有滤网层11。

所述的排水管接头、吸气管接头安装在密封井盖上，所述的排水管包含管井内排水管402与管井外排水管402，并用排水管接头连接为一体，吸气管接头用于连接吸气管及真空泵。

所述的实壁井管101大部分暴露在污泥库设定的稳定污泥面10之上，实壁井管的井口高出污泥面0.3—0.5m。

所述的管井的各节井管在通长竹片、铁丝及多层尼龙网的牢固缠绕绑扎下构成滤网层，并使整眼的管井具有了良好的整体性。

城市生活污泥大口径真空管井原位固结施工和处理方法

本发明的城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理方法，采用若干眼上述城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理装置，通过使用真空泵及吸气管对管井内吸真空，促使污泥库污泥中的水通过管井滤水管外的滤网层渗水到井管底部，并通过潜水泵及排水管将渗入到井管底部的水排出，这样便就实现了污泥原位脱水固结处理。

在处理污泥区域内按设计要求形成排水管、管井成井安装，并在管井内安装潜水泵，开泵抽水、开真空泵作业，维持抽水作业；具体施工步骤为：

步骤1、沿污泥库周边铺设排水管；

步骤2、施工管井；

步骤3、管井内安装潜水泵，安装带密封装置的管井盖；

步骤4、潜水泵调试抽水，管井通过管井盖的吸气管接头及吸气管11连接真空泵，并进行吸真空调试；

步骤5、根据设计方案施工、安装管井、真空泵，真空泵作业，管井抽水；

步骤6、监测和检测，判断污泥固结状况是否满足设计要求；

步骤7、如果尚未达到，可继续步骤5直至污泥处理指标达到设计要求。

以下为优选的技术方案

上述步骤1中，沿污泥库周边布设排水总管，以φ160mm—φ200mm钢管为宜，安装与潜水泵、排水管配套的单向阀连接管。

上述步骤2中，施工安装管井是重点工序，单个管井与真空泵组合施工安装需要做到以下几点：

污泥面上施工管井需要使用移动水上作业平台，可采用多个空油桶联结制作，使用卷扬机拉动移位。

污泥为流塑、软塑状态，管井成孔可采用冲孔方法，成孔直径φ450mm左右。对于非流塑状态的污泥也可采用机械成孔方式进行，孔径适当增大到φ600mm左右，下入井管时可以考虑无砂井管外均匀包裹一层薄砂袋同步成井。

滤水井管采用水泥砾石的滤水井管、或带滤水孔的滤水井管，管外径φ400mm左右，管内径φ300mm左右；配备满足要求的滤水井管壁厚，即：控制管井总重量大于污泥对管井排开污泥体积产生的总浮力，并有一定的安全系数。管井上部1米左右井管为实壁井管，并在井管外套装橡胶套(或缠绕多层密封胶带)以防漏气。

下入井管时要有井托，井管自下而上通长加竹片绑扎牢固；自底(包含井托底部)至顶外包120目左右尼龙纱网多层并绑扎牢固。管井井口高出污泥面0.3—0.5m。

上述步骤3、管井内安装潜水泵，安装密封井盖。

(1)下入配套完备的潜水泵至管井底。

(2)安装管井密封井盖，潜水泵电缆线12穿过井盖穿线管时需要在电缆外套装合适的橡胶套，以达到密封效果。

(3)连接潜水泵电源、连接潜水泵排水管至排水总管。

(4)上述步骤4：管井潜水泵调试抽水，管井连接真空泵调试。

(5)潜水泵出水量需要略大于管井进水量，保证工作时管井内水位管井内水位13不高于潜水泵(可选择潜水泵工作时不间断抽水，也可选择加装水位自动控制装置)，以确保管井内获得最大的渗水压力。

(6)上述步骤5、根据设计方案施工、安装管井、真空泵，真空泵作业，管井抽水。根据现场试验、污泥库日常入库污泥量及相关要求，确定管井间距、数量、布井方式及真空泵、潜水泵的规格型号。

(7)管井的安装按照步骤2方式，其中控制实壁井管底部进入稳定污泥面即可；管井一般正方形或正三角形布置即可；根据实际情况，真空泵可连接带动一口管井，也可连接多口管井。

(8)排水作业时，施工管理人员应该不间断值班，出现问题及时处理。排水作业也可以根据实际情况间歇性进行，满足污泥入库量与脱水固结产生的库容基本平衡即可。脱水固结处理过程在这种动态平衡中长期进行，直到整个污泥库污泥全部达到设计固结标准。

(9)上述步骤6中，通过过程监测和工后检测手段，分析污泥处理前后物理力学指标变化，判断是否满足设计要求。其中监测内容包括但不限于地表沉降观测、土体水平位移观测(测斜管)、孔隙水压力测试、分层沉降测试；检测内容包括但不限于钻孔取土室内试验、静力触探试验、十字板剪切试验。设计要求一般结合污泥处理工程目的和场地恢复使用要求，包括但不限于处理后污泥强度指标、稳定性控制要求以及污泥沉降量要求。

(10)上述步骤6中，如果尚未达到设计要求，可继续步骤5作业。

由于并各节井管在通长竹片、铁丝及多层尼龙网的牢固缠绕绑扎下构成滤网层，并使整眼的管井具有了良好的整体性；因而，管井如同锚固于污泥库底部的船只一样，底部固定，管井上部可有一定范围的摆动，且能够自动向中心调整。因此，在污泥固结处理期间，随着污泥面逐渐下降，可随时倾倒污泥入库，管井可自动调节污泥倾倒入库时污泥涌动产生的管井上部位移。

根据需要，设备更适合长期留置，间歇性作业，直到整个污泥库污泥成为符合要求的固结体。

Claims (7)

1.一种城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理装置，包括管井(1)、潜水泵(2)、排水管，其特征在于：还包括井盖(3)、排水管接头(4)、吸气管接头(5)、吸气管(6)、密封装置(7)、井托(8)；所述的管井插在污泥库的污泥中并直至污泥底部(9)，管井由实壁井管(101)与滤水井管(102)构成，实壁井管装于管井滤水管上，实壁井管大部分暴露在污泥库设定稳定污泥面(10)之上，仅有少部分埋在污泥库设定稳定污泥面之下；所述的井盖带有密封装置安装在实壁井管口，对管井密封；所述的井托装于管井与污泥底部；所述的潜水泵装于管井内底部，潜水泵的连接排水管，并用于从管井底部向外排水；其中：

所述的滤水管井外设有滤网层(11)；

所述的排水管接头、吸气管接头安装在密封井盖上，所述的排水管包含管井内排水管(402)与管井外排水管(402)，并用排水管接头连接为一体，吸气管接头用于连接吸气管及真空泵。

2.根据权利要求1所述的一种城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理装置，其特征在于：所述的实壁井管(101)大部分暴露在污泥库设定的稳定污泥面(10)之上，实壁井管的井口高出污泥面0.3—0.5m。

3.根据权利要求1所述的一种城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理装置，其特征在于：所述的管井的各节井管在通长竹片、铁丝及多层尼龙网的牢固缠绕绑扎下构成滤网层，并使整眼的管井具有了良好的整体性。

4.一种城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理方法，其特征在于：采用若干眼城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理装置，通过使用真空泵及吸气管对管井内吸真空，促使污泥库污泥中的水通过管井滤水管外的滤网层渗水到井管底部，并通过潜水泵及排水管将渗入到井管底部的水排出，这样便就实现了污泥原位脱水固结处理。

5.根据权利要求4所述的一种城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理方法，其特征在于：在处理污泥区域内按设计要求形成排水管、管井成井安装，并在管井内安装潜水泵，开泵抽水、开真空泵作业，维持抽水作业；具体施工步骤为：

步骤1、沿污泥库周边铺设排水管；

步骤2、施工管井；

步骤3、管井内安装潜水泵，安装带密封装置的管井盖；

步骤4、潜水泵调试抽水，管井通过管井盖的吸气管接头及吸气管11连接真空泵，并进行吸真空调试；

步骤5、根据设计方案施工、安装管井、真空泵，真空泵作业，管井抽水；

步骤6、监测和检测，判断污泥固结状况是否满足设计要求；

步骤7、如果尚未达到，可继续步骤5直至污泥处理指标达到设计要求。

6.根据权利要求4所述的一种城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理方法，其特征在于：在所述的污泥固结处理期间，随着污泥面逐渐下降，随时倾倒污泥入库；管井自动调节污泥倾倒入库时污泥涌动产生的管井上部位。

7.根据权利要求4所述的一种城市生活污泥大口径真空管井原位固结处理方法，其特征在于：所述的管井的底部固定，管井上部能够在有一定范围内摆动，并且能够自动向中心调整。

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