污泥重金属处置方案-干化固化稳定

1、污泥固化施工方案1.1 固化目标根据城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质（GB/T 23485-2009）规定的污泥填埋基本指标及生活垃圾填埋污染控制标准（GB16889-2008）相关规定，同时考虑到施工期间需要承受原位固化搅拌器等大型设备，污泥在经过28 d固化龄期后需达到的指标如下表所示：表1.1 污泥固化目标序号项目指标值1含水率<60%2pH值5103抗剪强度（kPa）254无侧限抗压强度（kPa）501.2 污泥固化施工总体方案根据招标文件，污泥固化施工内容主要包括：（1） 表层渗沥液导排；（2） 原位固化污泥。根据勘测资料，1#污泥坑和2#污泥坑均有不同深度的渗沥液，3#污泥

2、坑基本无渗沥液，因此拟将渗沥液运至西坑尾垃圾填埋场的渗沥液处理站进行处理后，再进行原位固化施工。在充分考虑并对比了目前国内外常用的几种污泥固化封场施工方案的固化效果、经济可行性、技术可行性、公众接受程度等因素的基础上，决定采用原位污泥固化技术对填埋区内的污泥进行固化处理。原位固化技术对污泥坑的扰动少、二次污染小；处理工艺简单、工程便于实施；固化污泥过程中不产生渗沥液；施工工期较短，在市政污泥处理应用方面已有工程实例。综合考虑填埋场三个污泥坑的实际情况以及项目进展情况，沥溪填埋场污泥坑污泥固化工艺路线如下图所示：图1.1 污泥原位固化工艺流程图1.2.1 表层渗滤液排导（1）表层渗沥液水量污泥坑

3、总面积为17502 m2，垃圾堆体面积19498 m2，根据勘测资料，三个污泥坑表层渗沥液的平均深度为：1#污泥坑渗沥液平均水深为1.5m，水面面积为5869 m2；2#污泥坑渗沥液平均水深为0.5m，水面面积为7905 m2；3#污泥坑基本无渗沥液。总的渗沥液量为12756 m3，此量随着季节是变化的，本次计算量为四月份实测数据，属珠海当地梅雨季节，旱季时该量会有所减少。（2）表层渗沥液转运 施工前表层渗滤液转运根据现场勘查，目前场区内的渗沥液一部分通过一根D400的输送管排至一期的调节池，另外一部分通过一根D100的排水管道直接排至下游的市政污水管网。为保证原位固化方案的有效实施，固化前，

4、需先及时将三个污泥坑内的表层渗沥液排除，经与垃圾场管理人员沟通，拟将渗沥液利用槽罐车优先转运至西坑尾垃圾填埋场的渗沥液处理站进行处理。 转运车辆西坑尾垃圾填埋场的渗滤液处理能力为1000吨/天，垃圾场旱季的渗滤液量约450吨/天，目前尚有余力处理本工程垃圾场的渗滤液，污水导排时间安排41天，每天倒运至西坑尾的污水量为319m3，污泥区修建沙袋集水井，集水井底部设置排水泵，把污水抽到吸污车中，倒运至西坑尾垃圾场渗沥液处理站处理，运距5km左右。1.2.2 原位固化方案施工设计（1）污泥固化设备根据污泥的性质、深度，开发先进的污泥固化专用设备，建立由原位固化快速搅拌器、固化材料泵送装置并集成自动化

5、控制系统的污泥固化设备系统(如下图所示)，配套完善的污泥安全处理一体化施工工艺路线体系。图1.2 原位固化设备系统工艺图（2） 污泥固化工序 划分施工单元根据污泥深度初勘数据，基于现场施工机械控制范围、原位固化系统设备的工作范围及药剂添加量范围等参数，根据污泥坑的情况，沿污泥坑坝体及能上固化搅拌设备的污泥坑周边，划分单元格，并结合本项目现场情况采用环形推进施工方式和顺序推进施工方式对污泥坑污泥进行处理，如下图单元格划分示意图所示。考虑挖掘机处理半径为67m，将污泥填埋区划分约为10m×6m的单元网格，便于施工机械操作和施工台班安排。如果污泥特性变化较大，可根据实际现场实施条件进一步细

6、分网格，便于下一步污泥固化施工操作和保证污泥固化效果。环形推进施工单元格划分示意图1（以2#污泥坑为例）顺序施工单元格划分示意图2（以1#污泥坑为例）图1.3 单元格划分示意图 污泥参数确定在划分的单元网格正中间设定一个取样点，在取样点上按深度每隔3米取一泥样（采取铺设浮阀取样），测定该区域的污泥泥性，确定该区域固化剂的配比。图1.4 采样点布置形式 固化设备就位根据制定的施工图，将专用原位固化设备布置到位，原则上先从污泥填埋深度浅的区域逐步推向污泥填埋深度深的区域。结合本项目现场情况采用环形推进施工方式和顺序推进施工方式。原位固化系统设备系统整体体积大，无法整体转运，采用分块拆分运输、集中配

7、套组合的方式。根据设备系统整体结构特点将其分为三部分，即原位固化快速搅拌器、材料供料器（HR压力输料罐车）、主机设备（220型挖掘机）三部分，使用履带设备专业平板拖车拖运。由于设备可自主移动，因此停放区域可以分定点停放区和施工运行临时停放点。根据现场情况整体规划停放区，尽量缩短设备行走距离。专用原位固化设备系统作业能力1000m3/d，作业深度为08m。原位固化快速搅拌器安装在适合吨位的主机上，并在专业驾驶员的操作下进行固化剂和污染泥土在原位的稳定拌合作业，HR压力输料罐车则是在进行污泥原位固化处理时输送材料的一套系统化的输料设备可通过安装在驾驶室内的操控设备自行行走和设定所需输送材料的多少，

8、并集成自动控制系统，形成整套污染泥土原位固化系统设备。图1.5 原位固化设备系统 设备供料专用原位固化设备系统污泥固化工作的固化剂材料供料方案：本方案采用50吨级散装粉料运输罐车在工作区域内为专业工料设备HR压力输料罐车实时供料，严格按照HR压力输料罐车操作守则，一次供料量不超过理论最大容积的85%。在加料时，在保证安全施工的前提下尽量缩短散装粉料运输罐车与HR压力输料罐车之间的距离，减少HR压力输料罐车的移动路程，以节省加料时间，提高工作效率。由于该污泥原位固化项目需要大量固化材料，为降低成本，有效利用资源，可靠有序的保证污泥固化工作的固化材料供应，拟在厂区内设置材料中储区。当外来散装粉料输

9、送车不能及时往HR压力输料罐车供料时，从中储罐直接下料转运给HR压力输料罐车供料，外来散装粉料输送车多余的固化料也可以泵入中储罐储存。具体方案为：在污泥坑附近设立固化材料中转站，容纳能力为400m³。通过散装粉料罐车转运至中转站储料仓，在厂区内配置一台50吨级的散装粉料罐车作为专用转料设备，在固化工作施工时，对HR压力输料罐车进行实时供料。材料运输、储存、供料的过程中要做好防潮工作。安排专职人员负责材料的管理工作。做好记录，严格控制材料的消耗。在进场和出料时，需要经过地磅称重，保证药剂的使用精度。图1.6 固化材料中转站和散装粉料运输罐车 原位固化快速搅拌原位固化快速搅拌系统是根据填

10、埋场污泥坑的现场环境，借助于挖掘机的液压动力和各项操作系统配合设计开发的液压驱动型搅拌系统，搅拌器功率及力矩大，不易被污泥的杂物缠绕，经过特殊设计水平滚轴和混合搅拌部件，在工作时，强力螺旋搅拌头（如下图所示）可以借助挖掘机长臂和转角在污泥内的上、下，左、右和前、后三维空间内任意运动，均匀搅拌混合从其中心端输出的固化粉体药剂和周围污泥，形成污泥固化区域。图1.7 强力螺旋搅拌头和原位固化搅拌作业图1.2.3 沥溪垃圾场污泥固化施工方案本垃圾填埋场污泥坑由1#、2#、3#三个坑组成，各自独立且都有施工道路和施工作业面，三个坑可采用一套原位固化设备先后进行施工。1#、2#污泥坑需要首先对渗沥液排导后

11、再进行固化施工，1#、2#污泥坑渗沥液总量为12756m3，1#、2#、3#污泥坑污泥总量为10.6万m3。（1）渗沥液排导沥溪垃圾场1#污泥坑渗沥液总量为8803.5m3，2#污泥坑渗沥总量为3952.5m3，3#污泥坑基本无渗沥液，总的渗沥液量为12756m3。若每天倒运至西坑尾处理的污水量为319m3，则总共需要进行渗沥液排导处理的工期为41d。污泥区地势较低处修建沙袋集水井，集水井两侧堆砌沙袋，四周用钢管护栏将沙袋支撑，沙袋集水井示意图如下图所示，若按每天抽渗沥液8小时计算，每小时需抽取渗沥液40 m3，设定沙袋集水井储水量为4h抽水量，则设置的沙袋集水井长度为4m。采用排水泵将污水抽

12、到吸污车中，倒运至西坑尾垃圾场渗沥液处理站处理，运距5km左右。综合考虑安排两台载重为15吨的吸污车，每天往返转运渗沥液11次。图1.8 沙袋集水井横切面示意图（2）钢板铺设先固化区污泥由于施工后固化效果不能立即达到固化指标，为避免挖掘机等大型施工设备在先固化区平台作业时下陷等安全事故，施工设备在借助先固化区对未固化区进行污泥固化施工时，需在先固化区铺设10mm厚钢板。（3）固化药剂搅拌固化药剂分为固化材料、辅材等，使用前需要在施工现场进行搅拌后用于固化施工，拟采用药剂干粉搅拌器对药剂进行混合搅拌，假设每立方米污泥添加的固化剂量为350 kg，按日处理污泥坑污泥1000m3计算，则药剂搅拌器每

13、天需搅拌的药剂量为350吨。（4）污泥固化采用一套原位固化设备，在不同的污泥坑先后进行污泥固化施工。将污泥填埋区划分成若干个单元网格，每个污泥坑根据各自地貌特点按照不同的施工方式进行处理。 单元格划分将每一层污泥施工区域划分约为10m×6m的单元网格,然后用警戒带将施工区域内的每个单元网格标记出来，对每个单元网格按标准采样后采样测定该区域的污泥泥性，确定该区域固化剂的配比以及添加量。根据资料，折算1#、2#、3#三个污泥坑平均深度分别为5.5m、7.0m、6.5m，则三个污泥坑每个单元格污泥量分别为330m3、420 m3和390 m3。 压力输料罐车实时装料施工现场配置一台50吨级

14、的散装粉料罐车作为专用转料设备，在固化工作施工时，对HR压力输料罐车进行实时供料，由于散装粉料罐车装料后总质量超过60吨，安全起见，散装粉料罐车装料后停留在坑边，每次装料时HR压力输料罐车上岸进行操作。散装粉料罐车每次药剂装载量为额定装载量85%，约42.5吨，拟装备的HR压力输料罐车每次药剂装载量约8吨，理论上散装粉料罐车能实时给HR压力输料罐车供料5次，则散装粉料罐车每天需往返填料9次，HR压力输料罐车需44次。 污泥坑表面杂物清除污泥坑表面残存的漂浮物需要打捞去除，以免污泥固化施工时对固化设备作业造成影响。在每个单元格固化施工前，使用挖掘机将污泥坑表面的漂浮物等杂物打捞，统一收集后运转到

15、西坑尾垃圾场填埋处理。污泥固化施工由于3#污泥坑没有渗沥液，不需要考虑对其进行渗沥液排导后进行施工，因此拟首先对3#进行固化施工，2#污泥坑污泥量几乎等于1#和3#污泥坑污泥总量，平均污泥深度最深（58m）, 渗沥液最多，施工难度最高，拟将其安排在最后。因此三个污泥坑施工顺序先后为3#污泥坑、1#污泥坑、2#污泥坑。在前期渗沥液排导完成、仪器调试完成后，开始实施污泥固化施工，采用原位固化设备在铺设钢板的施工区域进行污泥搅拌，原位污泥搅拌分为两个阶段：A、第一次供料搅拌：将强力搅拌头以设定的速率沉入污泥，并根据设计的固化剂添加量适时喷粉作业，喷粉速率和提升速度根据网格单元内的污泥特性设定。B、第

16、二次供料搅拌：为弥补第一次搅拌的不足，提高药剂的利用率，达到污泥与药剂充分混合的效果，再次搅拌，可以提高沉管和升管速度。 临时铺膜覆盖每个单元网格在固化施工完成后，由于污泥坑深度较深，深层养护龄期固化过程较长，需28d养护龄期后进行指标检测，在养护期间为防止雨水等对于污泥固化块固化效果造成影响，拟定每个单元网格施工完成后铺设三防布。（4）施工工期现场施工需合理安排组织人员、物资和材料，保证施工的进度。3#污泥坑由于不含渗沥液首先进行施工，1#污泥坑和2#污泥坑需要首先对渗沥液进行排导，其污泥坑渗沥液体积分别为8803.5 m3和3952.5 m3，按每天倒运处理能力为319 m3计算，则1#污

17、泥坑和2#污泥坑渗沥液排导工期分别为28d和13d。另外1#、2#、3#污泥坑污泥总量为10.6万m3，则则拟定施工总工期约为106d。表1.3 施工工期安排表污泥坑第一阶段（工期）第二阶段(工期)第三阶段（工期）1#渗沥液排导（28d）污泥固化2#渗沥液排导（13d）污泥固化3#污泥固化1.2.4 原位固化施工作业人员安排污泥固化处理设备系统属于高精端自动化设备并配套完善的操作及维护保养体系，对操作者和配套服务人员要求非常严格，需配备专业人员进行设备操作和维护工作。人员配置及职能：管理员6名，根据项目施工进度安排，对运行工作进行统一管理；技术员3名，负责污泥原位固化施工过程中的技术工作；检测

18、员2名，负责设备运行过程中数据检测和记录工作；安全员2名，负责设备运行的安全监督和管理工作；操作手10名，负责设备系统的操作；设备运行服务人员及相关辅助工人30名，负责设备运行过程中所有服务以及设备维护保养工作。1.2.5 防尘除臭措施污泥坑原位固化及治理过程中会散发恶臭并产生灰尘，产生的恶臭气体会对人及动物的嗅觉产生不良刺激；产生的灰尘影响空气质量，因此应采取防尘除臭措施。（1）原位固化过程原位固化现场甲烷气体含量达到一定程度会导致爆炸和火灾。污泥坑原位固化搅拌环节必须提前对场地进行沼气含量探测，确保沼气含量低于5%时方可施工；施工过程使用高位喷淋除臭技术，除臭剂可选用天然植物除臭剂，对污泥

19、坑暴露作业区域进行全方位覆盖除臭。（2）原位固化工作区域防尘在原位固化工作区域加盖防尘罩、网，降低扬尘、臭气和污染气体由于机械扰动的逸散，施工过程中采用高位喷淋除尘。1.3 技术措施1.3.1 药剂筛选以及添加量目前常见的污泥固化剂有常规的水泥基固化剂、石灰固化剂、有机固化剂、以及改良的污泥固化剂。根据固化目标，实验室小试采用沥溪垃圾场污泥坑实际污泥样品，设计了污泥固化后均达到无侧限抗压强度50kPa前提下，污泥固化剂的各项技术指标。抗压强度为50kPa时各种污泥固化剂技术参数对比表比较内容水泥基固化剂石 灰有机固化剂改性污泥固化剂材料状态粉剂粉剂粉剂或液剂粉剂比表面积m2/kg3503803

20、50380200350420500投加量（kg/m3）55060070350单价(元/吨)4953505000840药剂成本（元/吨）253210350294施工成本（元/吨）160166111128综合成本（元/吨）413376461422增容率/%303055固化污泥含水率/%60556055固化污泥拉压强度/kPa50585055506060固化污泥溶蚀（二次泥化）率/%202552操作过程难难较易易环境影响12.4-13.113.5-13.77.2-8.57.6-9.5（1）在同等投加比例下，水泥基固化剂和石灰效果较差，有机固化剂和改良固化剂处理效果理想；（2）在达到相同的技术指标前提

21、下，水泥基固化剂和石灰添加量达55%、60%，固化污泥增容大，固化剂的运输、储存和施工成本增加，且投加量太大，施工搅拌的难度增大，可操作性差；有机固化剂虽然投加量相对较小，处理效果好，但是处理成本高；改良固化剂处理效果好，处理成本适中，施工可操作性好。（3）改性的污泥固化剂对污泥中的有机物具有一定的矿化作用，固化后污泥的有机质含量大大降低，通过试验研究得出，处理后的污泥有机物含量为10%25%（与污泥成分及固化剂添加量有关），有机物除去率高于50%。固化后的污泥，整个有机质大大降低，能分解产生沼气的有机质含量更低，在固化剂作用下，无沼气产生。（4）通过对污泥固化前后干污泥浸出液中重金属指标进行

22、检测，实验结果表明，改性的污泥固化剂对重金属具有抑制作用。当污泥固化完成后，污泥中重金属的迁移性减小，对地下土壤污染程度减小，可有效防止地下土壤质量进一步恶化。（5）另外实验结果表明，在养护期28d时，污泥固化各指标达标的前提下，改性固化剂添加量为200350 kg/m3，符合招标文件对于固化剂添加量380kg/m3的要求。因此，经综合考虑，建议本工程选用改性污泥固化剂。1.3.2 原位固化设备 原位固化系统设备系统整体体积大，无法整体转运，采用分块拆分运输、集中配套组合的方式。根据设备系统整体结构特点将其分为三部分，即原位固化快速搅拌器、材料供料器（HR压力输料罐车）、主机设备（220型挖掘

23、机）三部分，使用履带设备专业平板拖车拖运。由于设备可自主移动，因此停放区域可以分定点停放区和施工运行临时停放点。根据现场情况整体规划停放区，尽量缩短设备行走距离。原位固化快速搅拌器安装在适合吨位的主机上，并在专业驾驶员的操作下进行固化剂和污染泥土在原位的稳定拌合作业，HR压力输料罐车则是在进行污泥原位固化处理时输送材料的一套系统化的输料设备可通过安装在驾驶室内的操控设备自行行走和设定所需输送材料的多少，并集成自动控制系统，形成整套污染泥土原位固化系统设备。该套设备采用了先进的自动控制系统，实现了固化剂与污泥的自动配比，具有计量准确、可靠性好、搅拌均匀、操作方便、环保好、生产效率高、故障率低等优

24、点，搅拌器在运行过程中，动力消耗极小，运行成本低，污泥固化量大。平均每个搅拌系统可日处理污泥坑污泥1000m3，整个系统只需一位人员操作。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确保污泥固化效果。（1）安全施工技术措施 作业前先固化区强度检测固化设备上先固化区施工作业前，需对先固化区采样，现场使用无侧限抗压测试仪测试污泥抗压强度，保证不会对固化设备安全施工造成影响。 钢板铺设根据要求，挖掘机携带搅拌设备后的重量约为4045吨左右，外加压力输料罐车装载药剂后的总重量约，由实验室小试结果可知污泥固化一天后所能承受的最小无侧限抗压强度大于10 kPa，则需要铺设钢板增大受力面积从而减

25、小压强，通过计算，拟定铺设的钢板面积不小于45m2。另外在采用环形推进施工方式和顺序推进施工方式推进到施工后期，固化材料泵送装置同时要在先固化区上进行施工，根据小试结果污泥在7d固化期后的无侧限抗压强度能最小能达到20 kPa，固化材料泵送装置装载固化药剂后总重量约为10吨，则需要铺设的钢板不小于5 m2即可。（2）污泥固化施工全程质量控制及验收方法为保证污泥固化处理的质量，需要对污泥固化施工、污泥固化指标等过程进行严格控制。 施工前药剂配比质量控制在污泥固化大规模施工前，先进行中试实验。通过中试实验确定了解污泥的特性，并确定最佳的固化剂投加的比例，根据招标文件要求以及小试实验结果，实际施工时限定固化药剂添加量350kg/m3。为检测固化处理是否能够满足相关环保治理要求，对固化土进行物理性质、力学性质、环境指标检测。物理性质包括：含水率、渗透系数；力学性质包括：无侧限抗压强度(抗压强度)；环境指标：重金属浸出等。 污泥固化施工过程质量控制由于污泥坑深度较深，若要达到理想的固化效果，需保证每个单元格各部分均能得到均匀搅拌