公布日：2023.09.29
申請日：2023.08.31
分類號：C02F11/00(2006.01)I
摘要
本發明公開了一種污泥塘的原位治理方法，涉及污染處理技術領域，包括：在污泥塘的頂面鋪設柔性支撐系統，為原位固化設備提供施工作業平臺；采用原位固化設備對污泥塘進行多維立體攪拌，同時添加固化藥劑，以形成固化體；在柔性支撐系統頂部鋪設生態隔離系統，完成對污泥塘的原位治理。通過本發明的技術方案，方法的可操作性強、施工簡單、治理效果好，能夠對不具備強度的流態污泥進行全方位的原位固化，尤其是實現了對深度較大的污泥塘進行多維度固化治理。
權利要求書
1.一種污泥塘的原位治理方法，其特征在于，包括：在污泥塘的頂面由下向上逐層鋪設底部泡沫支撐板、中間加筋土工布層和頂部碎石層，所述頂部碎石層由底部至頂部的碎石粒徑逐漸增大，完成柔性支撐系統的鋪設，為原位固化設備提供施工作業平臺；采用所述原位固化設備對所述污泥塘進行多維立體攪拌，同時添加固化藥劑，以形成固化體；其中，所述原位固化設備包括兼具高壓噴射的攪拌頭，所述攪拌頭包括由液壓馬達驅動的帶攪拌混合刀板的滾軸，用于對所述污泥塘進行攪拌，所述滾軸兩側為高壓噴射頭，所述高壓噴射頭用于向所述污泥塘中高壓注入所述固化藥劑，實現多維立體攪拌固化；在所述柔性支撐系統頂部鋪設生態隔離系統，完成對所述污泥塘的原位治理；所述在污泥塘的頂面鋪設柔性支撐系統的具體過程包括：在所述污泥塘的表面鋪設聚苯乙烯泡沫板；在所述聚苯乙烯泡沫板上方鋪設縱向加筋土工布層，其中，所述縱向加筋土工布層的寬度與所述聚苯乙烯泡沫板的寬度相等，鋪設方向垂直于所述聚苯乙烯泡沫板的長邊方向；在所述縱向加筋土工布層的上方鋪設橫向加筋土工布層，其中，所述橫向加筋土工布層的鋪設方向垂直于所述縱向土工布層的鋪設方向，所述橫向加筋土工布層與所述縱向加筋土工布層之間縫合連接；在所述橫向加筋土工布層的上方鋪設級配碎石層作為所述頂部碎石層；在所述底部泡沫支撐板、所述中間加筋土工布層和所述頂部碎石層周邊設置混凝土強力錨固溝；其中，所述生態隔離系統包括導排氣墊、黏土保護層、隔離層、導排水墊和綠化土層，所述導排氣墊為兩肋高密度聚乙烯導排氣材料，所述黏土保護層的黏土細粒含量≥20%且不含有粒徑大于5mm的尖銳顆粒物，所述隔離層為抗沉降的LLDPE土工膜，所述導排水墊為三肋高密度聚乙烯導排氣材料，所述綠化土層鋪設種植綠化土。
2.根據權利要求1所述的污泥塘的原位治理方法，其特征在于，所述聚苯乙烯泡沫板的厚度為20~40cm，密度為15~20kg/m3；所述橫向加筋土工布層和所述縱向加筋土工布層均采用高強聚酯有紡土工布，單位面積質量≤500g/m2，短期抗拉強度≥300kN/m，斷裂延伸率≤12%，寬度為3~5m；所述級配碎石層采用耐酸性氣體腐蝕的機制碎石，碎石粒徑為20~60mm，碎石中碳酸鈣含量≤10%，厚度為20~30cm；所述混凝土強力錨固溝的寬度≥0.8m、深度≥1.0m、寬深比為0.5~0.8，采用混凝土的型號≥C20，所述混凝土強力錨固溝采用連續澆筑方式澆筑而成。
3.根據權利要求1所述的污泥塘的原位治理方法，其特征在于，采用所述原位固化設備對所述污泥塘進行多維立體攪拌固化過程中，所述原位固化設備的作業點位位于所述橫向加筋土工布層與所述縱向加筋土工布層的交接位置，所述橫向加筋土工布層之間的間距為所述橫向加筋土工布層寬度的2倍，所述縱向加筋土工布層之間的間距與所述縱向加筋土工布層的寬度相等。
4.根據權利要求1所述的污泥塘的原位治理方法，其特征在于，所述固化藥劑采用早強低堿型固化劑，由硅酸鹽結構劑、碳酸鹽結構劑、無機鹽促凝劑、晶體礦物礦化劑、粘土礦物礦化劑和高分子聚合物偶聯劑按預設比例復配而成。
5.根據權利要求1所述的污泥塘的原位治理方法，其特征在于，所述導排氣墊的縱向拉伸強度≥24kN/m，導氣率≥3.6×10-4cm/s；所述黏土保護層的塑性指數≥10%；所述隔離層的斷裂強度≥40kN/m，斷裂標稱應變≥800%，多軸拉伸斷裂應變≥30%；所述導排水墊的縱向拉伸強度≥24kN/m，導水率≥1.0×10-3cm/s；所述綠化土層的厚度≥50cm，壓實度≥80%。
發明內容
針對上述問題，本發明提供了一種污泥塘的原位治理方法，通過在污泥塘頂面鋪設柔性支撐系統，在柔性支撐系統的支撐作用下再采用污泥固化專用設備對污泥塘內污泥進行多維立體攪拌固化，形成固化體；最后，再在柔性支撐系統頂部鋪設生態隔離系統，完成污泥塘原位治理。整個原位治理方法的可操作性強、施工簡單、治理效果好，能夠對不具備強度的流態污泥進行全方位的原位固化，尤其是實現對深度較大的污泥塘進行多維度固化治理。
為實現上述目的，本發明提供了一種污泥塘的原位治理方法，包括：在污泥塘的頂面鋪設柔性支撐系統，為原位固化設備提供施工作業平臺；采用所述原位固化設備對所述污泥塘進行多維立體攪拌，同時添加固化藥劑，以形成固化體；在所述柔性支撐系統頂部鋪設生態隔離系統，完成對所述污泥塘的原位治理。
在上述技術方案中，優選地，所述在污泥塘的頂面鋪設柔性支撐系統的具體過程包括：
在所述污泥塘的頂面由下向上逐層鋪設底部泡沫支撐板、中間加筋土工布層和頂部碎石層，完成所述柔性支撐系統的鋪設。
在上述技術方案中，優選地，所述在污泥塘的頂面鋪設柔性支撐系統的具體過程包括：
在所述污泥塘的表面鋪設聚苯乙烯泡沫板；
在所述聚苯乙烯泡沫板上方鋪設縱向加筋土工布層，其中，所述縱向加筋土工布層的寬度與所述聚苯乙烯泡沫板的寬度相等，鋪設方向垂直于所述聚苯乙烯泡沫板的長邊方向；
在所述縱向加筋土工布層的上方鋪設橫向加筋土工布層，其中，所述橫向加筋土工布層的鋪設方向垂直于所述縱向土工布層的鋪設方向，所述橫向加筋土工布層與所述縱向加筋土工布層之間縫合連接；
在所述橫向加筋土工布層的上方鋪設級配碎石層，且所述級配碎石層由底部至頂部的碎石粒徑逐漸增大；
在所述底部泡沫支撐板、所述中間加筋土工布層和所述頂部碎石層周邊設置混凝土強力錨固溝。
在上述技術方案中，優選地，所述聚苯乙烯泡沫板的厚度為20~40cm，密度為15~20kg/m3；
所述橫向加筋土工布層和所述縱向加筋土工布層均采用高強聚酯有紡土工布，單位面積質量≤500g/m2，短期抗拉強度≥300kN/m，斷裂延伸率≤12%，寬度為3~5m；
所述級配碎石層采用耐酸性氣體腐蝕的機制碎石，碎石粒徑為20~60mm，碎石中碳酸鈣含量≤10%，厚度為20~30cm；
所述混凝土強力錨固溝的寬度≥0.8m、深度≥1.0m、寬深比為0.5~0.8，采用混凝土的型號≥C20，所述混凝土強力錨固溝采用連續澆筑方式澆筑而成。
在上述技術方案中，優選地，采用所述原位固化設備對所述污泥塘進行多維立體攪拌固化過程中，所述原位固化設備的作業點位位于所述橫向加筋土工布層與所述縱向加筋土工布層的交接位置，所述橫向加筋土工布層之間的間距為所述橫向加筋土工布層寬度的2倍，所述縱向加筋土工布層之間的間距與所述縱向加筋土工布層的寬度相等。
在上述技術方案中，優選地，所述原位固化設備包括兼具高壓噴射的攪拌頭，所述攪拌頭包括由液壓馬達驅動的帶攪拌混合刀板的滾軸，用于對所述污泥塘進行攪拌，所述滾軸兩側為高壓噴射頭，所述高壓噴射頭用于向所述污泥塘中高壓注入所述固化藥劑，實現多維立體攪拌固化。
在上述技術方案中，優選地，所述固化藥劑采用早強低堿型固化劑，由硅酸鹽結構劑、碳酸鹽結構劑、無機鹽促凝劑、晶體礦物礦化劑、粘土礦物礦化劑和高分子聚合物偶聯劑按預設比例復配而成。
在上述技術方案中，優選地，所述生態隔離系統包括導排氣墊、黏土保護層、隔離層、導排水墊和綠化土層，所述導排氣墊為兩肋高密度聚乙烯導排氣材料，所述黏土保護層的黏土細粒含量≥20%且不含有粒徑大于5mm的尖銳顆粒物，所述隔離層為抗沉降的LLDPE土工膜，所述導排水墊為三肋高密度聚乙烯導排氣材料，所述綠化土層鋪設種植綠化土。
在上述技術方案中，優選地，所述導排氣墊的縱向拉伸強度≥24kN/m，導氣率≥3.6×10-4cm/s；所述黏土保護層的塑性指數≥10%；所述隔離層的斷裂強度≥40kN/m，斷裂標稱應變≥800%，多軸拉伸斷裂應變≥30%；所述導排水墊的縱向拉伸強度≥24kN/m，導水率≥1.0×10-3cm/s；所述綠化土層的厚度≥50cm，壓實度≥80%。
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
（1）該發明可解決污泥塘原位治理的作業平臺問題，由于污泥塘內污泥呈流態狀、不具備任何承載力，污泥原位固化設備無法直接在頂部作業，只能在污泥塘一側或四周開展治理施工，因此，本發明通過柔性支撐系統為原位固化設備提供施工作業平臺，可大幅提高施工作業效率至少2倍以上。
（2）該發明可大幅保證污泥固化設備的安全，傳統的污泥原位固化施工只能從污泥塘周邊慢慢向內部推進，由于污泥流動性大，且剛剛固化完的污泥承載力較低，因此，采用傳統發明在污泥逐步固化期間存在較大的設備塌陷風險，而本發明不存在此問題。
（3）該發明可大幅節約污泥固化藥劑用量，因本發明頂部已實施柔性支撐系統，因此，污泥原位固化治理期間對固化藥劑的添加量可隨著污泥塘的深度逐步降低，且該發明僅對污泥總量固化率約80%左右，因此，該發明在保證污泥原位固化治理效果的基礎上，至少可節省50%以上的污泥固化劑。
（4）該發明可實現對深度較大的污泥塘進行多維度固化治理，傳統采用阿魯等機械攪拌頭的污泥原位固化發明，污泥最大固化深度只能達到7-8m，若采用本發明對污泥固化攪拌頭進行改良并配合高壓噴射輔助設施，綜合可實現污泥最大固化深度達30m。
（5）該發明采用抗沉降的LLDPE土工膜作為生態隔離層，可適應污泥塘后期的不均勻沉降，同時隔離層上下分別設置導水層和導氣層，將污泥發酵產生的氣體及時收集導排，將綠化土層下滲雨水及時收集導排，在實現污泥坑塘生態治理效果的基礎上，保證了污泥原位治理系統的安全性。
（6）該發明采用組合式工藝達到了污泥塘原位治理的效果，若不實施柔性支撐系統，無法實施污泥原位固化系統；若不實施污泥原位固化系統，則無法實施生態隔離系統，該技術系統性強、創新性強、可操作性強。
（7）本發明可操作性強、施工簡單、治理效果好，能夠對不具備強度的流態污泥進行全方位的原位固化，尤其是實現對深度較大的污泥塘進行多維度固化治理，在污泥塘治理領域具備推廣意義。
（發明人：王磊;羅彬;齊長青;田素芳;王洋;倪哲;洪慧蘭;劉勇;艾荊洲;饒星;黎真）
