申请日2013.07.01
公开(公告)日2016.04.13
IPC分类号E02D3/10
摘要
本发明提供一种采用刚性井点管网真空排水系统的大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法，针对污泥库区污泥物理力学性质沿深度范围变化的特点，优化出一套刚性井点管网真空排水系统装置对库区污泥浅部进行预处理，以形成一定厚度的相对硬层，为下步真空排水预压施工提供条件和可能。形成的一套完整的大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法，操作性强，可达到使污泥大幅减量、强度提高的良好处理效果。能解决大面积深厚城市污泥库区污泥含水量大、往往没有承载力或强度增长缓慢导致真空预压工艺无法实施的难题，可实现污泥区域场地重新利用或在其上继续堆填垃圾的目的。
权利要求书
1.一种采用刚性井点管网真空排水系统的大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法，其特征在于：刚性井点管网真空排水系统包括总管(1)、水平管(2)、透明软管(5)、刚性井点管(4)和真空射流泵(3)，所述总管(1)沿拟处理污泥库区(7)周边闭合布置，其上间隔连接有布置在拟处理污泥库区外的真空射流泵(3)，所述水平管(2)密铺在拟处理污泥库区(7)的污泥体表面，其两端通过透明软管(5)与总管(1)连通，所述刚性井点管(4)竖向间隔插入污泥体内，并通过三通(6)与水平管(2)连通;所述刚性井点管(4)为透水率在80%以上的外包有无纺布滤膜的PE或PP塑料管，长度为3m～5m;所述刚性井点管(4)布置间距为500mm～700mm;
该处理方法，步骤如下：
步骤一、在拟处理污泥库区(7)表面进行明排水作业，抽排拟处理污泥库区(7)表面的积水;
步骤二、在明排水作业处理的基础上，安装刚性井点管网真空排水系统;
步骤三、启动真空射流泵(3)进行真空排水作业，形成污泥相对硬层，为后续施工提供条件;
步骤四、在上述处理的基础上，沿拟处理污泥库区(7)的污泥表面横向和纵向分别铺设有纺土工布;
步骤五、铺设水平排水层;
步骤六、设置竖向排水通道;
步骤七、在水平排水层上铺设由主管和支管组成的水平管网以及真空膜形成真空预压体系;
步骤八、采用抽真空设备进行真空排水预压作业，促使污泥体内污泥固结;
步骤九、通过监测和检测，判断污泥固结状况是否满足设计要求;
步骤十、如果尚未达到设计要求，重复步骤八和步骤九或重复步骤五至步骤九，直至污泥处理指标达到设计要求。
2.根据权利要求1所述的采用刚性井点管网真空排水系统的大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法，其特征在于：所述步骤二中，真空射流泵(3)的布置原则为每台承担的抽水面积为500m2～700m2。
3.根据权利要求1所述的采用刚性井点管网真空排水系统的大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法，其特征在于：所述步骤三中，进行真空排水作业的时间不少于三个月。
4.根据权利要求1所述的采用刚性井点管网真空排水系统的大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法，其特征在于：所述步骤五中，水平排水层的厚度为0.3m～0.5m，所采用的材料为中粗砂，所述中粗砂的含泥量不大于5%，渗透系数大于1×5.根据权利要求1所述的采用刚性井点管网真空排水系统的大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法，其特征在于：所述步骤六中，竖向排水通道采用塑料排水板，正方形均匀布置，间距0.5m～0.7m，塑料排水板的底端插至距离污泥体底0.5m处，塑料排水板上端高出水平排水层0.3m，铺真空膜前将高出水平排水层的塑料排水板沿水平方向弯折并埋入水平排水层内。
6.根据权利要求1所述的采用刚性井点管网真空排水系统的大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法，其特征在于：所述步骤七中，真空膜采用一布三膜，即三层PVC真空密封膜，密封膜下为一层长丝无纺土工布，主管和支管采用PVC管或塑料软管，打孔加工后外裹土工织物滤水层并捆扎结实，所述主管间距13～17m，所述支管间距2～4m。
7.根据权利要求1所述的采用刚性井点管网真空排水系统的大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法，其特征在于：所述步骤八中，每套抽真空设备承担的面积为500m2～700m2，抽真空恒载时间不小于180天。
说明书
采用刚性井点管网真空排水系统的大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法
技术领域
本发明涉及一种环境工程中的生活污泥处理装置的处理方法，特别是一种采用刚性井点管网真空排水系统的大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法。
背景技术
随着我国城市化进程的快速发展，在城市周边尤其城市垃圾填埋场陆续形成了较多大面积的深厚城市生活污泥库区。而垃圾填埋场的污泥库一般位处低洼之地或核心区域，常常制约着垃圾堆场库容的使用，需要处理以恢复场地使用或堆场库容。对已形成的垃圾填埋场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;近来也有尝试采用真空预压技术对大面积城市生活污泥进行原位排水固结的处理方法。但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。真空预压技术的应用尽管解决了大面积城市生活污泥传统固化处理的诸多难题，但也常常因深厚污泥往往根本没有承载力或强度增长缓慢而导致真空预压工艺无法实施，优势也无法发挥。因此，如何对大面积深厚污泥库区污泥 进行有效的原位固结强化处理，以恢复场地使用或垃圾继续堆填是目前城市垃圾填埋场遇到的普遍问题和急需解决的一大技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用刚性井点管网真空排水系统的大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法，为解决目前城市垃圾填埋场普遍遇到的大面积深厚污泥库制约垃圾填埋场区库容使用的难题，并实现污泥区域场地重新利用或在其上继续堆填垃圾的目的。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种刚性井点管网真空排水系统，包括总管、水平管、透明软管、刚性井点管和真空射流泵，所述总管沿拟处理污泥库区周边闭合布置，其上间隔连接有布置在拟处理污泥库区外的真空射流泵，所述水平管密铺在拟处理污泥库区的污泥体表面，其两端通过透明软管与总管连通，所述刚性井点管竖向间隔插入污泥体内，并通过三通与水平管连通。
所述刚性井点管为透水率在80%以上的外包无纺布滤膜的PE或PP塑料管，长度为3m～5m。
所述刚性井点管布置间距为500mm～700mm。
大面积深厚生活污泥分步真空排水固结处理方法，步骤如下：
步骤一、在拟处理污泥库区表面进行明排水作业，抽排拟处理污泥库区表面的积水;
步骤二、在明排水作业处理的基础上，安装刚性井点管网真空排水系统;
步骤三、启动真空射流泵进行真空排水作业，形成污泥相对硬层，为后续施工提供条件;
步骤四、在上述处理的基础上，沿拟处理污泥库区的污泥表面横向和纵向分别铺设有纺土工布;
步骤五、铺设水平排水层;
步骤六、设置竖向排水通道;
步骤七、在水平排水层上铺设由主管和支管组成的水平管网以及真空膜形成真空预压体系;
步骤八、采用抽真空设备进行真空排水预压作业，促使污泥体内污泥固结;
步骤九、通过监测和检测，判断污泥固结状况是否满足设计要求;
步骤十、如果尚未达到设计要求，重复步骤八和步骤九或重复步骤五至步骤九，直至污泥处理指标达到设计要求。
所述步骤二中，真空射流泵的布置原则为每台承担的抽水面积为500m2～700m2。
所述步骤三中，进行真空排水作业的时间不少于三个月。
所述步骤五中，水平排水层的厚度为0.3m～0.5m，所采用的材料为中粗砂，所述中粗砂的含泥量不大于5%，渗透系数大于1×所述步骤六中，竖向排水通道采用塑料排水板，正方形均匀布置，间距0.5m～0.7m，塑料排水板的底端插至距离污泥体底0.5m处，塑料排水板上端高出水平排水层0.3m，铺真空膜前将高出水平排水层的塑料排水板沿水平方向弯折并埋入水平排水层内。
所述步骤七中，真空膜采用一布三膜，即三层PVC真空密封膜，密封膜下为一层长丝无纺土工布，主管和支管采用PVC管或塑料软管，打孔加工后外裹土工织物滤水层并捆扎结实，所述主管间距13～17m，所述支管间距2～4m。
所述步骤八中，每套抽真空设备设计承担的面积为500m2～700m2，抽真空恒载时间不小于180天。
本发明与传统真空预压工艺相比具有以下特点和有益效果：
1、本发明所述的刚性井点管网真空排水系统中，刚性井点管网可分排组合设置，每个井点管通过三通与水平管相连，水平管端头均通过一段透明柔性软管单独与总管连接，这样不仅可直观判断该组井点管网出水效果，便于检修，同时，又可作为预留沉降段使用。若干排井点管网即可作为一组抽水单元，与一台真空射流泵相连，形成真空排水系统。前期可进行试抽水作业，以便修正和完善抽水工艺，指导后续流水施工，加快工程进度。
2、前期采用刚性井点管网真空排水系统进行上部3m~5m污泥体真空排水作业，可有效解决传统真空预压工艺中柔性塑料排水板随污泥压缩变形而无法有效控制污泥相对硬层厚度的难题。置于污泥上部一定厚度的刚性井点管网真空排水系统可不断排出井点深度范围内污泥体中的水份，并因刚性井点管的刺入效应可随污泥体的沉降而下沉，并最终形成上部3m以上厚度的污泥相对硬层，为下步施工提供必要条件。
3、前期采用3m~5m刚性井点管竖向排水体设计可有效解决传统真空预压工艺中人工插设过长塑料排水板的难题。根据一般库区污泥含水量状况，要形成3m以上的相对污泥硬层，插设排水板的深度应该在8m以上，而目前工程经验人工插板一般高度在5m~6m，再长不仅施工效率极低，且存在极大施工安全问题。
4、真空排水作业一段时间后即可在其上逐步展开铺设土工布、铺填中粗砂层的作业。该部分施工荷载又可有效促进上部污泥体内水份的排出，加快污泥体强度的提高。
5、该发明前期采用的是敞开式的真空排水系统，后期真空预压系统施工期间浅层刚性井点管网真空排水系统还可平行继续作业，避免和减少污泥体内大量排放气体的聚集;同时，真空预压系统也采用了较为简洁高效的方式，避免了污泥面以上过多的施工荷载，实施过程更为安全。
相对于环境工程中常用的搅拌固化法本发明具有如下特点和有益效果：
1、本发明是污泥原位固结处理方式，避免了搅拌固化法对大面积污泥较难甚至无法取料的缺点。
2、本发明处理污泥过程中不需使用任何化学药剂，而是采用最为环保的污泥原位排水固结方式使其强度增长，避免了污泥土体的二次污染。
3、本发明对污泥体进行原位处理，施工场地要求小，避免了污泥二次转运、再次填埋等环境污染问题，更为环保。
4、处理费用更有经济，一般可降低造价1/3左右。
5、社会效益高，真空排水预压施工后期即可开始垃圾有序堆填，缓解城市生活垃圾排放困难。
本发明可广泛应用于城市大面积深厚生活污泥的固结处理。