公布日：2023.09.29
申请日：2023.08.31
分类号：C02F11/00(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种污泥塘的原位治理方法，涉及污染处理技术领域，包括：在污泥塘的顶面铺设柔性支撑系统，为原位固化设备提供施工作业平台；采用原位固化设备对污泥塘进行多维立体搅拌，同时添加固化药剂，以形成固化体；在柔性支撑系统顶部铺设生态隔离系统，完成对污泥塘的原位治理。通过本发明的技术方案，方法的可操作性强、施工简单、治理效果好，能够对不具备强度的流态污泥进行全方位的原位固化，尤其是实现了对深度较大的污泥塘进行多维度固化治理。
权利要求书
1.一种污泥塘的原位治理方法，其特征在于，包括：在污泥塘的顶面由下向上逐层铺设底部泡沫支撑板、中间加筋土工布层和顶部碎石层，所述顶部碎石层由底部至顶部的碎石粒径逐渐增大，完成柔性支撑系统的铺设，为原位固化设备提供施工作业平台；采用所述原位固化设备对所述污泥塘进行多维立体搅拌，同时添加固化药剂，以形成固化体；其中，所述原位固化设备包括兼具高压喷射的搅拌头，所述搅拌头包括由液压马达驱动的带搅拌混合刀板的滚轴，用于对所述污泥塘进行搅拌，所述滚轴两侧为高压喷射头，所述高压喷射头用于向所述污泥塘中高压注入所述固化药剂，实现多维立体搅拌固化；在所述柔性支撑系统顶部铺设生态隔离系统，完成对所述污泥塘的原位治理；所述在污泥塘的顶面铺设柔性支撑系统的具体过程包括：在所述污泥塘的表面铺设聚苯乙烯泡沫板；在所述聚苯乙烯泡沫板上方铺设纵向加筋土工布层，其中，所述纵向加筋土工布层的宽度与所述聚苯乙烯泡沫板的宽度相等，铺设方向垂直于所述聚苯乙烯泡沫板的长边方向；在所述纵向加筋土工布层的上方铺设横向加筋土工布层，其中，所述横向加筋土工布层的铺设方向垂直于所述纵向土工布层的铺设方向，所述横向加筋土工布层与所述纵向加筋土工布层之间缝合连接；在所述横向加筋土工布层的上方铺设级配碎石层作为所述顶部碎石层；在所述底部泡沫支撑板、所述中间加筋土工布层和所述顶部碎石层周边设置混凝土强力锚固沟；其中，所述生态隔离系统包括导排气垫、黏土保护层、隔离层、导排水垫和绿化土层，所述导排气垫为两肋高密度聚乙烯导排气材料，所述黏土保护层的黏土细粒含量≥20%且不含有粒径大于5mm的尖锐颗粒物，所述隔离层为抗沉降的LLDPE土工膜，所述导排水垫为三肋高密度聚乙烯导排气材料，所述绿化土层铺设种植绿化土。
2.根据权利要求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为20~40cm，密度为15~20kg/m3；所述横向加筋土工布层和所述纵向加筋土工布层均采用高强聚酯有纺土工布，单位面积质量≤500g/m2，短期抗拉强度≥300kN/m，断裂延伸率≤12%，宽度为3~5m；所述级配碎石层采用耐酸性气体腐蚀的机制碎石，碎石粒径为20~60mm，碎石中碳酸钙含量≤10%，厚度为20~30cm；所述混凝土强力锚固沟的宽度≥0.8m、深度≥1.0m、宽深比为0.5~0.8，采用混凝土的型号≥C20，所述混凝土强力锚固沟采用连续浇筑方式浇筑而成。
3.根据权利要求1所述的污泥塘的原位治理方法，其特征在于，采用所述原位固化设备对所述污泥塘进行多维立体搅拌固化过程中，所述原位固化设备的作业点位位于所述横向加筋土工布层与所述纵向加筋土工布层的交接位置，所述横向加筋土工布层之间的间距为所述横向加筋土工布层宽度的2倍，所述纵向加筋土工布层之间的间距与所述纵向加筋土工布层的宽度相等。
4.根据权利要求1所述的污泥塘的原位治理方法，其特征在于，所述固化药剂采用早强低碱型固化剂，由硅酸盐结构剂、碳酸盐结构剂、无机盐促凝剂、晶体矿物矿化剂、粘土矿物矿化剂和高分子聚合物偶联剂按预设比例复配而成。
5.根据权利要求1所述的污泥塘的原位治理方法，其特征在于，所述导排气垫的纵向拉伸强度≥24kN/m，导气率≥3.6×10-4cm/s；所述黏土保护层的塑性指数≥10%；所述隔离层的断裂强度≥40kN/m，断裂标称应变≥800%，多轴拉伸断裂应变≥30%；所述导排水垫的纵向拉伸强度≥24kN/m，导水率≥1.0×10-3cm/s；所述绿化土层的厚度≥50cm，压实度≥80%。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种污泥塘的原位治理方法，通过在污泥塘顶面铺设柔性支撑系统，在柔性支撑系统的支撑作用下再采用污泥固化专用设备对污泥塘内污泥进行多维立体搅拌固化，形成固化体；最后，再在柔性支撑系统顶部铺设生态隔离系统，完成污泥塘原位治理。整个原位治理方法的可操作性强、施工简单、治理效果好，能够对不具备强度的流态污泥进行全方位的原位固化，尤其是实现对深度较大的污泥塘进行多维度固化治理。
为实现上述目的，本发明提供了一种污泥塘的原位治理方法，包括：在污泥塘的顶面铺设柔性支撑系统，为原位固化设备提供施工作业平台；采用所述原位固化设备对所述污泥塘进行多维立体搅拌，同时添加固化药剂，以形成固化体；在所述柔性支撑系统顶部铺设生态隔离系统，完成对所述污泥塘的原位治理。
在上述技术方案中，优选地，所述在污泥塘的顶面铺设柔性支撑系统的具体过程包括：
在所述污泥塘的顶面由下向上逐层铺设底部泡沫支撑板、中间加筋土工布层和顶部碎石层，完成所述柔性支撑系统的铺设。
在上述技术方案中，优选地，所述在污泥塘的顶面铺设柔性支撑系统的具体过程包括：
在所述污泥塘的表面铺设聚苯乙烯泡沫板；
在所述聚苯乙烯泡沫板上方铺设纵向加筋土工布层，其中，所述纵向加筋土工布层的宽度与所述聚苯乙烯泡沫板的宽度相等，铺设方向垂直于所述聚苯乙烯泡沫板的长边方向；
在所述纵向加筋土工布层的上方铺设横向加筋土工布层，其中，所述横向加筋土工布层的铺设方向垂直于所述纵向土工布层的铺设方向，所述横向加筋土工布层与所述纵向加筋土工布层之间缝合连接；
在所述横向加筋土工布层的上方铺设级配碎石层，且所述级配碎石层由底部至顶部的碎石粒径逐渐增大；
在所述底部泡沫支撑板、所述中间加筋土工布层和所述顶部碎石层周边设置混凝土强力锚固沟。
在上述技术方案中，优选地，所述聚苯乙烯泡沫板的厚度为20~40cm，密度为15~20kg/m3；
所述横向加筋土工布层和所述纵向加筋土工布层均采用高强聚酯有纺土工布，单位面积质量≤500g/m2，短期抗拉强度≥300kN/m，断裂延伸率≤12%，宽度为3~5m；
所述级配碎石层采用耐酸性气体腐蚀的机制碎石，碎石粒径为20~60mm，碎石中碳酸钙含量≤10%，厚度为20~30cm；
所述混凝土强力锚固沟的宽度≥0.8m、深度≥1.0m、宽深比为0.5~0.8，采用混凝土的型号≥C20，所述混凝土强力锚固沟采用连续浇筑方式浇筑而成。
在上述技术方案中，优选地，采用所述原位固化设备对所述污泥塘进行多维立体搅拌固化过程中，所述原位固化设备的作业点位位于所述横向加筋土工布层与所述纵向加筋土工布层的交接位置，所述横向加筋土工布层之间的间距为所述横向加筋土工布层宽度的2倍，所述纵向加筋土工布层之间的间距与所述纵向加筋土工布层的宽度相等。
在上述技术方案中，优选地，所述原位固化设备包括兼具高压喷射的搅拌头，所述搅拌头包括由液压马达驱动的带搅拌混合刀板的滚轴，用于对所述污泥塘进行搅拌，所述滚轴两侧为高压喷射头，所述高压喷射头用于向所述污泥塘中高压注入所述固化药剂，实现多维立体搅拌固化。
在上述技术方案中，优选地，所述固化药剂采用早强低碱型固化剂，由硅酸盐结构剂、碳酸盐结构剂、无机盐促凝剂、晶体矿物矿化剂、粘土矿物矿化剂和高分子聚合物偶联剂按预设比例复配而成。
在上述技术方案中，优选地，所述生态隔离系统包括导排气垫、黏土保护层、隔离层、导排水垫和绿化土层，所述导排气垫为两肋高密度聚乙烯导排气材料，所述黏土保护层的黏土细粒含量≥20%且不含有粒径大于5mm的尖锐颗粒物，所述隔离层为抗沉降的LLDPE土工膜，所述导排水垫为三肋高密度聚乙烯导排气材料，所述绿化土层铺设种植绿化土。
在上述技术方案中，优选地，所述导排气垫的纵向拉伸强度≥24kN/m，导气率≥3.6×10-4cm/s；所述黏土保护层的塑性指数≥10%；所述隔离层的断裂强度≥40kN/m，断裂标称应变≥800%，多轴拉伸断裂应变≥30%；所述导排水垫的纵向拉伸强度≥24kN/m，导水率≥1.0×10-3cm/s；所述绿化土层的厚度≥50cm，压实度≥80%。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）该发明可解决污泥塘原位治理的作业平台问题，由于污泥塘内污泥呈流态状、不具备任何承载力，污泥原位固化设备无法直接在顶部作业，只能在污泥塘一侧或四周开展治理施工，因此，本发明通过柔性支撑系统为原位固化设备提供施工作业平台，可大幅提高施工作业效率至少2倍以上。
（2）该发明可大幅保证污泥固化设备的安全，传统的污泥原位固化施工只能从污泥塘周边慢慢向内部推进，由于污泥流动性大，且刚刚固化完的污泥承载力较低，因此，采用传统发明在污泥逐步固化期间存在较大的设备塌陷风险，而本发明不存在此问题。
（3）该发明可大幅节约污泥固化药剂用量，因本发明顶部已实施柔性支撑系统，因此，污泥原位固化治理期间对固化药剂的添加量可随着污泥塘的深度逐步降低，且该发明仅对污泥总量固化率约80%左右，因此，该发明在保证污泥原位固化治理效果的基础上，至少可节省50%以上的污泥固化剂。
（4）该发明可实现对深度较大的污泥塘进行多维度固化治理，传统采用阿鲁等机械搅拌头的污泥原位固化发明，污泥最大固化深度只能达到7-8m，若采用本发明对污泥固化搅拌头进行改良并配合高压喷射辅助设施，综合可实现污泥最大固化深度达30m。
（5）该发明采用抗沉降的LLDPE土工膜作为生态隔离层，可适应污泥塘后期的不均匀沉降，同时隔离层上下分别设置导水层和导气层，将污泥发酵产生的气体及时收集导排，将绿化土层下渗雨水及时收集导排，在实现污泥坑塘生态治理效果的基础上，保证了污泥原位治理系统的安全性。
（6）该发明采用组合式工艺达到了污泥塘原位治理的效果，若不实施柔性支撑系统，无法实施污泥原位固化系统；若不实施污泥原位固化系统，则无法实施生态隔离系统，该技术系统性强、创新性强、可操作性强。
（7）本发明可操作性强、施工简单、治理效果好，能够对不具备强度的流态污泥进行全方位的原位固化，尤其是实现对深度较大的污泥塘进行多维度固化治理，在污泥塘治理领域具备推广意义。
（发明人：王磊;罗彬;齐长青;田素芳;王洋;倪哲;洪慧兰;刘勇;艾荆洲;饶星;黎真）