干污泥單獨填埋的工程化應(yīng)用

周海燕，蘭思杰，趙由才

（1.上海老港廢棄物處置有限公司，上海 201302；2.同濟大學(xué)，上海 200092）

1 工程概述

上海老港綜合填埋場位于老港基地東部圍墾的儲備用地內(nèi)，占地面積約5.45 km2。其中，考慮彈性規(guī)劃、滾動實施的操作性，先期建設(shè)綜合填埋場一期，預(yù)算總投資約11.3億元。工程總占地面積102.1 hm2，包括綜合填埋場、滲瀝液處理廠及配套工程等，填埋庫區(qū)總?cè)莘e1.648×107m3，最大處理規(guī)模5 000 t/d，平均3 795 t/d，其中生活垃圾2 664 t/d、飛灰231 t/d、污泥864 t/d。綜合填埋場采用分類填埋工藝，設(shè)計不同庫區(qū)，包括飛灰處理場地、城市剩余污泥應(yīng)急處理場地和其他垃圾處理場地，分別填埋老港再生能源利用中心穩(wěn)定化處理后的飛灰、干化污泥、生活垃圾等廢棄物，設(shè)計使用年限分別為 13、9、16 a。

綜合填埋場中涉及生活垃圾、污泥及飛灰3種不同性質(zhì)的填埋物，其中，生活垃圾和污泥填埋工藝流程直接借鑒老港一至四期填埋場的相關(guān)填埋運營經(jīng)驗進行設(shè)計填埋，筆者重點針對污泥分區(qū)單獨填埋進行了跟蹤研究。

2 污泥的基本性質(zhì)

2.1 填埋用污泥的泥質(zhì)要求

GB/T 23485—2009城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置混合填埋用泥質(zhì)中規(guī)定了污泥進入填埋場的理化性質(zhì)要求，如表1所示。

表1 填埋用污泥的泥質(zhì)要求

2.2 進綜合填埋場的污泥性質(zhì)

綜合填埋場填埋的污泥主要為來自白龍港污水處理廠的含水率約為60%的污泥，該廠產(chǎn)生的市政污泥是生活污水生化處理后的產(chǎn)物，由大量無機顆粒、細菌菌體、有機物殘渣、膠體污泥等組成的復(fù)雜的非均質(zhì)體。主要特性是含水率高（可高達99%以上），有機物含量高，并且顆粒較細，密度較小，呈膠狀液態(tài)的濃稠物。由于是大量微生物的團聚體，大量水分以細胞水的形式存在，一般條件下難以通過機械方式進行固液分離。現(xiàn)行污泥填埋標準GB/T 23485—2009要求污泥進入填埋場的含水率低于60%，橫向剪切強度大于25 kN/m2。因此普遍在添加驅(qū)水劑后采用板框壓濾或者帶式壓濾的高壓機械脫水方式對污泥進行處理獲得脫水干污泥。

進入填埋場的脫水污泥外部為土黃色，內(nèi)部仍為黑色，其基本性質(zhì)如表2所示。經(jīng)板框壓濾后，其抗壓強度和抗剪強度等均能滿足污泥填埋的相關(guān)要求，但是由于板框壓濾過程中添加的驅(qū)水劑含有大量的石灰等堿性物質(zhì)，提高了干污泥的pH使污泥中的氨氣揮發(fā)至空氣中，部分揮發(fā)性有機物也散逸到空氣中，尤其是在運輸過程中，大量污泥處于一個密閉環(huán)境中，在箱體內(nèi)積聚了大量的惡臭氣體，在卸料的短時過程中集中產(chǎn)生大量的惡臭。因此運輸、填埋作業(yè)中干污泥具有較強的氨臭味，需要在卸料、填埋過程中采用本源噴灑除臭結(jié)合作業(yè)面覆蓋控制惡臭。

表2 干污泥基本性質(zhì)

3 污泥填埋場運營實際狀況分析

3.1 污泥填埋作業(yè)實際情況

綜合填埋場污泥的填埋作業(yè)基本按照設(shè)計情況進行，填埋現(xiàn)場如圖1所示。晴天時，污泥填埋各環(huán)節(jié)包括污泥卸料、抓運、碾壓、攤鋪、修坡和平整、日覆蓋等，均按設(shè)計要求按質(zhì)按量完成，達到設(shè)計要求。

圖1 污泥填埋作業(yè)流程現(xiàn)場照片（2013年10月至2014年3月）

目前污泥填埋作業(yè)存在的主要問題是進場污泥質(zhì)量和惡劣氣候條件下的填埋作業(yè)。

1）設(shè)計方案中，綜合填埋場設(shè)計接收的污泥主要來自白龍港生活污水處理廠經(jīng)過脫水壓榨后的含水率60%污泥，但是受條件限制，部分厭氧發(fā)酵和堆肥處理不完全的污泥同樣在五期填埋場以填埋的方式進行最終處置，而這部分污泥往往不符合GB/T 23485—2009中污泥進入填埋場的理化性質(zhì)要求，主要問題在于其含水率較高和抗壓強度較低，這部分污泥在小雨天氣下吸水漿化速度快，極易受外力擠壓變形，路基箱出現(xiàn)在污泥中小幅度上下擺動的現(xiàn)象，說明其力學(xué)性質(zhì)并不適宜直接填埋。

2）雨天氣候條件下會對填埋污泥作業(yè)產(chǎn)生極大的影響，脫水污泥的抗壓強度會隨其含水率的增長急劇變化。如圖2所示，測試了白龍港脫水污泥不同含水率下抗壓強度的變化值，發(fā)現(xiàn)一旦含水率大于65%，則其抗壓強度逼近50 kPa的限值，對正常填埋造成影響。如圖3所示，將白龍港含水率低于60%的脫水干污泥泥餅浸泡在水中，其抗壓強度包括原樣抗壓強度和重塑后樣品的抗壓強度均隨著浸泡時間的增長逐步下降（填埋場作業(yè)污泥在運輸、卸料、抓運、攤鋪碾壓過程中外部形態(tài)受到破壞，其力學(xué)性質(zhì)和重塑后污泥樣品相接近），10 d后依然高于GB/T 23485—2009標準。這說明在添加固化劑后經(jīng)板框壓榨得到的泥餅狀態(tài)下的脫水污泥在雨天條件下含水率上升較慢，抗壓強度降低有限，基本符合填埋設(shè)計要求。但是一旦脫水污泥的泥餅的外部形態(tài)受到破壞，污泥的比表面積會迅速增大，進而造成漿化的現(xiàn)象，而固化不完全的污泥更容易受到雨水浸泡膨脹的影響，提高填埋作業(yè)難度和危險性。而目前污泥日填埋量壓力較大，導(dǎo)致部分填埋作業(yè)在惡劣條件下仍須進行，產(chǎn)生了較大的安全生產(chǎn)隱患。

圖2 干污泥抗壓強度隨含水率的變化關(guān)系

圖3 干污泥泥餅（重塑前后）抗壓強度隨浸泡時間的變化關(guān)系

3.2 污泥填埋場作業(yè)惡臭控制實際情況

綜合填埋場內(nèi)污泥填埋作業(yè)中的惡臭控制措施按設(shè)計方案正常施行，在污泥填埋作業(yè)期間利用風炮和噴霧裝置對作業(yè)面和場界區(qū)域進行除臭劑的定期噴灑，場界區(qū)域外惡臭氣味得以極大改善，作業(yè)范圍內(nèi)氨氣濃度不會對施工人員造成直接損害。日覆蓋工作按時完成，污泥暴露面及時得以最小化。污泥填埋作業(yè)的惡臭控制符合設(shè)計要求。

但是在污泥卸料瞬時會產(chǎn)生大量的氨氣惡臭，除臭劑無法完全消除惡臭在短時間內(nèi)大量散逸；日覆蓋作業(yè)完成后區(qū)域以及中間覆蓋完成后的區(qū)域填埋氣通過導(dǎo)氣石籠向堆體外散發(fā)尚得不到及時收集，雖然惡臭氣體控制在填埋場的個別點位，但是由于得不到及時收集和處理，會產(chǎn)生類似于惡臭無組織排放的效應(yīng)。可以考慮在后續(xù)運營方案中增加惡臭控制的方案，增添惡臭源頭控制設(shè)施并改進堆場內(nèi)惡臭氣體收集措施。

3.3 污泥填埋作業(yè)道路、車輛與操作人員的安全與衛(wèi)生實際情況

設(shè)計方案中對于污泥填埋作業(yè)的進場道路、車輛和操作人員主要借鑒以往生活垃圾填埋作業(yè)的要求，但是由于污泥性質(zhì)與生活垃圾存在本質(zhì)的不同，因此在污泥填埋實際作業(yè)過程中產(chǎn)生了不同以往的問題。

土方運輸車中的脫水污泥在進場過程中，在路基箱接縫、路面坑洼、坡度較大區(qū)域，車體頂部密封措施較差，部分污泥抖落在道路表面。污泥性質(zhì)與土壤相似，塊狀的污泥在碾壓下會填補路基箱的減速條紋之間的溝壑，附著在車輛輪胎表面和履帶表面造成車輛打滑，在雨天這一現(xiàn)象更為嚴重。同時干污泥在壓榨脫水過程中添加了大量的石灰等堿性藥劑，因此pH呈堿性，會對車輛和路基箱表面造成腐蝕，大大縮減車輛和路基箱的使用壽命。

市政污泥本質(zhì)上屬于微生物聚體，壓榨脫水大幅度對污水廠剩余污泥進行了減量和穩(wěn)定化處理，但是其依然具有部分的微生物特性，吸入人體會對健康產(chǎn)生較大的危害，其操作人員較以往填埋作業(yè)工人需進一步加強安全防護措施。

4 結(jié)論

1） 脫水干污泥符合GB/T 23485—2009的要求，其含水率低于60%，抗壓強度高于50 kPa，在正常條件下能安全完成污泥填埋作業(yè)；必須對進場污泥進行監(jiān)測控制，穩(wěn)定化不完全的污泥泥質(zhì)不符合進場要求，抗壓強度過低會造成路基箱小幅下陷、污泥漿化的現(xiàn)象，對填埋作業(yè)造成一定的影響。

2）在惡劣天氣下填埋作業(yè)受阻，散裝干污泥在雨水淋洗和浸泡下漿化，其含水率提高、抗壓強度下降，增加了填埋作業(yè)的施工難度和危險程度，存在安全隱患；所以在有條件的地區(qū)，應(yīng)考慮停止作業(yè)或空氣膜等封閉式作業(yè)的可行性。

3） 填埋作業(yè)過程中要加強作業(yè)暴露面控制，除臭劑按時噴灑，日覆蓋措施及時到位，日覆蓋和中間覆蓋完成后由導(dǎo)氣石籠排放出的填埋氣帶有惡臭，應(yīng)及時收集處理。

4）污泥在運輸、卸料、抓運等過程中部分散落在進場道路和路基箱表面，車輛的車體、輪胎和履帶表面也附著有大量的污泥，造成車輛行駛過程中打滑的現(xiàn)象，在雨天天氣下較為嚴重，同時具有腐蝕性污泥清理不及時會對路基箱和車輛造成損害，縮短其使用壽命。