重慶黑石子垃圾場(chǎng)調(diào)節(jié)池清淤改造設(shè)計(jì)與實(shí)施

姚 潔 靳俊平 潘曉峰 郝麗華 李 妍 戚 瑞

(中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300074)

重慶黑石子垃圾場(chǎng)調(diào)節(jié)池清淤改造設(shè)計(jì)與實(shí)施

姚 潔 靳俊平 潘曉峰 郝麗華 李 妍 戚 瑞

(中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300074)

重慶黑石子垃圾填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池池體由于防滲系統(tǒng)遭到損壞，需要對(duì)調(diào)節(jié)池進(jìn)行清淤和池體改造，經(jīng)方案比選后確定采用吸污泵絞吸工藝進(jìn)行清淤，池體改造設(shè)計(jì)則采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)+HDPE膜調(diào)節(jié)池，池體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池內(nèi)壁及底部鋪設(shè)2.0 mm厚HDPE土工膜，滿足設(shè)計(jì)要求。

垃圾填埋場(chǎng)，調(diào)節(jié)池，污泥，清淤，池體改造

1 工程概況

重慶黑石子垃圾處理場(chǎng)工程位于重慶市江北區(qū)黑石子村，規(guī)劃處理江北區(qū)、渝北區(qū)和北部新區(qū)城市生活垃圾。該垃圾填埋場(chǎng)于2005年年底建成，2006年年初投入運(yùn)行。

本工程的調(diào)節(jié)池位于填埋區(qū)垃圾壩下游，原調(diào)節(jié)池池體采用就地開挖，下游修筑截污壩形成，原調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)池容4.4萬m3。原調(diào)節(jié)池防滲采用在調(diào)節(jié)池底和四周鋪設(shè)土工布、GCL膨潤土毯和HDPE土工膜作為池體防滲系統(tǒng)。

2 設(shè)計(jì)背景

黑石子垃圾處理場(chǎng)投入運(yùn)行以來，地下水一直較豐富，尤其調(diào)節(jié)池所在地處于場(chǎng)址下游，位于地下水匯集點(diǎn)，對(duì)池體內(nèi)壁和底部形成很大的壓力。

填埋場(chǎng)滲瀝液是一種組成復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水[1]，含有大量的有機(jī)物及泥沙等物質(zhì)，該調(diào)節(jié)池自投入運(yùn)行以來尚未進(jìn)行過清淤工作，在調(diào)節(jié)池表面和池底形成大量的污泥，池表的污泥在水面上形成厚厚的一層漂浮物。初步估計(jì)，調(diào)節(jié)池內(nèi)沉積污泥達(dá)到約1.5萬m3，在池底形成厚厚的污泥層。

3 調(diào)節(jié)池清淤工程方案比選及實(shí)施

3.1 調(diào)節(jié)池清淤工程方案比選

常用的清淤方式有人力清淤、機(jī)械清淤和吸污泵絞吸三種方式，現(xiàn)比較如下：

1)人力清淤。本方案是在調(diào)節(jié)池上部清水排出后，將施工人員吊入池內(nèi)，利用人工開挖裝載污泥到吊斗內(nèi)提升到調(diào)節(jié)池外的離心脫水機(jī)中。該清淤方案效果明顯，處理費(fèi)用相對(duì)低。但是在清淤過程中工人操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境惡劣，施工進(jìn)度慢。且由于池底沼氣濃度大氧氣含量低，即使在佩戴防毒面具及呼吸機(jī)等設(shè)備時(shí)施工人員也容易出現(xiàn)安全事故。

2)機(jī)械清淤。本方案是在調(diào)節(jié)池上部清水排出后，將裝載機(jī)等機(jī)械吊入池內(nèi)，利用裝載機(jī)開挖裝載污泥到吊斗內(nèi)提升到調(diào)節(jié)池外的離心脫水機(jī)中。該清淤方案處理費(fèi)用最低。但是車輛直接放置在池底，易破壞池底部的防滲系統(tǒng)，造成污泥大量外泄。而且當(dāng)污泥深度較大時(shí)，裝載機(jī)易陷入污泥及行進(jìn)困難的問題。

3)吸污泵絞吸。吸污泵絞吸的工藝流程是：通過連接10個(gè)以上的氣墊船而形成清淤泵的水上移動(dòng)平臺(tái)，并采用人工移動(dòng)的方式變換清淤區(qū)域；氣墊船上設(shè)置揚(yáng)程約為40 m的絞吸泵，通過配置的管道將污泥抽吸到儲(chǔ)泥設(shè)備中；最后通過螺桿泵將污泥輸送進(jìn)脫水機(jī)，并配置專用絮凝劑進(jìn)行脫水，形成含水率約為80%的污泥。清淤方式比選見表1。

表1 清淤方式比選

結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)地和池體內(nèi)污水和污泥特性情況，調(diào)節(jié)池底存在沼氣，工作環(huán)境惡劣，機(jī)械設(shè)備難以進(jìn)入的特點(diǎn)，綜合比較上述三種方式，采用吸污泵清淤方式機(jī)械化程度高，工作連續(xù)性好，不易發(fā)生安全事故，是調(diào)節(jié)池清淤的首選方案。

3.2 清淤工程實(shí)施方案

1)污泥絞吸。為便于清淤施工過程中工人正常工作、清淤泵的移動(dòng)和輸送管道的固定，且要滿足不損壞滲濾膜的要求，可采取將多個(gè)氣墊船并聯(lián)連接的方式形成一個(gè)浮動(dòng)工作平臺(tái)。氣墊船上設(shè)置揚(yáng)程約40 m，提升量約100 m3/h的無堵塞式清淤泵抽吸污泥，通過人工移動(dòng)的方式不停變換抽吸區(qū)域。吸污泵與儲(chǔ)泥罐之間采用管徑約為100 m的工程塑料管道連接，管道采用快速接頭，便于在吸污泵移動(dòng)的過程中增加或減少管道長度。

2)清淤污泥處理。本工程預(yù)計(jì)總清除污泥量約15 000 m3，污泥含水率參照初沉池污泥含固率，約為3%，經(jīng)過離心脫水后污泥含水率約為80%；離心脫水后的污泥量約為2 250 m3。

為滿足進(jìn)入填埋場(chǎng)處理的要求，污泥在填埋之前應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定化處理，使污泥含水率進(jìn)一步降至40%以下，方可滿足填埋要求。為進(jìn)一步降低污泥含水率，可采用晾曬或石灰調(diào)理方式處理污泥，也可添加水泥或者粉煤灰對(duì)污泥進(jìn)行改性。

晾曬方式簡(jiǎn)單易行，處理費(fèi)用最低，但是重慶降水量豐沛，露天晾曬的污泥被雨水滲入后難以干化或者干化時(shí)間較長，因此晾曬方式不適合本項(xiàng)目。污泥添加石灰調(diào)理后可起到良好的干化穩(wěn)定化效果，但是石灰調(diào)理后的污泥pH值高達(dá)12，對(duì)填埋區(qū)內(nèi)相關(guān)設(shè)施設(shè)備腐蝕較強(qiáng)，因此也不太適合本項(xiàng)目。

水泥或粉煤灰對(duì)污泥改性操作性較強(qiáng)，應(yīng)用廣泛，在短期內(nèi)可實(shí)現(xiàn)污泥干化穩(wěn)定化，穩(wěn)定周期一般在一周左右，費(fèi)用適中，是較為理想的污泥處置方案。本工程推薦采用水泥、粉煤灰干化處理污泥，干化污泥運(yùn)輸?shù)介L生橋垃圾場(chǎng)填埋區(qū)填埋處置。

3.3 運(yùn)行期調(diào)節(jié)池清淤方案

垃圾滲瀝液成分復(fù)雜，且填埋場(chǎng)排出的滲瀝液一般含有大量雜質(zhì)和泥沙，泥沙雜質(zhì)淤積后易堵塞調(diào)節(jié)池外排管道，為避免清淤后的調(diào)節(jié)池再次造成污泥累積，需對(duì)調(diào)節(jié)池前段采取必要的截淤措施。根據(jù)本工程實(shí)際情況，在調(diào)節(jié)池前端增設(shè)隔渣沉砂池。隔渣沉砂池前設(shè)置一臺(tái)機(jī)械格柵XGS-500，柵距為7 mm，池體后端設(shè)置平流沉砂池。格柵渣量按照0.1 m3/d計(jì)。平流沉砂池停留時(shí)間為30 s，池體平面尺寸為7.5×1.2，池深2 m，沉砂池分兩格設(shè)置，采用重力沉砂。沉砂池與調(diào)節(jié)池連接處應(yīng)設(shè)置水封井，柵渣及池砂須定期清理及維護(hù)避免污泥累積。

4 池體改造方案比選及設(shè)計(jì)

4.1 池體改造方案比選

現(xiàn)有調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)采用就地開挖，在調(diào)節(jié)池底和四周鋪設(shè)土工布、GCL膨潤土毯和HDPE土工膜等作為池體柔性防滲系統(tǒng)，長期運(yùn)行防滲系統(tǒng)的老化會(huì)形成污水泄漏的安全隱患；同時(shí)，在清淤作業(yè)過程中清淤設(shè)施極易對(duì)池體防滲系統(tǒng)造成損壞，池體耐用性較差等多種問題。為徹底解決以上問題，本次調(diào)節(jié)池改造設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)+HDPE膜調(diào)節(jié)池，其優(yōu)點(diǎn)：1)池體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用，安全穩(wěn)定性高；2)通過鋼筋混凝土池體分格后，加蓋實(shí)施難度?。?)采用鋼筋混凝土池體，在池體前端加設(shè)沉砂池，能大大縮小清淤作業(yè)工程量和清淤費(fèi)用。

4.2 調(diào)節(jié)池改造設(shè)計(jì)

調(diào)節(jié)池為蓄水構(gòu)筑物，對(duì)結(jié)構(gòu)防水性能有較高的要求，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土中需加入一定比例的抗?jié)B抗裂的外加劑(替代水泥)，用于提高混凝土的密實(shí)度、抗?jié)B性及抗腐蝕能力；同時(shí)，還可補(bǔ)償混凝土的收縮變形。池內(nèi)外表面涂防腐涂料。

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：以強(qiáng)風(fēng)化基巖作為基礎(chǔ)持力層，采用筏板基礎(chǔ)。

池體為菱形，平面尺寸為88 m×72 m，池深7.5 m，池壁厚度初定為500 mm，底板厚度為700 mm。池體抗?jié)B等級(jí)為P6。由于池體較大，需設(shè)伸縮縫，并在縫內(nèi)設(shè)止水帶。池體采用C30混凝土，墊層混凝土采用C15。

由于混凝土結(jié)構(gòu)防滲難以滿足要求，池內(nèi)壁及底部必須鋪設(shè)HDPE土工膜，2.0 mm HDPE土工膜鋪設(shè)面積為8 616 m2，為便于在混凝土池面錨固HDPE土工膜，在池底及池壁每2 m距離預(yù)埋HDPE“E”連接鎖，連接鎖長度1 440 m。

5 結(jié)語

1)通過吸污泵絞吸污泥可以快速有效將調(diào)節(jié)池污泥輸送至臨時(shí)污泥脫水站，污泥添加合理配置的絮凝劑后通過離心脫水機(jī)脫水后含水率可降至80%左右，脫水后的污泥采用水泥、粉煤灰干化處理污泥，使污泥含水率進(jìn)一步降至40%以下，干化污泥運(yùn)輸?shù)介L生橋垃圾場(chǎng)填埋區(qū)填埋處置。2)本工程結(jié)合自身的實(shí)際情況，為避免清淤后的調(diào)節(jié)池繼續(xù)淤積雜質(zhì)和泥沙再次造成污泥累積，在調(diào)節(jié)池前端增設(shè)隔渣沉砂池。隔渣沉砂池前設(shè)置一臺(tái)機(jī)械格柵，池體后端設(shè)置平流沉砂池。3)調(diào)節(jié)池結(jié)構(gòu)方案選定為鋼筋混凝土+HDPE土工膜防滲結(jié)構(gòu)，針對(duì)現(xiàn)狀地形不規(guī)則的特點(diǎn)，結(jié)合周邊建、構(gòu)筑物的位置關(guān)系，舍棄了原調(diào)節(jié)池東北側(cè)一拐角處池體，將調(diào)節(jié)池平面調(diào)整為一較為規(guī)整的菱形形狀，滿足庫容及設(shè)計(jì)要求。

[1] 欒智慧，王樹國.垃圾衛(wèi)生填埋實(shí)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

The dredging transformation design and implementation of Chongqing Heishizi refuse landfill regulation pool

Yao Jie Jin Junping Pan Xiaofeng Hao Lihua Li Yan Qi Rui

(ChinaMunicipalEngineeringChinaNorthDesign&ResearchInstituteLimitedCompany,Tianjin300074,China)

The Chongqing Heishizi refuse landfill regulation pool due to the seepage control system was damaged, need to make dredging and pool body transformation to regulating pool, through the scheme comparison determined using the sewage sucking pump cutter suction process to dredging, the pool body design and transformation using reinforced concrete structure + HDPE membrane regulation pool, the pool body as the reinforced concrete structure, the pool inner wall and bottom laying of 2.0 mm thick HDPE geomembrane, meet the design requirements.

refuse landfill, regulation pool, sludge, dredging, pool transformation

2015-04-08

姚 潔(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)17-0205-02

X705

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