复合真空预压法原位处理市政污泥设计与应用

复合真空预压法原位处理市政污泥设计与应用

摘要：近年来污水处理厂市政污泥倾倒于污泥填埋库，对污泥填埋库库容影响

较大，也是目前环境岩土工程研究的热点问题。本文结合沈阳某污泥堆埋场地污

泥原位处理，针对污泥体积大，物理力学性质差，含水率高，渗透性低的问题，

采用原位复合真空预压法的处理方法，对该项工程技术原理、工艺流程、施工方

法以及应用成果进行了总结。结果表明，复合真空预压法处理后污泥含水率有一

定降低，污泥沉降较大，体积减量明显，真空预压技术得到成功应用，为污泥填

埋场原位处理积累了经验。

关键词：污泥；真空预压；化学调理；工艺；排水加固

1引言

城市生活污水处理过程中会产生大量污泥，我国绝大部分污水厂产出的脱水

污泥的含水率基本为80%左右。由于其物理力学性质差，含水率高造成后续处理

处置困难，污泥的排水加固以及污泥库库容恢复成为亟需解决的难题。

污泥是一种胶体物质，具有颗粒小，含有大量有机物，有机质含量，水分成

份复杂，排水固结较为困难。现场填埋库高含水率污泥，需要对现场污泥进行大

规模开挖，效率较低，成本较高。近年来，真空预压作为一种应用成熟的软土地

基处理加固技术。且随着增压式真空预压、化学调理联合真空预压新技术的研究，在软土地基加固领域不断突破真空预压法的局限性。目前，已有学者尝试采用普

通真空预压法对污泥处理加固进行了研究。本文对沈阳某堆存库污泥进行原位处

理方案，针对污泥脱水困难，物理性质软弱的特点，采用复合真空预压技术，通

过化学调理和真空预压技术应用于污泥库污泥的原位处理中，对减少污泥体积，

提高污泥强度，增大填埋库库容提供了一种工程处理思路。

2工程概况及现场条件

2.1工程概况

本项目位于沈阳某污泥堆存库场地内，2007年投入使用，使用期间接收沈阳

市各市政污水处理厂污泥，场地面积大，共有11个大小不等的污泥储坑，本次

真空预压治理堆存场地为其中之一。真空预压场地平面面积约为34500㎡，埋深

达5~7.5米，且由于雨季造成污泥表面赋存约1m左右深度的雨水。由于现场污

泥含水率较高，堆存库堆存库容较大，对周边环境污染较为严重。

2.2污泥基本性质

勘察查明，表层主要来源为大气降水，受季节变化而略有变化。第①1层黑

色污泥层厚约2.45～3.00m，有臭味，流动状，高压缩性，平均含水量约为78.3%。第①2层黑色污泥：层厚约1.60～3.50m，夹沙石土，有臭味，流动状，高压缩性。状态稍好于上层，平均含水量约为73.0%。第②层灰黄色粉质粘土：夹少量

沙石，呈硬～可塑状。

污泥堆存场地在勘察深度7.2m，性质如表1：

表1污泥基本性质

3工艺选择

本次污泥原位处理采用化学调理联合真空预压法。化学调理联合真空预压法

是在DF改良剂调理下改善了污泥渗透性，采用防淤堵排水板对污泥原位真空预压，以达到缩短工期的目的。真空预压施工前应先抽取表层水体，污泥表面进行

适当晾晒后，铺设编制土工布及土工格栅，以增强污泥表面强度，满足人工插板

要求，然后进行改良药剂的添加、人工插板及防淤堵管的施工，并完成水平排水

管网的埋设工作，其上在铺设一层无纺土工布，最后铺设双层密封膜，挖设密封沟，进行压膜密封，最后进行真空预压抽水及覆水围堰施工工作。

4真空预压设计与施工

根据总体优化设计方案，真空预压主要设计内容有土工织物垫层设计、排水

系统设计、密封系统设计、监测检测设计。

4.1土工织物垫层设计

本次设计计划铺设编织布、土工格栅及土工布等三层土工织物垫层，主要起

到增强污泥层表层承载力作用，方便后期施工。铺设范围应覆盖整个加固区域，

且每边超出3-5m。

4.2排水系统

4.2.1 DF改良剂添加

本次DF改良剂孔位行距为700mm，列距为700mm，正方形布置与人孔插板

孔位相同。DF改良剂处理深度同塑料排水板深度，为6.5m。施工加药采用注浆

方式高压喷射注入污泥，DF改良剂溶液配制平台及空压机均应设置于岸上平台，通过软管与加药喷射装置连接。

4.2.2排水体设计与施工

竖向塑料排水板类型为防淤堵型整体板，施工方法为人工插板，塑料排水板

通过手型接头与排水管网连接。设计参数如下：排水板间距为0.7m，正方形布置，排水板长度5.0-7.2m，底标高进入其下②层粉质粘土中，以满足不回带为准，排

水板顶露出砂垫层顶面≥500mm，以方便通过手型接头与排水管网连接。排水板

施工完毕后，应将排水板头周围带出的淤泥清除。

图3 化学调理与排水系统大样图

水平排水管网采用φ50钢丝增强软管，管体不打滤眼，布管间距1.4m，通过手型接头与临近的双排塑料排水板连接。

4.3密封系统设计与施工

真空预压密封系统采用开挖密封沟方式。密封沟采用小型挖机开挖。真空膜

的大小按加固区四周各伸出5m左右确定。分层铺放覆盖整个真空预压区块，然

后将膜体周边埋入密封墙内。对真空预压系统正式工作前按设计要求进行试抽气，试抽气3-4天，确定密封系统达到密封要求后，对膜下真空度达到80kPa后进入

正式真空预压阶段。

5真空预压监测与结果分析

5.1沉降监测与分析

真空预压期间对整个区域内进行沉降监测。本次布置表层沉降监测5

组，下图6为5个测点的沉降观测数据：其中中心点B5点在中部，含水率较大，同时污泥分布较厚，沉降最大，达到77.4mm；B1、B2、B4沉降较大，约

50mm；B3点污泥深度最浅，所以沉降最小，为43.045mm左右。整体沉降监测

结果显示，复合真空预压法对污泥有一定减容效果。

图5真空预压监测与取样点布置图6真空预压监测与取样点布置

5.2真空度监测

取其中5个监测点的污泥真空度监测结果，部分结果如下图7所示，可以看

出试抽阶段，膜下真空度较低，随着抽真空时间延长而增加，正式真空预压期间

真空度保持在80kPa左右，真空度较为稳定，保证了污泥真空预压期间的排水固