污泥库区治理真空预压法

　　城市建设的快速发展，与工业化进程的加快密不可分，伴随产生的污水与污泥量也随之日益增大。污泥做为污水的附属产物，因此人们在处理过程中往往“重水轻泥”，但是污泥含有大量的微生物和细菌，同时也含有重金属、寄生虫和某些无机毒物，若得不到有效处理，将会对环境造成二次污染，且危害程度和污染持久性远大于污水。

　　通常，污泥处理应遵循减量化和稳定化的原则，污泥处理方式可分为四种，即污泥填埋、污泥土地利用、污泥焚烧和建材的利用。就中国目前的情况，污泥的卫生以及重金属指标难以符合土地利用标准，污泥焚烧和建材利用需要投入大量资金，因此中国绝大部分的市政污泥仍然采用填埋方式进行处置，但是经污水处理厂处理后排放的污泥仍然有80%的高含水率，必须对污泥进行减量化处理。本文以上海某污泥暂存库区为背景，探讨真空预压法在污泥库治理中的控制要点。

　　1、工程概况

　　上海某污泥暂存库区的修筑方法是在低洼地修建坝体，在坝体的底部和侧面位置铺设土工膜，随后将来源于周边市政污水处理厂的污泥直接倾倒在污泥库中。该区域共有污泥库若干个，堆放污泥总量约128万m3，每个污泥库(图1)的污泥量约为1.05万m3，单个库区的长为120m，宽为30m，库区最深处约为5m，污泥含水率约为80%。

　　2、真空预压法基本原理

　　目前国内外对软土地基处理的主要方法有排水加固法、强夯挤密法、土工织物加固法、换填垫层法、置换法、及振动水冲法等。其中排水加固法会使地基沉降在加载过程中就可以完成，在建筑物、构筑物使用期间基本上不会产生较大的沉降，对处理各类淤泥和黏土有着较好的效果。真空预压法是排水加固法中的一种，是指在软土表面铺设排水板和一定厚度的砂垫层，而后覆盖一层不透气的薄膜，形成封闭区域，利用抽真空系统，使得封闭区域内外存在压力差，不断排出水和空气，使得含水率降低，软土被固化。

　　真空预压法有以下优点：真空预压法在原位施工，不存在大面积开挖现象，可以减少臭气的产生，对环境影响较小；加固速度快、加固面积大、加固深度大；在加固过程中不产生剪切破坏。

　　真空预压法被广泛应用于各类软土地基，但市政污泥的性质与软土、淤泥存在一定的差异，本文通过减小排水板铺设间距、设置增压管、强化加药搅拌方式等工艺措施对真空预压法进行优化，使得真空预压法能够有效处理市政污泥。

　　3、真空预压法施工流程

　　排出膜上积水→铺设人工垫层→注入调理剂→铺设编织布→施插排水板和增压管→管网布设→安装不倒翁集水井→铺设土工布、无纺布、密封膜→设置沉降观测尺和真空度测头，组建抽真空系统→开始抽真空

　　4、真空预压法主要控制要点

　　(1)PE泡沫板应套入编织袋，组成泡沫板组件，再将泡沫板组件按顺序放在HDPE膜上，必须两两绑扎固定，形成稳定整体，为注入调理剂、施插排水板和增压管提供施工平台，同时保证施工人员的生命安全。

　　(2)在注入调理剂前先将注浆平台搭设完成，要采用污泥专用注浆管，本工程调理剂的固体药量为污泥质量的1%，成分为三氯化铁和柠檬酸，按照一定的配比经水1:2稀释后通过机械和人工加药的方式注入污泥中，在施工过程中应严格控制配比，同时检查三氯化铁和柠檬酸的出厂合格证、试验报告，做好抽样送检工作。

　　机械加药设备采用自主研发的加药系统，该系统由喷枪、远程控制系统、动力机构和药剂输送系统等组成，利用钻机将药剂注浆管和喷头传送至设计深度4.8m，使用高压发生装置，将配制好的药剂通过喷头喷射出去，形成集中能量的液流，在喷射过程中，钻杆应边旋转边提升，通过液流和钻杆浆叶对污泥进行搅拌，使污泥和调理剂充分混合。控制钻杆提升下降速度，防止底膜被破坏。机械加药设备通过导轨定向移动，移至某处加药时，将该处泡沫板取出，并割除HDPE膜，待加药完成后，放回泡沫板。在加药过程中，抽风设备与加药设备同时移动，用于臭气收集，检查抽风设备接口，同时检查施工人员的安全防护措施是否到位。

　　因污泥库区地势为中间高两边低，机械加药不适用库区周边，此时采用人工加药，同样采用高压发生装置将配制好的药剂从喷头喷射出去，形成能量相对集中的液流，保证污泥和调理剂充分混合。

　　(3)排水板及增压管采用正方形布置，用人工方式进行施插，塑料排水板按0.3m×0.3m进行布置，增压管按0.9m×0.9m布置。查看进场的排水板和增压管的出厂合格证和试验报告，现场实测实量尺寸。插入污泥的排水板应尽量使用整板，且保证插入污泥深度约为4.8m，露出顶面不小于0.3m。插入污泥的增压管应保证插入污泥深度约为4.8m，露出顶面不小于0.1m。

　　施工时严格控制回带长度及回带率，回带率不大于5%。在施工过程中应加强抽查力度，尽可能减小回带长度。现场的塑料排水板应覆盖或存在的仓库中，防止日晒雨淋后会导致材料老化。

　　(4)排水板施插完成后，用四通手型接头将两根排水板连接在一起，并打入铆钉，防止排水板脱落，而后依次将所有排水板连接好，再用椎25mmPVC钢丝软管将四通手型接头组合在一起做为真空支管，各真空支管汇集到真空主管(采用椎50mmPVC钢丝软管)，再与增压管连接在一起，组成抽真空管网。

　　(5)为了保证密封膜在抽真空期间不被损坏，在铺设密封膜之前，先铺设一层150g/m2编织土工布和一层200g/m2短丝针刺土工布保护密封膜，再铺设两层聚氯乙烯薄膜做为密封膜，在铺设过程中应用砂袋压膜，铺设完成后应立即检查膜是否完好，发现存在破裂处应立即修补，保证密封性完好。

　　(6)埋设沉降观测尺和真空度测头，通过真空度观测可以了解真空度随时间的变化情况，得出真空荷载随时间的变化曲线，通过沉降观测尺，可以计算地表沉降量和沉降速率。将真空管网、不倒翁集水井和抽真空机组进行连接，组成真空预压系统。

　　(7)抽真空开始阶段，务必严格控制抽真空速率，真空度应缓慢增大，直到80kPa，防止因瞬时力对周围土体造成破坏。抽真空过程中，所有设备应24小时满负荷运行，并应定期记录真空度数值和沉降观测值。

　　5、结语

　　本文采用减小排水板铺设间距、设置增压管、强化加药搅拌方式等工艺措施对真空预压法进行优化，保证了工程的顺利进展，但工程进度需要的时间较长，本文未对真空度数值和沉降观测值进行分析，无法了解真空度和沉降速率变化规律，待后续试验结束，便可利用图表对数据进行详细解读。(来源：上海三凯工程咨询有限公司)