专利名称：大面积城市生活污泥真空原位固结处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生活污泥处理装置，特别是大面积生活污泥原位固结处理装置。
背景技术：
污泥池填埋的污泥一般为城市污水处理厂的污泥，作为城市污水处理过程中的副产品，污泥是包含水、泥沙、纤维、动植物残体及各种絮体、胶体、有机质、微生物、病菌、虫卵、重金属及各种无机盐等的复杂多相体系。污泥污染物往往具有长期毒性和不可降解性，若无序排放，将成为危险的二次污染源，通过大气、地下水、地表水和土壤等介质进入食物链，造成严重的生态风险，影响人类健康。填埋污泥经过长时间的生化反应，以及大量的雨水进入，含水率超过90%，几乎呈流塑状，没有什么承载力可言。而垃圾填埋场的污泥池一般位处低洼之地或核心区域，常常制约着垃圾堆场库容的使用，需要处理以恢复场地使用或堆场库容。对已形成的垃圾填埋场的污泥池通常采用污泥清除，异地处置；或对已填埋污泥区域周边进行围堰加固，以保证污泥填埋区域稳定；以及将污泥搅拌固化后再次填埋等传统环境工程处理方法。与本实用新型最接近的现有污泥处理方法为污泥搅拌固化后再次填埋方法，污泥搅拌固化后再次填埋方法一般仅适用于小范围的污泥原地固化，对于大面积的污泥区很难甚至无法取料，在处理过程中需要加入化学剂或药剂，容易造成土体二次污染，由于需要二次转运和二次填埋，施工需要作业场地大，且费用高。因此，如何寻求一种简单易行经济加固效果好的施工装置是对大面积污泥池中污泥进行有效的就地固结强化处理，以恢复场地使用或垃圾继续堆填是目前城市垃圾填埋场遇到的普遍问题的必经阶段。
实用新型内容本实用新型的目的是提供大面积城市生活污泥真空原位固结处理装置，要解决通过采用简单装置，较经济的技术手段对现有的大面积城市生活污泥进行原位加固后可进行重新利用的技术问题。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案大面积城市生活污泥真空原位固结处理装置，由竖向排水板、水平排水层、滤水管网、密封沟、密封膜、抽真空设备组成，所述水平排水层设置在拟处理污泥体上表面，所述竖向排水板依次穿水平排水层、工作垫层和拟处理污泥体，且其底端不触及拟处理污泥体底面，其顶端露出水平排水层并弯折压入水平排水层内，所述密封沟分布在水平排水层周边及其内部且所有的密封沟彼此连通，所述滤水管网由干滤管和支滤管组成，设置在水平排水层中，所述支滤管横亘在两根干滤管之间且与干滤管连通，所述密封膜铺设在水平排水层顶面，且边角压入密封沟中，所述抽真空设备与干滤管连通。优选的方案如下[0010]所述工作垫层自下而上的结构层序依次为1层毛竹网片+ I层有纺编制布+ 5层荆芭+ I层长丝无纺土工布+风化料层，所述风化料层分为上下两层，中间铺设I层有纺编制布，所述工作垫层的总厚度为I. Om 1.6m。所述水平排水层自下而上由长丝无纺土工布和中粗砂层叠合而成，其中，中粗砂层的厚度为O. 5m O. 8m,中粗砂含泥量不大于5%，渗透系数应大于I X 10_2cm/s。所述竖向排水板为C型板或D型板，它在平面上呈并列均匀布置，任意相邻竖向排水板之间的间距d为O. 6m O. Sm,其距离拟处理污泥体的底面O. 5m,其上端高出水平排水层 O. 3mο所述干滤管和支滤管为PVC管或塑料软管，其中，所述干滤管的间距为15m，所述支滤管的间距为3m ;所述干滤管和支滤管的管壁上均开有滤水孔，并采用渗透系数不低于干滤管和支滤管本身的土工滤膜包裹，所述滤水孔在管壁上错列均匀布置，其孔径R为6mm,孔距 s 为 20mm。
·[0014]所述密封沟的深度彡I. 5米，底部进入拟处理污泥体不小于O. 5m。与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果本实用新型所述装置简单，安装方便，与传统的污泥处理装置相比经济，加固效果好。通过设置工作垫层对污泥面可进行有效覆盖，改善周边空气质量和作业环境；同时，具有一定厚度、设置多层土工编织材料的工作垫层也相当于一块整体性较好的加筋柔性板，对上部继续堆填垃圾、以及场地整体稳定起到重要作用；另外，真空预压技术是利用抽真空而产生的负压荷载施加于污泥体，污泥体随压力差的增加和预压时间的延续，孔隙中的水和气被不断排出，并发生内敛式的压缩固结，从而使污泥强度增加，压缩性减小。由于其内敛收缩变形特性，可以有效加快施工进度，提前进行一定数量的垃圾堆载作业而不产生滑移稳定危险。采用本实用新型所述装置的污泥处理方法简称为VIC (真空Vacuum，原位In situ,固结Consolidation)法与岩土工程中真空预压处理软土地基的方法相比存在以下区别首先目标不同，岩土工程中应用真空预压方法处理软土地基，目的是在一定时段内最大限度地加速和完成软土地基的主固结沉降，减少工后沉降量，以满足进行基本建设的地基承载力和变形要求；而本实用新型利用真空预压方式对城市生活污泥进行原位排水固结，促其强度提高，变形减小，是为了恢复污泥场地使用，满足其上继续堆填垃圾，恢复堆场库容的需要。其次，处理效果判断标准不一样，岩土工程中真空预压处理软土地基设计衡量指标一般为软土固结度以及沉降变形是否趋于稳定标准；而本实用新型是用真空预压方式处理城市生活污泥，结合其处理目的，在使污泥就地排水固结、体积压缩、强度有所提高的前提下，效果判断标准是这片经工作垫层有效覆盖的污泥场地的重新使用安全，以及在其上继续堆填垃圾的稳定安全性是否满足要求。采用本实用新型所述装置的污泥处理方法相比于环境工程中常用的搅拌固化法具有诸多优点一、本实用新型是污泥原位固结处理方式，避免了搅拌固化法对大面积污泥较难甚至无法取料的缺点；二、本实用新型处理污泥过程中不用任何化工材料或药剂，而是采用最为环保的污泥原位排水固结方式使其强度增长，避免了污泥土体的二次污染；三、本实用新型原位处理施工场地要求小，更为环保，避免了二次转运、再次填埋等二次环境污染问题；四、处理费用更有经济，一般可降低造价1/3左右；五、社会效益高，处理过程中即可开始垃圾堆填，缓解城市生活垃圾排放困难，可广泛应用于垃圾填埋场污泥原位处理。以下结合附图
对本实用新型做进一步详细的说明。图I是本实用新型真空原位固结处理污泥方法形成的结构层序立体剖面。图2是抽真空体系装置平面设置示意图。图3是竖向排水板平面布置示意图。图4是主滤管和支滤管上所开滤水孔详图。附图标记1 一拟处理污泥体、2 —工作垫层、3 —水平排水层、4 一竖向排水板、5 一密封沟、6 —密封膜、7 —保护土层、8 —生活垃圾、9 一干滤管、10 —支滤管、11 一抽真空设备、12 —滤水孔。
具体实施方式
实施例一，大面积城市生活污泥真空原位固结处理装置，安装拟处理污泥体I周围，由竖向排水板4、水平排水层3、滤水管网、密封沟5、密封膜6和抽真空设备11组成，所述水平排水层3设置在拟处理污泥体I上表面，所述竖向排水板4依次穿水平排水层3、工作垫层2和拟处理污泥体I，且其底端不触及拟处理污泥体I底面，其顶端露出水平排水层3并弯折压入水平排水层3内，所述密封沟5分布在水平排水层3周边及其内部且所有的密封沟5彼此连通，所述滤水管网由干滤管9和支滤管10组成，设置在水平排水层3中，所述支滤管10横亘在两根干滤管9之间且与干滤管9连通，所述密封膜6铺设在水平排水层3顶面，且边角压入密封沟5中，所述抽真空设备11与干滤管9连通。所述工作垫层2自下而上的结构层序依次为1层毛竹网片+ I层有纺编制布+5层荆芭+ I层长丝无纺土工布+风化料层，所述风化料层分为上下两层，中间铺设I层有纺编制布，所述工作垫层2的总厚度为I. Om I. 6m。所述水平排水层3自下而上由长丝无纺土工布和中粗砂层叠合而成，其中，中粗砂层的厚度为O. 5m O. 8m,中粗砂含泥量不大于5%，渗透系数应大于I X 10_2cm/s。所述竖向排水板4为C型板或D型板，它在平面上呈并列均匀布置，任意相邻竖向排水板4之间的间距d为O. 6m O. Sm,其距离拟处理污泥体I的底面O. 5m,其上端高出水平排水层30. 3m，参见图3.所述干滤管9和支滤管10为PVC管或塑料软管，其中，所述干滤管9的间距为15m，所述支滤管10的间距为3m ;所述干滤管9和支滤管10的管壁上均开有滤水孔12，并采用渗透系数不低于干滤管9和支滤管10本身的土工滤膜包裹，所述滤水孔12在管壁上错列均勻布置，其孔径R为6mm,孔距s为20mm,参见图4。所述密封沟5的深度彡I. 5米，底部进入拟处理污泥体I不小于O. 5m。采用上述装置的一种大面积城市生活污泥真空原位固结处理方法，其特征在于步骤如下步骤一、在拟处理污泥体I的顶面进行工作垫层2施工；所述工作垫层2自下而上的结构层序依次为1层毛竹网片+ I层有纺编制布+ 5层荆芭+ I层长丝无纺土工布+风化料层，所述毛竹的直径40mm 80mm，纵横间距O. Sm,所述风化料层分为上下两层，总厚度I. OnTl. 6m,中间铺设I层有纺编制布，所述工作垫层2的总厚度为I. Om I. 6m。步骤二、在工作垫层2的顶面铺设水平排水层3 ;水平排水层3自下而上由长丝无纺土工布和中粗砂层叠合而成,其中，中粗砂层的厚度为O. 5nT0. 8m,中粗砂含泥量不大于5%，渗透系数应大于lX10_2cm/s。步骤三、垂直于水平排水层3向拟处理污泥体I内插竖向排水板4其底端不探及拟处理污泥体I的底面，其上端露出水平排水层3上表面；竖向排水板4为塑料排水板，型号为C型板或D型板，它在平面上呈并列均匀布置，任意相邻竖向排水板4之间的间距d为
O.6nT0. 8m，其距离拟处理污泥体I的底面O. 5m，其上端高出水平排水层30cm。塑料排水板宜采用人工或轻型插板机施工。步骤四、在水平排水层3上布设由干滤管9和支滤管10组成水平滤水管网；所述干滤管9和支滤管10为PVC管或塑料软管，其中，所述干滤管9的间距为15m，所述支滤管10的间距为3m ;所述干滤管9和支滤管10的管壁上均开有滤水孔12，并采用渗透系数不低于干滤管和支滤管本身的土工滤膜包裹，所述滤水孔12在管壁上错列均匀布置，其孔径R为6mm,孔距s为20mm。土工滤膜采用杜邦专用无纺布滤膜为宜。步骤五、以2 3万平米为一抽真空分区，将拟拟处理污泥体I划分为若干个抽真空分区；步骤六、沿每个抽真空分区的周边设置一圈密封沟5，并使所有密封沟5彼此连通；密封沟5沿抽真空分区周边布置，密封沟5开挖必须符合盖膜闭气要求，密封沟深度彡I. 5米，底部应进入拟处理污泥体I不小于O. 5m。步骤七、将露出水平排水层3的竖向排水板4部分沿水平方向压折并埋入水平排水层3中；步骤八、在水平排水层3上覆盖密封膜6并铺至密封沟5时，将密封膜6的边缘沿密封沟5插入土中，以确保密封膜6周围的密封，安装真空预压出膜装置、组装抽真空设备11 ;所述密封膜6由3层PVC真空膜和位于PVC真空膜上下表面的的长丝无纺土工布保护层贴合而成。步骤九、启动抽真空设备11，进行抽真空作业；所述抽真空设备11由离心泵和射流箱组成，离心泵采用卧式或潜水式，扬程达到32m以上，空载时的真空度达到730mmHg以上。为保证真空度的稳定，可设置电器自动控制装置，用以控制间歇抽气。每套抽真空设备设计承担的面积500m2 700 m2，现场可根据实际情况进行适当调整需预留一定数量的出膜口。抽真空恒载SOkPa时间不小于180天，具体根据设计要求确定。步骤十、监测和检测拟处理污泥体1，判断污泥固结状况是否满足设计要求；所述监测内容包括但不限于地表沉降观测、土体水平位移观测、孔隙水压力测试、分层沉降测试以及真空度观测；检测内容包括但不限于钻孔取土室内试验、静力触探试验、十字板剪切试验；设计要求一般结合污泥处理工程目的和场地恢复使用要求，包括但不限于处理后污泥强度指标、稳定性控制要求以及污泥沉降量要求。步骤十一、如果尚未达到，可继续步骤九一段时间后，再进行步骤十直至污泥处理指标达到设计要求。拟处理污泥体I达到固结后，可以在密封膜6上方铺设一层厚度为500mm的保护土层7以便继续进行生活垃圾8的填埋。也可重复步骤二 步骤十，则处理效果更佳。
权利要求1.ー种大面积城市生活污泥真空原位固结处理装置，安装拟处理污泥体(I)周围，其特征在于由竖向排水板(4)、水平排水层(3)、滤水管网、密封沟(5)、密封膜(6)和抽真空设备(11)组成，所述水平排水层(3 )设置在拟处理污泥体(I)上表面，所述竖向排水板(4)依次穿水平排水层(3)、工作垫层(2)和拟处理污泥体(1)，且其底端不触及拟处理污泥体(I)底面，其顶端露出水平排水层(3)并弯折压入水平排水层(3)内，所述密封沟(5)分布在水平排水层(3 )周边及其内部且所有的密封沟(5 )彼此连通，所述滤水管网由干滤管(9 )和支滤管(10)组成，设置在水平排水层(3)中，所述支滤管(10)横亘在两根干滤管(9)之间且与干滤管(9)连通，所述密封膜(6)铺设在水平排水层(3)顶面，且边角压入密封沟(5)中，所述抽真空设备(11)与干滤管(9 )连通。
2.根据权利要求I所述的大面积城市生活污泥真空原位固结处理装置，其特征在于所述工作垫层(2)自下而上的结构层序依次为1层毛竹网片+ I层有纺編制布+ 5层荆芭+ I层长丝无纺土工布+风化料层，所述风化料层分为上下两层，中间铺设I层有纺编制布，所述工作垫层(2)的总厚度为I. Om I. 6m。
3.根据权利要求I所述的大面积城市生活污泥真空原位固结处理装置，其特征在于所述水平排水层(3)自下而上由长丝无纺土工布和中粗砂层叠合而成，其中，中粗砂层的厚度为O. 5m O. 8m,中粗砂含泥量不大于5%,渗透系数应大于IX 10 2cm/s
4.根据权利要求I所述的大面积城市生活污泥真空原位固结处理装置，其特征在于所述竖向排水板(4)为C型板或D型板，它在平面上呈并列均匀布置，任意相邻竖向排水板(4)之间的间距d为O. 6m O. Sm，其距离拟处理污泥体(I)的底面O. 5m，其上端高出水平排水层(3) O. 3mο
5.根据权利要求I所述的大面积城市生活污泥真空原位固结处理装置，其特征在于所述干滤管(9)和支滤管(10)为PVC管或塑料软管，其中，所述干滤管(9)的间距为15m，所述支滤管(10)的间距为3m;所述干滤管(9)和支滤管(10)的管壁上均开有滤水孔(12)，并采用滲透系数不低于干滤管(9 )和支滤管(10 )本身的土工滤膜包裏，所述滤水孔(12 )在管壁上错列均勻布置，其孔径R为6mm,孔距s为20mm。
6.根据权利要求I所述的大面积城市生活污泥真空原位固结处理装置，其特征在于所述密封沟(5)的深度彡I. 5米，底部进入拟处理污泥体(I)不小于O. 5m。
专利摘要一种大面积城市生活污泥真空原位固结处理装置，由竖向排水板、水平排水层、滤水管网、密封沟、密封膜和抽真空设备组成，所述水平排水层设置在拟处理污泥体上表面，所述竖向排水板依次穿水平排水层、工作垫层和拟处理污泥体，且其底端不触及拟处理污泥体底面，其顶端露出水平排水层并弯折压入其内，所述密封沟分布在水平排水层周边及其内部且所有的密封沟彼此连通，所述滤水管网由干滤管和支滤管组成，设置在水平排水层中，所述支滤管横亘在两根干滤管之间且与干滤管连通，所述密封膜铺设在水平排水层顶面，所述抽真空设备与干滤管连通。本装置可以用来解决目前城市垃圾填埋场普遍遇到的大面积污泥池制约场区库容使用的问题。
文档编号E02D3/10GK202610793SQ20122015198
公开日2012年12月19日 申请日期2012年4月12日 优先权日2012年4月12日
发明者席宁中, 于海成, 席婧仪 申请人:席宁中, 于海成, 席婧仪