一种污泥原位固化施工方法与流程

1.本发明涉及污泥处理技术领域，特别是涉及一种污泥原位固化施工方法。


背景技术：

2.市政污泥、发酵沼渣等填埋形成的污泥坑，含水率高，污泥成流塑和软塑状态，场地成沼泽地状态，无法利用。现有的污泥原位固化施工利用专用搅拌头，将固化药剂分别投加至污泥坑内，再与污泥进行搅拌，使污泥与固化药剂反应，达到污泥固化的目的。有现有技术提及通过周转坑进行原地异位的固化施工；又有现有技术提及一种污泥原位稳定化固化施工工艺，包括：首先确定污泥原位稳定化固化施工；污泥原位稳定化固化搅拌施工；稳定化固化后污泥养护；稳定化固化后污泥效果自检及二次加药稳定化固化完成施工工艺；又有现有技术提及通过异位搅拌设备进行污泥固化；又有现有技术提及采用机械搅拌头对浅层污泥和高压旋喷对深层污泥进行原位固化；上述现有技术均没有提到药剂的添加顺序、搅拌次数、添加不同固化药剂后反应时间及固化后的整体搅拌来改善固化药剂与污泥反应的条件。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种污泥原位固化施工方法，所要解决的技术问题是通过控制固化药剂加入顺序及药剂与污泥反应时间，破除污泥细胞壁，降低固化污泥含水率，提高固化污泥强度。
4.为了达成上述的目的，本发明提供了一种污泥原位固化施工方法，包括以下步骤：
5.步骤一：在污泥坑表面撒布硫酸亚铁，原位搅拌，搅拌均匀后静置5小时以上；
6.步骤二：喷入生石灰粉末，原位搅拌，搅拌均匀后静置2小时以上；
7.步骤三：喷入粉煤灰粉末，原位搅拌；
8.步骤四：喷入水泥，原位搅拌；
9.步骤五：上下翻抛搅拌；
10.步骤六：原位自然养护，间隔5天以上进行1次原位翻抛搅拌；
11.步骤七：自然条件养护。
12.进一步地，其中步骤一中，所述硫酸亚铁为晶体，其中无水硫酸亚铁的含量为90wt％以上。
13.进一步地，其中步骤一中，所述硫酸亚铁与污泥的质量比例为(6-15)：100。
14.进一步地，其中步骤二中，所述生石灰为过200目筛的粉末，氧化钙含量为80wt％以上。
15.进一步地，其中步骤二中，所述生石灰与污泥的质量比例为(6-15)：100。
16.进一步地，其中步骤三中，所述粉煤灰为国标二级粉煤灰，其45μm方孔筛筛余量％≤25.0％，需水量比≤105％，烧失量≤8.0％，含水量≤1.0％，三氧化硫≤3.0％，游离钙≤1.0％。
17.进一步地，其中步骤三中，所述粉煤灰粉末与污泥的质量比例为(5-10)：100。
18.进一步地，其中步骤四中，所述水泥与污泥的质量比例为(8-15)：100。
19.进一步地，其中步骤四中，所述水泥为硅酸盐水泥42.5。
20.进一步地，其中步骤五中，所述上下翻抛搅拌具体包括：将底部、中间与表层污泥进行混合搅拌。
21.进一步地，其中步骤六中，所述原位翻抛搅拌的次数为至少3次。
22.进一步地，其中步骤七中，所述自然条件养护，从开始添加硫酸亚铁至养护结束时间28天以上。
23.借由上述技术方案，本发明的污泥原位固化施工方法至少具有下列优点：
24.1、本发明通过控制固化药剂如硫酸亚铁、生石灰粉末、粉煤灰粉末及水泥的加入顺序及固化药剂与污泥的反应时间，破除污泥细胞壁，降低固化污泥的含水率，提高固化污泥的强度。
25.2、本发明通过将固化药剂分次加入和污泥搅拌，搅拌以使固化药剂与污泥混合更均匀，使得药剂与污泥反应更充分。
26.3、本发明通过将固化药剂添加完毕后进行上下翻抛搅拌及养护期的翻抛搅拌，可保证药剂搅拌均匀，为固化药剂的水化反应、气硬化反应及水分蒸发创造更好养护条件。
具体实施方式
27.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种污泥原位固化施工方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
28.在本发明以下实施例中，若无特殊说明，所涉及的组分均为本领域技术人员熟知的市售商品，若没有特殊说明，所涉及的方法皆为常规方法。除非另外定义，所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内的普通技术人员所理解的通常意义。
29.本发明的一些实施例提供了一种污泥原位固化施工方法，包括以下步骤：
30.步骤一：在污泥坑表面撒布硫酸亚铁，原位搅拌，搅拌均匀后静置5小时以上；其中在具体实施使所述硫酸亚铁的撒布可以采用挖掘机或装载机。所述污泥坑为市政污泥、发酵沼渣等填埋形成的污泥坑，含水率为80wt％以上，有机质含量为20wt％以上，污泥成流塑和软塑状态，场地成沼泽地状态。所述原位搅拌采用固化搅拌头进行搅拌，该固化搅拌头可安装于合适吨位的挖掘机上，并在驾驶员的操作下进行固化剂和污泥在原位的固化拌合作业。该搅拌头的最大处理深度为8m，适配于自重36吨以上的液压挖掘机，转速为1rpm～100rpm，工作效率最高可达110m3/h。所述硫酸亚铁为晶体，无水硫酸亚铁的含量为90wt％以上。所述硫酸亚铁的撒布速率为30t/h-40t/h。所述硫酸亚铁与污泥的质量比例为(6-15)：100。
31.步骤二：喷入生石灰粉末，原位搅拌，搅拌均匀后静置2小时以上；所述生石灰为过200目筛的粉末，氧化钙含量为80wt％以上；所述粉末生石灰与污泥的质量比例为(6-15)：100，其喷入速率为30t/h-40t/h。搅拌均匀后静置能降低固化污泥含水率，增加固化污泥抗剪强度，但是静置时间加长，影响施工周期。
32.步骤三：喷入粉煤灰粉末，原位搅拌；所述粉煤灰为国标二级粉煤灰，其细度(45um
方孔筛筛余量％)≤25.0％，需水量比≤105％，烧失量≤8.0％，含水量≤1.0％，三氧化硫≤3.0％，游离钙≤1.0％；所述粉末粉煤灰与污泥的质量比例为(5-10)：100，其喷入速率为30t/h-40t/h。
33.步骤四：喷入水泥，原位搅拌；所述水泥为硅酸盐水泥42.5；所述水泥与污泥的质量比例为(8-15)：100，其喷入速率为30t/h-40t/h。
34.步骤五：上下翻抛搅拌；根据污泥坑深度选择，深度超过5m以上必须用长臂挖掘机，其将经过上述五步处理的污泥，进行底部、中间与表层污泥进行混合搅拌，使药剂和污泥混合更均匀。
35.步骤六：原位常温、常压条件下，静置，不扰动条件下养护，间隔不少于5天进行一次原位翻抛搅拌，搅拌次数不少于3次。所述原位自然养护具体包括：硫酸亚铁、生石灰粉末、粉煤灰粉末及水泥，与污泥发生水化反应、火山灰反应等反应需要一定的时间，原位固化，药剂与污泥搅拌完成后，养护就是自然条件下，不再扰动污泥，静置一段时间自然反应。搅拌时间间隔增加，对固化污泥含水率和抗剪强度影响不大，但是影响施工周期。增加搅拌次数可以降低固化污泥含水率，增加固化污泥抗剪强度，但是影响施工周期。
36.步骤七：自然条件养护，从开始添加硫酸亚铁至养护结束时间28天以上。所述自然条件养护具体包括：常温、常压条件下，静置，不扰动，让由硫酸亚铁、生石灰粉末、粉煤灰粉末及水泥组成的药剂与污泥反应。药剂添加完毕后的养护时间长度影响着固化污泥含水率和抗剪强度，养护时间过长，含水率降低率和抗剪强度提升率影响不明显，但是会增加施工周期；养护时间过短，固化污泥含水率升高和抗剪强度会降低。
37.以下结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
38.实施例1
39.本实施例提供了一种污泥原位固化施工方法，包括以下步骤：
40.步骤一：在污泥坑(污泥量为1000m3，污泥深度为7m，污泥含水率为82.7wt％，有机质为41.52wt％)表面撒布硫酸亚铁，搅拌头原位搅拌，搅拌均匀后静置5小时。所述硫酸亚铁为晶体，其中无水硫酸亚铁的含量为90wt％。所述硫酸亚铁的撒布速率为35t/h。所述硫酸亚铁与污泥的质量比例为12：100。
41.步骤二：喷入生石灰粉末，搅拌头原位搅拌，搅拌均匀后静置2小时；所述生石灰为过200目筛的粉末，氧化钙含量为80wt％以上；所述生石灰与污泥的质量比例为11：100，其喷入速率为35t/h。
42.步骤三：喷入粉煤灰粉末，搅拌头原位搅拌；所述粉煤灰为国标二级粉煤灰，其细度(45μm方孔筛筛余量％)22.1％，需水量比98.5％，烧失量6.2％，含水量1.0％，三氧化硫2.4％，游离钙0.7％；所述粉煤灰与污泥的质量比例为9：100，其喷入速率为35t/h。
43.步骤四：喷入水泥，搅拌头原位搅拌；所述水泥可以为硅酸盐水泥42.5；所述水泥与污泥的质量比例为13：100，其喷入速率为35t/h。
44.步骤五：使用长臂挖掘机上下翻抛搅拌，使之前加入的药剂和污泥混合更均匀。
45.步骤六：原位常温、常压条件下，静置，不扰动条件下养护，间隔5天进行1次原位翻抛搅拌，搅拌次数为3次。
46.步骤七：常温、常压条件下，静置，从开始添加药剂至养护结束时间28天。
47.实施例2
48.本实施例与实施例1的区别在于，步骤一中所述搅拌均匀后静置10小时。其余步骤及参数同实施例1。
49.实施例3
50.本实施例与实施例1的区别在于，步骤一中所述搅拌均匀后静置15小时。其余步骤及参数同实施例1。
51.实施例4
52.本实施例与实施例1的区别在于，步骤二中所述搅拌均匀后静置4小时。其余步骤及参数同实施例1。
53.实施例5
54.本实施例与实施例1的区别在于，步骤二中所述搅拌均匀后静置6小时。其余步骤及参数同实施例1。
55.实施例6
56.本实施例与实施例1的区别在于，步骤六中所述间隔8天进行1次原位翻抛搅拌，搅拌次数为3次。其余步骤及参数同实施例1。
57.实施例7
58.本实施例与实施例1的区别在于，步骤六中所述间隔5天进行1次原位翻抛搅拌，搅拌次数为6次。其余步骤及参数同实施例1。
59.实施例8
60.本实施例与实施例1的区别在于，步骤七中所述自然条件养护，从开始添加药剂至养护结束时间35天。其余步骤及参数同实施例1。
61.对比例1
62.本对比例与实施例1的区别在于，步骤一中所述搅拌均匀后静置1小时。其余步骤及参数同实施例1。
63.对比例2
64.本对比例与实施例1的区别在于，步骤二中所述搅拌均匀后静置1小时。其余步骤及参数同实施例1。
65.对比例3
66.本对比例与实施例1的区别在于，步骤六中所述间隔3天进行1次原位翻抛搅拌，搅拌次数为3次。其余步骤及参数同实施例1。
67.对比例4
68.本对比例与实施例1的区别在于，步骤六中所述间隔5天进行1次原位翻抛搅拌，搅拌次数为1次。其余步骤及参数同实施例1。
69.对比例5
70.本对比例与实施例1的区别在于，步骤七中所述自然条件养护，从开始添加硫酸亚铁至养护结束时间21天以上。其余步骤及参数同实施例1。
71.对比例6
72.本对比例与实施例1的区别在于，本对比例不包括步骤五至七。其余步骤及参数同实施例1。
73.对比例7
74.本对比例与实施例1的区别在于，步骤一与步骤二的顺序对调。其余步骤及参数同实施例1。
75.对比例8
76.本对比例与实施例1的区别在于，步骤一与步骤三的顺序对调。其余步骤及参数同实施例1。
77.对比例9
78.本对比例与实施例1的区别在于，步骤一与步骤四的顺序对调。其余步骤及参数同实施例1。
79.对比例10
80.本对比例与实施例1的区别在于，步骤二与步骤三的顺序对调。其余步骤及参数同实施例1。
81.对比例11
82.本对比例与实施例1的区别在于，步骤二与步骤四的顺序对调。其余步骤及参数同实施例1。
83.对比例12
84.本对比例与实施例1的区别在于，步骤三与步骤四的顺序对调。其余步骤及参数同实施例1。
85.测试例
86.取100g市政污泥(含水率为85.5wt％，有机质为39.08wt％)，做两组实验，一组添加硫酸亚铁10g，一组无添加，分别搅拌均匀，同等条件下静置5h。分别进行真空抽滤，添加硫酸亚铁后的污泥抽滤污水量为28.3g，未添加的污泥抽滤污水量为6.8g。
87.将上述实施例1-8及对比例1-12得到的污泥中每一个分别选取3个点原位钻孔，取深度6.5m处污泥固化后的样品进行检测，每一实例检测结果算术平均值见表1。其中含水率的检测是根据城市污水处理厂污泥检测方法cj/t 221-2005；抗剪强度的检测是根据土工试验方法标准gb/t50123-2019。
88.表1
[0089][0090]
从表1的数据可以看出，本发明实施例1-8固化后的污泥含水率达到45.26％-51.86％，抗剪强度达到25.28-28.43kpa。
[0091]
将对比例1、对比例2与实施例1进行比较可以看出，静置时间的减少，会增加固化污泥含水率，降低固化污泥抗剪强度。
[0092]
将对比例3与实施例1进行比较可以看出，搅拌间隔时间缩短，会增加固化污泥含水率，降低固化污泥抗剪强度。
[0093]
将对比例4与实施例1进行比较可以看出，较少搅拌次数，会增加固化污泥含水率，降低固化污泥抗剪强度。
[0094]
将对比例6与实施例1进行比较可以看出，较少步骤后，会明显增加固化污泥含水率，降低固化污泥抗剪强度。
[0095]
将对比例7至对比例12与实施例1进行比较可以看出，顺序的调整，会增加固化污泥含水率，降低固化污泥抗剪强度。
[0096]
综上所述，本发明1-8通过添加硫酸亚铁，改善污泥性能，增加污泥脱水性，然后加入生石灰，在碱激发条件下，进一步破除污泥内细胞壁，再通过水泥、生石灰及粉煤灰作用
下，药剂与水分发生水化反应、火山灰反应等，使污泥固化，降低污泥含水率，增加固化污泥强度。同时，通过控制固化药剂与污泥静置反应时间、深层翻版、再次搅拌等施工措施，让水硬材料水泥和气硬材料生石灰能更好的反应，提高固化污泥强度。
[0097]
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实施例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
[0098]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0099]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
[0100]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。