本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步講涉及污水處理廠污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是利用多種地基處理方法進(jìn)行污泥脫水與固化的處理方法及其處理設(shè)備。

背景技術(shù)：

污水處理廠在處理污水過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生污泥，污泥含水量大約為100％，有機(jī)質(zhì)含量50％-70％，污泥顆粒小，滲透性差。對(duì)于污泥的處理遵循減量化，穩(wěn)定化，無(wú)害化。其中，cj/t249-2007規(guī)定，混合填埋的處理后污泥含水量小于60％，抗剪強(qiáng)度大于25kpa。對(duì)于污泥的處理一般先進(jìn)行濃縮與脫水。污泥經(jīng)過(guò)濃縮處理后，其含水率為95％左右，但仍為流動(dòng)液狀，常需進(jìn)一步脫水降低含水率。脫水方法主要有自然干化和機(jī)械脫水兩種。此外，還有電滲脫水等工藝，但普遍存在著處理量較小，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高等問題。污泥的穩(wěn)定主要降解污泥中易腐化發(fā)臭的有機(jī)物，減少液體和固體的數(shù)量，減少病原菌，消除臭味。穩(wěn)定的方法有好氧消化、厭氧消化、堆肥化等。

與污泥相比，圍海造陸形成的吹填土顆粒稍大，含水量基本相同，有機(jī)物含量較少。在地基處理技術(shù)領(lǐng)域形成真空預(yù)壓法、電滲法、水泥土攪拌樁法等一系列地基處理方法，特別適合于大體積的軟土加固，并取得了成功。

與地基處理不同，污泥處理不關(guān)注解決地基承載力及沉降問題，污泥處理主要關(guān)注含水量減小即污泥減量化，土體強(qiáng)度需要一定增長(zhǎng)并將污泥內(nèi)的有害物質(zhì)固定，以適于填埋處理。

與地基處理不同，污泥處理不關(guān)注解決地基承載力及沉降問題，主要關(guān)注含水量減小即污泥減量化，土體強(qiáng)度需要一定增長(zhǎng)并將污泥內(nèi)的有害物質(zhì)固定，以適于填埋等后續(xù)處理處理。污泥處理的體量相對(duì)較少，因此對(duì)于成本不敏感，可以采用一些地基處理中較少用到的成本較高的技術(shù)，比如絮凝劑促凝法、電加熱法。由于存在著污泥顆粒小，有機(jī)物含量高等獨(dú)特性質(zhì)，因此采用單獨(dú)一種地基處理方法來(lái)處理污泥效果有限，需要將多種地基處理方法聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行污泥的脫水與固化。因此需要設(shè)計(jì)一種組合式的污泥處理工藝，將各種地基處理工藝有效的結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)污泥脫水與固化的一體化處理的裝置與方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用多種地基處理方法進(jìn)行污泥脫水與固化的處理方法及其處理設(shè)備，其應(yīng)用于污泥的處理，實(shí)現(xiàn)大體積的污泥脫水固化處理，并實(shí)現(xiàn)污泥的后續(xù)利用。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種利用多種地基處理方法進(jìn)行污泥脫水與固化的處理方法，包括以下步驟：

1)污泥集納及預(yù)處理階段

在處理池內(nèi)豎直設(shè)置多個(gè)濾井，濾井采用打孔的不銹鋼鋼管，鋼管外包濾布，不銹鋼鋼管底端封閉頂端開口，在不銹鋼鋼管的內(nèi)部底端設(shè)置有潛水泵，潛水泵出水口連接排水管引出濾井；

然后向處理池內(nèi)輸入污泥，在輸入污泥的過(guò)程中加入促凝劑、干燥細(xì)砂，以消除污泥顆粒之間的電荷，加速顆粒移動(dòng)與沉積，從而促進(jìn)污泥中的水進(jìn)入濾井；并開啟潛水泵，通過(guò)濾井內(nèi)的潛水泵和排水管將濾井內(nèi)的水排出；

在集納階段結(jié)束后，拔出不銹鋼濾管，為后續(xù)污泥土處理做好準(zhǔn)備；

2)真空預(yù)壓聯(lián)合電加熱排水階段

在處理池內(nèi)的污泥頂面鋪設(shè)土工布和壓縮泡沫板作為工作墊層，然后打設(shè)塑料排水板，并鋪設(shè)濾管，將塑料排水板板頭與濾管綁扎；并將電熱棒插入污泥，將電熱棒用導(dǎo)線與電源箱相連；

然后，鋪設(shè)土工布和密封膜，將密封膜四周粘貼到處理池池壁，并預(yù)留足夠的沉降量；然后安裝濾管及出膜裝置，并連接射流泵；

啟動(dòng)射流泵并使電熱棒進(jìn)行加熱，射流泵進(jìn)行抽真空，在水平向孔隙水壓力壓差作用下，孔隙水流向塑料排水板進(jìn)行排水；電熱棒使污泥土溫度升高，其滲透系數(shù)k隨溫度升高而變大，以加快污泥土固結(jié)速率，另一方面，由于孔隙水的熱膨脹系數(shù)是土骨架的15倍，因此溫度升高會(huì)產(chǎn)生超孔隙水壓力，進(jìn)一步使有效應(yīng)力減小，土骨架發(fā)生破壞而使變形增大，在塑料排水板的排水作用下，超孔隙水壓力逐步消散完成固結(jié)，從而減小污泥含水量；

在處理過(guò)程中，進(jìn)行人工鉆探取土，取得擾動(dòng)土樣，測(cè)量其含水量，當(dāng)含水量小于40％-50％時(shí)，停止處理，關(guān)閉射流泵和電熱棒，真空預(yù)壓卸載后，去除密封膜，濾管、土工布、工作墊層、電熱棒；

3)水泥土攪拌固化階段

污泥經(jīng)過(guò)上述處理后，接下來(lái)利用水泥攪拌樁向污泥中注入水泥漿使污泥與水泥漿進(jìn)行混合，一方面提高抗剪強(qiáng)度降低含水量，另一方面利用水泥硬化作用來(lái)固定有機(jī)物和其他污染物；

4)固化污泥挖出階段

水泥攪拌樁完成后7-10天，進(jìn)行固化污泥挖出。

在上述技術(shù)方案中，在處理池上方設(shè)置可移動(dòng)頂棚，防止污泥集納及處理過(guò)程中逸出有害氣體污染大氣環(huán)境；在處理池頂部側(cè)面設(shè)置廢氣收集管道，實(shí)現(xiàn)有害有味氣體的回收與處理；在處理池頂部側(cè)面設(shè)置污泥輸入管道，用于向處理池內(nèi)輸入污泥。

在上述技術(shù)方案中，所述促凝劑選用聚丙烯酰胺或者碳酸鈉，比例為0.3％，直接在污泥管道排出口注入；所述干燥細(xì)砂采用潑灑方式，每升高1米潑灑一次，每平方米用量約0.005m³。

在上述技術(shù)方案中，水泥土攪拌固化階段，采用兩噴四攪，水泥摻量約10％，水灰比小于0.5。

在上述技術(shù)方案中，在不銹鋼鋼管頂端設(shè)置有吊耳，便于吊裝。

一種用于污泥處理的真空預(yù)壓聯(lián)合電加熱排水設(shè)備，包括真空預(yù)壓排水子系統(tǒng)和電加熱子系統(tǒng)，

在處理池內(nèi)的污泥頂面鋪設(shè)密封膜，將密封膜四周粘貼到處理池池壁，并預(yù)留足夠的沉降量，在處理池內(nèi)的污泥中打設(shè)塑料排水板，塑料排水板板頭與濾管綁扎，濾管通過(guò)出膜裝置引出密封膜并與射流泵連接，構(gòu)成真空預(yù)壓排水子系統(tǒng)；

在處理池內(nèi)的污泥中插入電熱棒，電熱棒的供電導(dǎo)線引出密封膜并連接供電電源箱，構(gòu)成電加熱子系統(tǒng)；

所述塑料排水板和電熱棒成點(diǎn)陣豎直打設(shè)在污泥中。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：

本發(fā)明從廠區(qū)內(nèi)污泥就地處理的思路出發(fā)，通過(guò)將小顆粒促凝促進(jìn)污泥顆粒沉積，利用真空預(yù)壓聯(lián)合電加熱排水，降低污泥含水量，后續(xù)的水泥土攪拌法進(jìn)一步降低含水量，并提高污泥強(qiáng)度，固化有害物質(zhì)，適合于填埋或者修筑路基。

附圖說(shuō)明

圖1是處理池結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是處理池結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是污泥集納及預(yù)處理階段的示意圖。

圖4是濾井的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是真空預(yù)壓聯(lián)合電加熱排水階段的示意圖。

圖6是塑料排水板和電熱棒點(diǎn)陣布置示意圖。

圖7是水泥土攪拌固化階段的示意圖。

圖8是固化污泥挖出階段的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

(一)處理池及附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

參見附圖1和圖2，污泥處理池一般由兩個(gè)及以上的處理池1組成，其中一個(gè)處理池進(jìn)行污泥處理時(shí)，另外一個(gè)可以集納污泥。當(dāng)污泥處理結(jié)束后，將處理池內(nèi)處理后的污泥挖出，為下一步集納污泥做準(zhǔn)備，進(jìn)行另一個(gè)處理池內(nèi)的污泥處理，兩個(gè)處理池相互配合，實(shí)現(xiàn)流水施工，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)泥和處理的兩大功能。

處理池1上設(shè)置門式起重機(jī)或者采用汽車起重機(jī)，便于污泥處理及后續(xù)挖出處理后污泥。

在處理池上方設(shè)置可移動(dòng)頂棚2，防止污泥集納及處理過(guò)程中逸出有害氣體污染大氣環(huán)境。

在處理池1頂部側(cè)面設(shè)置廢氣收集管道3，實(shí)現(xiàn)有害有味氣體的回收與處理。

在處理池1頂部側(cè)面設(shè)置污泥輸入管道4，用于向處理池1內(nèi)輸入污泥。

(二)工藝流程設(shè)計(jì)：

整個(gè)污泥處理工藝分為污泥集納及預(yù)處理階段、污泥處理階段和固化污泥挖出階段。

1)污泥集納及預(yù)處理階段

在處理池內(nèi)豎直設(shè)置多個(gè)濾井5，濾井沿處理池1長(zhǎng)向每隔3m設(shè)置，濾井采用打孔的不銹鋼鋼管，濾井長(zhǎng)度與處理池深度相同，直徑為40cm，壁厚0.5cm，鋼管外包濾布，濾布等效粒徑小于污泥顆粒，不銹鋼鋼管底端封閉頂端開口，在不銹鋼鋼管的內(nèi)部底端設(shè)置有潛水泵5-1，潛水泵出水口連接排水管5-2引出濾井，以及時(shí)排出濾井內(nèi)的水，在不銹鋼鋼管頂端設(shè)置有吊耳5-3，便于吊裝；

然后向處理池內(nèi)輸入污泥，在輸入污泥的過(guò)程中加入促凝劑、干燥細(xì)砂，以消除污泥顆粒之間的電荷，加速顆粒移動(dòng)與沉積，從而促進(jìn)污泥中的水進(jìn)入濾井，并通過(guò)濾井內(nèi)的潛水泵和排水管將濾井內(nèi)的水排出；促凝劑選用聚丙烯酰胺或者碳酸鈉，比例為0.3％，直接在污泥管道排出口注入；干燥細(xì)砂采用潑灑方式，每升高1米潑灑一次，每平方米用量約0.005m³；

在集納階段結(jié)束后，拔出不銹鋼濾管，為后續(xù)污泥土處理做好準(zhǔn)備。

2)污泥處理階段(包括真空預(yù)壓聯(lián)合電加熱排水階段和水泥土攪拌固化階段)

a、真空預(yù)壓聯(lián)合電加熱排水階段

在處理池內(nèi)的污泥頂面鋪設(shè)一層土工布和一層壓縮泡沫板作為工作墊層，然后打設(shè)塑料排水板6，塑料排水板間距為1m，塑料排水板成正方形點(diǎn)陣布置，深度與污泥土深度相同，并鋪設(shè)濾管，將塑料排水板板頭與濾管綁扎；

將電熱棒7插入污泥，電熱棒成正方形點(diǎn)陣布置，深度與污泥深度相同，電熱棒的功率為6w/m，并用導(dǎo)線與電源箱8相連，所述電熱棒的加熱溫度采用自動(dòng)控制，可在電熱棒上設(shè)置溫度傳感器，溫度傳感器與控制器連接，當(dāng)溫度超過(guò)90攝氏度時(shí)控制器控制電熱棒開關(guān)電路斷電停止加熱，當(dāng)溫度低于80攝氏度時(shí)控制器控制電熱棒開關(guān)電路導(dǎo)通進(jìn)行加熱；

然后，鋪設(shè)一層土工布，1-3層密封膜，將密封膜四周粘貼到處理池池壁，并預(yù)留足夠的沉降量；

然后，安裝濾管及出膜裝置，并連接射流泵9；

啟動(dòng)射流泵并使電熱棒進(jìn)行加熱，射流泵進(jìn)行抽真空，在水平向孔隙水壓力壓差作用下，孔隙水流向塑料排水板進(jìn)行排水；電熱棒使污泥土溫度升高，其滲透系數(shù)k隨溫度升高而變大，有利于加快污泥土固結(jié)速率，另一方面，由于孔隙水的熱膨脹系數(shù)是土骨架的15倍，因此溫度升高會(huì)產(chǎn)生超孔隙水壓力，進(jìn)一步使有效應(yīng)力減小，土骨架發(fā)生破壞而使變形增大，在塑料排水板的排水作用下，超孔隙水壓力逐步消散完成固結(jié)，從而減小污泥含水量；

在處理過(guò)程中，可以在污泥中設(shè)置孔隙水壓力計(jì)及溫度計(jì)等監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)時(shí)觀測(cè)污泥土孔隙水壓力和污泥土溫度的變化情況；

在處理過(guò)程中，進(jìn)行人工鉆探取土，取得擾動(dòng)土樣，測(cè)量其含水量，當(dāng)含水量小于40％-50％時(shí)，可以停止處理；

真空預(yù)壓卸載后，去除密封膜，濾管、土工布、工作墊層、電熱棒等。

b、水泥土攪拌固化階段

污泥經(jīng)過(guò)上述處理后，接下來(lái)利用水泥攪拌樁10向污泥中注入水泥漿使污泥與水泥漿進(jìn)行混合(水泥攪拌樁10通過(guò)供料管道與泥漿泵11、水泥漿配置桶12依次相連)，一方面提高抗剪強(qiáng)度降低含水量，另一方面利用水泥硬化作用來(lái)固定有機(jī)物和其他污染物；由于污泥內(nèi)存留塑料排水板，所以需要采用公開號(hào)為cn103939020b的“一種防纏繞的深層攪拌樁鉆頭”進(jìn)行水泥攪拌樁施工，可以防止在鉆頭上形成包裹體影響水泥土均勻性；施工工藝采用兩噴四攪，水泥摻量約10％，水灰比小于0.5，各水泥攪拌樁樁體之間咬合10cm。

3)固化污泥挖出階段

水泥攪拌樁完成后7-10天，可進(jìn)行固化污泥挖出。主要利用處理池內(nèi)挖掘機(jī)13將固化污泥裝入吊桶14，及門式起重機(jī)15的豎向運(yùn)輸?shù)跬?，并將吊桶?nèi)卸入行車道停放的車斗內(nèi)，由運(yùn)輸車輛實(shí)行水平運(yùn)輸，并進(jìn)行路基填筑等。

以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說(shuō)明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。