浅析污泥填埋技术存在问题及发展方向

作者来源:     发布时间:2016-05-27
导读:

目前,国内污泥的主要解决出路是填埋到城市固体废弃物(MSW)填埋场中由于我国污泥进入MSW填埋场的填埋技术起步晚,缺乏相应的技术支撑和工程经验,造成人们盲目将污泥和MSW填埋体的高度越堆越高,坡度越填越陡,污泥被大肆倾倒入MSW填埋场的现象也屡见不鲜,从而导致填埋场工程安全隐患丛生,工程事故频繁发生,不仅造成了惨重的人员伤亡和财产损失,也给当地带来了巨大的环境灾难。

一、现存问题

    纵观国内外污泥填埋技术,虽然取得了一些有益的成果,但是仍未能从根本上解决污泥填埋关键技术问题。尽管以上研究成果表明污泥与城市固体废弃物 MSW混合填埋是一种新思路,具有改善污泥流变特性,加快污泥降解与加速垃圾堆体稳定过程等优势,且污泥和其他废弃物一起混合填埋具有压缩性低、沉降小等优点,相对于污泥的单独填埋,混合填埋在香港已得到广泛地应用,但是,我国很多填埋场的实践证明,污泥与城市固体废弃物MSW混合填埋的许多关键技术难题尚未解决,污泥与垃圾混合填埋的方式较难实施。究其根本原因,其中的一个因素不可忽视,此领域的研究及应用工作早期主要由环境和化工方面的学者和工作人员所作,其研究的侧重点在于污泥对周围环境的影响,而对直接影响污泥填埋操作、确保污泥填埋安全的以下几个关键工程问题考虑甚少:

1) 污泥准入条件下所对应的污泥土工特性和相应的污泥MSW填埋堆体高度与坡度的确定,以及污泥进入MSW填埋场填埋容量的确定及其优化设计方法;

2) 污泥土工特性对污泥填埋方式以及污泥进入MSW填埋场的施工方式的影响规律;

3) 污泥MSW混合填埋改善污泥流变特性、加快填埋场降解与稳定过程的机理;

4) 确定污泥与MSW混合填埋的设计参数( 污泥与MSW混合比例、各层铺设厚度、改性剂的适宜种类和数量) 和施工方法要点和运行要求,以便有效地改善污泥的流变特性、降解特性及控制污泥对填埋场稳定影响特性;

5) 污泥MSW填埋体安全监测方法及工程风险评价与预警分析。

二、发展方向与趋势

随着经济发展和城市化水平的不断提高,工业污水和生活污水的排放量日益增多,污水处理厂污泥产量急剧增加。据统计,2006年我国城市污水处理厂产生污泥(含水率80%) 高达15000千吨,是生活垃圾清运量的8%。到2000年,我国污水处理率还只有40%,但是污水处理后产生的污泥年产量已达532万吨(干重),折合含水率80%的湿污泥为2260万吨,而且还继续以每年8%-10%的速度增长。另外,我国紧邻城市的河流和湖泊已受到严重污染,含有高浓度重金属和有毒有机物的底泥(受到严重污染的河流湖泊底泥也归属于污泥)也急需挖掘、疏浚和处理。这些都导致污泥的填埋处置需求日渐扩大。虽然,国外的污泥垃圾填埋技术已较成熟,但由于国内的城市垃圾种类比国外的要复杂得多,且国外污水处理厂对污泥固化/稳定预处理的标准、经费投入等,我国与之的差距太大,因此,国外的成果难以直接应用于国内。

虽然这几年污泥的处置已开始被人们所关注,也取得了一些成绩,但总的说来,我国在污泥处置方面的研究储备还不够,作为污泥处置的主要途径之一,污泥填埋技术还很薄弱,污泥进入MSW填埋场技术尚待突破性研究支撑。

要从根本上杜绝污泥“崩塌事件”,就要进一步拓宽思路,从环境工程和岩土工程密切结合的角度,进一步解决污泥对环境影响,全面进行污泥的土工特性研究,把握污泥填埋场的工程力学特性,发挥污泥与MSW混合填埋的优势,开拓污泥安全处置的新途径;同时,探索环境工程方法与岩土工程方法之间的相互关联,找到一套既能满足环境要求,又能满足工程操作与安全要求的污泥填埋理论体系与技术方案。

因此,深入细致的开展下列研究工作,可为污泥填埋作业、污泥与MSW混合填埋合理化设计、施工、运营提供有效理论指导、技术支撑和工程经验,并为污泥填埋规范和工程安全标准的合理制订提供理论基础和技术依据,下列研究工作也将成为污泥填埋工程的研究热点和发展趋势:

1)对准入填埋条件下所对应的污泥土工特性进行研究,探索准入条件下污泥土工特性与填埋堆体的高度、坡度、污泥进入MSW填埋场填埋极限量的关联,从而对准入条件下污泥填埋优化设计的确定提供理论基础。开展污泥的土力学性质及污泥MSW混填方式对污泥填埋施工的影响研究;调查用各种自然风干或人工脱水、固化-稳定化预处理方法处理后的污泥的最佳含水量和最大干容以及混合填埋施工时的最佳填埋碾压功能和碾压方法,进而提出合理和实用的污泥预处理方法和填埋方法,解决污泥填埋操作难问题。

2) 为消除污泥填埋后期影响污泥MSW填埋场稳定性的两个工程隐患:流变和降解问题而展开科学研究。针对污泥流变问题,对污泥以及不同混合比例( 污泥与MSW混合),不同铺设厚度,不同种类和不同数量改性剂以及不同施工工艺条件下填埋堆体的流变特性进行试验研究,研究污泥以及污泥填埋后填埋体内的孔隙水压力和孔隙气压力的产生和消散情况,揭示污泥流变机理,把握其流变规律,提出能有效改善污泥流变的混合填埋的设计参数和施工要点!针对污泥的降解问题,将进行污泥降解速率与有机质含量、污泥处理工艺

3) 开发污泥填埋体现场监测技术,建立污泥填埋工程风险评估与工程安全预警系统。探索能贯穿于污泥填埋工程建设运行始终,具有方便快捷连续无损特点的实时监测新技术,保障填埋工程安全;在监测工作与数值模拟结合的基础上,构建填埋体变形和失稳破坏的力学模型,对工程进行安全分析和评估;面向工程一线人员,建立具有操作简单、可靠性高和扩充性强等特点的污泥填埋工程风险评估与工程安全预警系统,对污泥填埋工程和环境的安全进行评估"预测预报和预警,为MSW填埋场变形失稳破坏事故隐患的超前整改提供技术支撑; 建立污泥特性演变预估计算模型,提出适用于各种预处理污泥填埋场的设计计算方法"工程稳定措施、填埋场最终封闭后的场地再利用的合理方案,保证污泥填埋场的施工、运行和场地再利用的安全。


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