干污泥单独填埋的工程化应用

周海燕，兰思杰，赵由才

（1.上海老港废弃物处置有限公司，上海 201302；2.同济大学，上海 200092）

1 工程概述

上海老港综合填埋场位于老港基地东部围垦的储备用地内，占地面积约5.45 km2。其中，考虑弹性规划、滚动实施的操作性，先期建设综合填埋场一期，预算总投资约11.3亿元。工程总占地面积102.1 hm2，包括综合填埋场、渗沥液处理厂及配套工程等，填埋库区总容积1.648×107m3，最大处理规模5 000 t/d，平均3 795 t/d，其中生活垃圾2 664 t/d、飞灰231 t/d、污泥864 t/d。综合填埋场采用分类填埋工艺，设计不同库区，包括飞灰处理场地、城市剩余污泥应急处理场地和其他垃圾处理场地，分别填埋老港再生能源利用中心稳定化处理后的飞灰、干化污泥、生活垃圾等废弃物，设计使用年限分别为 13、9、16 a。

综合填埋场中涉及生活垃圾、污泥及飞灰3种不同性质的填埋物，其中，生活垃圾和污泥填埋工艺流程直接借鉴老港一至四期填埋场的相关填埋运营经验进行设计填埋，笔者重点针对污泥分区单独填埋进行了跟踪研究。

2 污泥的基本性质

2.1 填埋用污泥的泥质要求

GB/T 23485—2009城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质中规定了污泥进入填埋场的理化性质要求，如表1所示。

表1 填埋用污泥的泥质要求

2.2 进综合填埋场的污泥性质

综合填埋场填埋的污泥主要为来自白龙港污水处理厂的含水率约为60%的污泥，该厂产生的市政污泥是生活污水生化处理后的产物，由大量无机颗粒、细菌菌体、有机物残渣、胶体污泥等组成的复杂的非均质体。主要特性是含水率高（可高达99%以上），有机物含量高，并且颗粒较细，密度较小，呈胶状液态的浓稠物。由于是大量微生物的团聚体，大量水分以细胞水的形式存在，一般条件下难以通过机械方式进行固液分离。现行污泥填埋标准GB/T 23485—2009要求污泥进入填埋场的含水率低于60%，横向剪切强度大于25 kN/m2。因此普遍在添加驱水剂后采用板框压滤或者带式压滤的高压机械脱水方式对污泥进行处理获得脱水干污泥。

进入填埋场的脱水污泥外部为土黄色，内部仍为黑色，其基本性质如表2所示。经板框压滤后，其抗压强度和抗剪强度等均能满足污泥填埋的相关要求，但是由于板框压滤过程中添加的驱水剂含有大量的石灰等碱性物质，提高了干污泥的pH使污泥中的氨气挥发至空气中，部分挥发性有机物也散逸到空气中，尤其是在运输过程中，大量污泥处于一个密闭环境中，在箱体内积聚了大量的恶臭气体，在卸料的短时过程中集中产生大量的恶臭。因此运输、填埋作业中干污泥具有较强的氨臭味，需要在卸料、填埋过程中采用本源喷洒除臭结合作业面覆盖控制恶臭。

表2 干污泥基本性质

3 污泥填埋场运营实际状况分析

3.1 污泥填埋作业实际情况

综合填埋场污泥的填埋作业基本按照设计情况进行，填埋现场如图1所示。晴天时，污泥填埋各环节包括污泥卸料、抓运、碾压、摊铺、修坡和平整、日覆盖等，均按设计要求按质按量完成，达到设计要求。

图1 污泥填埋作业流程现场照片（2013年10月至2014年3月）

目前污泥填埋作业存在的主要问题是进场污泥质量和恶劣气候条件下的填埋作业。

1）设计方案中，综合填埋场设计接收的污泥主要来自白龙港生活污水处理厂经过脱水压榨后的含水率60%污泥，但是受条件限制，部分厌氧发酵和堆肥处理不完全的污泥同样在五期填埋场以填埋的方式进行最终处置，而这部分污泥往往不符合GB/T 23485—2009中污泥进入填埋场的理化性质要求，主要问题在于其含水率较高和抗压强度较低，这部分污泥在小雨天气下吸水浆化速度快，极易受外力挤压变形，路基箱出现在污泥中小幅度上下摆动的现象，说明其力学性质并不适宜直接填埋。

2）雨天气候条件下会对填埋污泥作业产生极大的影响，脱水污泥的抗压强度会随其含水率的增长急剧变化。如图2所示，测试了白龙港脱水污泥不同含水率下抗压强度的变化值，发现一旦含水率大于65%，则其抗压强度逼近50 kPa的限值，对正常填埋造成影响。如图3所示，将白龙港含水率低于60%的脱水干污泥泥饼浸泡在水中，其抗压强度包括原样抗压强度和重塑后样品的抗压强度均随着浸泡时间的增长逐步下降（填埋场作业污泥在运输、卸料、抓运、摊铺碾压过程中外部形态受到破坏，其力学性质和重塑后污泥样品相接近），10 d后依然高于GB/T 23485—2009标准。这说明在添加固化剂后经板框压榨得到的泥饼状态下的脱水污泥在雨天条件下含水率上升较慢，抗压强度降低有限，基本符合填埋设计要求。但是一旦脱水污泥的泥饼的外部形态受到破坏，污泥的比表面积会迅速增大，进而造成浆化的现象，而固化不完全的污泥更容易受到雨水浸泡膨胀的影响，提高填埋作业难度和危险性。而目前污泥日填埋量压力较大，导致部分填埋作业在恶劣条件下仍须进行，产生了较大的安全生产隐患。

图2 干污泥抗压强度随含水率的变化关系

图3 干污泥泥饼（重塑前后）抗压强度随浸泡时间的变化关系

3.2 污泥填埋场作业恶臭控制实际情况

综合填埋场内污泥填埋作业中的恶臭控制措施按设计方案正常施行，在污泥填埋作业期间利用风炮和喷雾装置对作业面和场界区域进行除臭剂的定期喷洒，场界区域外恶臭气味得以极大改善，作业范围内氨气浓度不会对施工人员造成直接损害。日覆盖工作按时完成，污泥暴露面及时得以最小化。污泥填埋作业的恶臭控制符合设计要求。

但是在污泥卸料瞬时会产生大量的氨气恶臭，除臭剂无法完全消除恶臭在短时间内大量散逸；日覆盖作业完成后区域以及中间覆盖完成后的区域填埋气通过导气石笼向堆体外散发尚得不到及时收集，虽然恶臭气体控制在填埋场的个别点位，但是由于得不到及时收集和处理，会产生类似于恶臭无组织排放的效应。可以考虑在后续运营方案中增加恶臭控制的方案，增添恶臭源头控制设施并改进堆场内恶臭气体收集措施。

3.3 污泥填埋作业道路、车辆与操作人员的安全与卫生实际情况

设计方案中对于污泥填埋作业的进场道路、车辆和操作人员主要借鉴以往生活垃圾填埋作业的要求，但是由于污泥性质与生活垃圾存在本质的不同，因此在污泥填埋实际作业过程中产生了不同以往的问题。

土方运输车中的脱水污泥在进场过程中，在路基箱接缝、路面坑洼、坡度较大区域，车体顶部密封措施较差，部分污泥抖落在道路表面。污泥性质与土壤相似，块状的污泥在碾压下会填补路基箱的减速条纹之间的沟壑，附着在车辆轮胎表面和履带表面造成车辆打滑，在雨天这一现象更为严重。同时干污泥在压榨脱水过程中添加了大量的石灰等碱性药剂，因此pH呈碱性，会对车辆和路基箱表面造成腐蚀，大大缩减车辆和路基箱的使用寿命。

市政污泥本质上属于微生物聚体，压榨脱水大幅度对污水厂剩余污泥进行了减量和稳定化处理，但是其依然具有部分的微生物特性，吸入人体会对健康产生较大的危害，其操作人员较以往填埋作业工人需进一步加强安全防护措施。

4 结论

1） 脱水干污泥符合GB/T 23485—2009的要求，其含水率低于60%，抗压强度高于50 kPa，在正常条件下能安全完成污泥填埋作业；必须对进场污泥进行监测控制，稳定化不完全的污泥泥质不符合进场要求，抗压强度过低会造成路基箱小幅下陷、污泥浆化的现象，对填埋作业造成一定的影响。

2）在恶劣天气下填埋作业受阻，散装干污泥在雨水淋洗和浸泡下浆化，其含水率提高、抗压强度下降，增加了填埋作业的施工难度和危险程度，存在安全隐患；所以在有条件的地区，应考虑停止作业或空气膜等封闭式作业的可行性。

3） 填埋作业过程中要加强作业暴露面控制，除臭剂按时喷洒，日覆盖措施及时到位，日覆盖和中间覆盖完成后由导气石笼排放出的填埋气带有恶臭，应及时收集处理。

4）污泥在运输、卸料、抓运等过程中部分散落在进场道路和路基箱表面，车辆的车体、轮胎和履带表面也附着有大量的污泥，造成车辆行驶过程中打滑的现象，在雨天天气下较为严重，同时具有腐蚀性污泥清理不及时会对路基箱和车辆造成损害，缩短其使用寿命。