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环境工程课程设计题 目：河道疏浚污泥堆的处置设计姓 名：刘连鹏 班 级：环境0801 学 号：200848270106 指导教师：李立平 1背景1.1 河道疏浚污泥简介河流在流动的过程中都会含带着一定量的泥沙，在河流流速变缓慢时河流中的泥沙由于重力或者是河流中堆积的泥石块的阻拦作用沉积下来形成淤泥，生活在河流附近的居民常常会把生活垃圾或泥石土块倾倒入河流中，浮力大的一般都会随河流流向下游，一部分会沉积在河流底部形成河底污泥，河底污泥在河床底部堆积到一定程度的时候会使河道水位上涨对河流的流通造成很大的影响。为疏通、扩宽或挖深河湖等水域，用人力或机械进行水下土石方开挖，减少河床底部的淤泥。清挖出的淤泥就是河道疏浚产生的污泥。1.2 疏浚污泥对环境的危害 “十五”期间浙江省计划疏浚河道1.1万 km，疏浚工程奖金5亿 m，估算投资需要76.3亿元，平均每年疏浚2200 km，疏浚量约1亿 m，投资15.26亿元。但无论采用哪种工艺技术处理处置污泥，都必须遵循污泥处理处置相关技术规程，做到“安全、可靠、经济、适用”，处理泥质符合有关国家标准和行业标准，切实避免二次污染。在具体的技术工艺路线选择上，应根据处理处置对象确定针对性强的技术工艺路线。根据处理工艺，按其产生的污泥量、污泥性质，结合自然环境及处置条件选用符合实际污泥处理工艺。从操作上，最好的结果是，区域内，今后新建、改建、扩建城镇污水处理厂，污泥处理处置设施必须与污水处理设施同时规划、同时建设、同时投入运行。污泥处理和处置在我国还刚刚起步,在我国污泥稳定处理设施、处理工艺和配套设备较为完善的还不到1 /10。并且有资料显示, 60%以上污泥未经处理直接农用,不符合污泥农用的卫生标准,将造成重金属污染等严重环境问题。图1-1疏浚工程疏浚污泥可直接去除累积在水体底层的养分和污染物，基本清除底泥重金属、有机有毒物，减少或消除潜在性的内部污染源。因此清淤疏浚通常被认为是消除内源污染的重要措施。从最早的人工挖泥到现在的精确水下吸泥，疏浚过程对环境的影响正在变得越来越小。但疏浚作为水质治理目前还存在一些难于克服的问题，如一定程度上引起上覆水污染物浓度增加，疏浚后淤泥以其量大、污染物成分复杂、含水量高而难以处理等等。疏浚污泥的共同特点是水分高(一般50% ) ,体积庞大,不易处理。我国城市污泥中有机物（VSS）含量约为15%30，而欧美等国可达25-47%。长时间堆放在一个地方容易产生很多渗滤液，对环境和周围的居民会产生很大的影响，同时由于污泥里面含有有机物和菌类会进行发酵产生大量的臭气和热量，对城市美观也有很大的影响。河道疏浚产生的污泥污泥量巨大，同时污泥的性质和污水处理厂产生的污泥有一定的差异，比如氮磷钾含量和有害物质含量都存在很大的差异。污泥堆长时间堆积会产生渗滤液，渗滤液流到道路上影响行人和环境，对城市绿化和景观都有一定的影响。图1-2疏浚污泥2 项目区现状本设计处理的是河道疏浚产生的污泥堆，处理地区属北温带大陆性季风气候，形成了冷暖适中、四季分明、雨热同期、干冷同季等特征的气候，呈现为春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季晴朗日照长，冬季寒冷少雨的特点。冬季最长，夏季次之，春季较短。统计资料表明本地的平原和丘陵地区春季开始的时间大致在3月27日，终止于5月20日，历时55天；夏季开始于5月21日，终止于9月7日，历时110天；秋季开始于9月8日，终止于11月9日，历时63 d；11月10日至次年的3月26日为冬季，长达137天。年平均气温在1414.3之间。本地年平均降雨量640.9 mm，无霜期220天，全年日照时间约2400 h。经脱水后的河道疏浚污泥集中堆放，污泥堆长50m宽18m高5m，侧视图如图2-1，俯视图如图2-2。含水率34%，污泥沉降比18%，矿物油含量0.31%，重金属含量0.315%，干污泥含量66%。图2-1 项目区侧视图2-2项目区俯视图3 设计原则污泥的处理处置与其他固体废物的处理处置一样，都应遵循减量化、稳定化、无害化的原则。（1）防渗：由于近年来人们注重经济发展，忽略了对自然保护生活污水、工业废水的随意排放以及植物破坏后造成的水土流失致使河道内产生了大量的污泥，此项设计就是为了对河道疏浚污泥进行处理。由于污泥中的含水率较高同时污泥中含有一定量的氮磷钾和重金属，污泥堆放过程中由于污泥中间存在着空隙容易使水渗漏到土壤中，通过渗滤液收集层的收集防止渗滤液污染土壤。根据处理工艺，按其产生的污泥量、污泥性质，结合自然环境及处置条件选用符合实际污泥处理工艺。从操作上，最好的结果是，区域内，今后新建、改建、扩建城镇污水处理厂，污泥处理处置设施必须与污水处理设施同时规划、同时建设、同时投入运行。（2）绿化：根据我国近几年城市建设发展的现状及未来几年发展的趋势, 污泥在城市园林绿化中的应用隐藏着巨大的潜力。污泥的园林绿化已经引入到污泥处理的一个新的阶段，本设计就是一方面通过利用污泥中含有一定的肥力来提供树木生长所需要的养料把污泥作为绿化的基土,另一方面利用树木的吸收、净化作用，把污泥中的氮磷钾含量降低，使土壤中的超标物质含量得到降低达到净化污泥土壤的效果。4 设计目标及方法设计目标： 本设计主要采用的处理方法是通过把污泥堆进行简单处理之后，分摊开堆成有一定厚度和一定面积的空地，然后在空地上种植一些树木，过一段时间之后，通过对树木的成活率和成材率进行测试以及对土壤的检测测试土壤是否达到正常土壤的标准，通过人工绿化的过程达到处理污泥的效果。其具体工艺是：（1）对污泥进行渗滤处理（2）把污泥分摊开铺成一定面积一定厚度的空地（3）在空地上种植一定数量的树木，进行园林绿化（4）经过一段时间之后渗滤液随着时间的变化浓度会变小，氮磷钾含量低于原浓度的70%，重金属含量在正常土壤含量的1.15倍。种植树木绿化程度达到城市郊区标准绿化率。5 物料计算污泥堆放后，产生大量的渗滤液，渗滤液下渗会对场区和下游地区地表水及地下水造成严重的污染。为了防止渗滤液污染水体，垃圾填埋场区必须采取严格的防渗措施，将渗滤液收集后集中处理。防渗方法通常有天然防渗和人工防渗。在天然防渗中，可分自然黏土衬里和人工压实黏土衬里。但是无论从哪种类型，根据城市生活垃圾卫生填埋技术标准（CJJ17-88），采取天然衬里的填埋场必须满足都必须满足渗透系数小于1*10-7cm/s的基本要求场底，四壁天然衬里厚度大于2m。5.1设计满足条件5.1.1防渗材料一般应满足以下条件：1. 分布均匀，厚度至少大于2m，其渗透系数小于1*10-7cm/s。2. 要求30%的颗粒能通过200目的筛子，液限大于30%，塑性大于1.5，pH大于7。3. 能抵抗渗滤液的侵蚀。防渗材料：天然防渗材料主要有黏土、亚黏土、膨润土等，就近取材在莲花街尽头的沉砂池附近采掘黏土做防渗材料，采用天然防渗材料。水平防渗材料主要有黏土衬里、钠基膨润土防水板、高密度聚乙烯膜在天然防渗中，黏土使用最多，可分为自然黏土衬里和人工压实黏土衬里。但无论哪种类型，都必须满足渗透系数小于1*10-7cm/s的基本要求。5.1.2人工材料衬里通常要满足以下要求：1. 必须与渗滤液相容，不因与渗滤液的接触而使其结构完整性和渗透性发生变化。2. 渗透系数小于1*10-7cm/s。3. 具有适宜的强度和厚度，课铺设在稳定的基础上。4. 抗臭氧、紫外线、土壤细菌以及真菌的侵蚀。5. 具有适当的耐候性，能承受急剧的冷热变化。6. 具有足够的抗拉强度，能够经得起填埋体的压力和填埋机械和设备的压力。7. 有一定的抗尖锐物质的刺破、刺划和磨损力。8. 厚薄均匀，无薄点、气泡及裂痕。9. 便于施工及维护常见的人工防渗膜：高密度聚乙烯（HDPE）、聚氯乙烯（PVC）、氯化聚乙烯（CPE）、异丁橡胶（EDPM）、氯黄化聚乙烯（CSPE）、乙丙橡胶（EPDM）、氯丁橡胶（CDR）热塑性合成橡胶、氯醇橡胶。本设计采用高度聚乙烯（HDPE）作防护材料。5.2材料和时间计算挖掘机1台。型号为JG60-8S,动臂长度：3030 mm，斗臂长度：1860 mm，最大挖掘距离：4005800 mm，最大挖掘深度：3380 mm，最大挖掘力：45 KN，最大挖掘高度：4300 mm最大卸载高度4300 mm最小回转半径：1755 mm。铲机一台。参数：型号:HM-2040，规格:力大，类型:多款供选，品牌:hima，功率:3000（W），空载转速:4500（r/min），耗气量:0.11（L/s）， 压路机一台。型号：DC-700，规格：多种。自卸车型号EQ3258GB3G，轴距3900+1300 mm，额定载重19.5 t，货箱尺寸6200 mm*2300 mm*1800 mm。数量：6台。需要HDPE的精面积是50*18*3=2700 m铺设中的损坏面积大约300 m整个工程使用的HDPE面积2700 m+300 m=3000 m铺设地基用的是黏土，地基厚度需要1.5 m则所以铺设地基需要土壤为2700 m*1.5 m=4050 m渗滤液收集系统用的是砂砾石，收集层厚度是1.25 m。则所以铺设收集渗滤系统即排水层的沙子需要2700 m*1.25 m=3375 m6辆自卸车同时工作，每辆车每次载重19 t，每辆车往返时间2h ，每天工作时间16 h，两班倒，共需（4050 m+3375 m）/(6.2 m*2.3 m*1.8 m*6*8/ d)=6.026 d=6.5 d铺设地基和运送粘土石同时进行的，则铺设地基需要时间为4050 m/(6.2 m*2.3 m*1.8 m*6*8/ d)=3.3 d人工铺设防渗层衬里为500 m/ d，则铺设衬里需要时间为2700 m/500 m=2.4 d排水层铺设为450/ d，则铺设排水层需要时间为2700 m/450 m=6 d污泥堆积为400 m/ d则铺设时间为2700 m/400 m=6.75 d则铺设所需时间为3.3+2.4+6+6.75=18.45加上收尾工作总共需要20天完成铺设工作种植的梧桐树为列间距为3 m，行间距为2 m。则种植树木为（18/3）* （50/2）2=300株3m，5.3渗滤液产量估算.最大渗滤液产生量的计算采用经验公式法（浸出系数法）：Q=1000-1* C * I * A =1000-1*0.6*14.4*10738.394 =92.78 m/ d式中：Q渗滤液产生量 m/ d； I年平均日降雨量 mm/d； A填埋场面积 ； C渗出系数（一般取0.50.8） 取0.6. 渗滤液收集管管径计算由于垃圾渗滤液会对混凝土产生侵蚀作用，所以收集管采用高密度聚乙烯HDPE管。根据曼宁公式：式中：Q管道净流量 ；n曼宁粗糙系数，HDPE材料0.011；A管的内截面积 ；S管道坡降，根据经验，渗滤液收集管的管道坡降不应小于2%，故取S=0.25；水利半径，m； ；对于满流水管 式中：管的内直径，m。校核：根据CJJ17-2004城市生活垃圾卫生填埋技术规范的规定，HDPE干管的直径不应小于250mm，支管不应小于200mm。取干管 取支管管径200mm。表2-1机械设备综述表序号设备型号单位数量1挖掘机JG60-8S台12铲机HM-2040台13压路机DC-700台14自卸车EQ3258GB3G辆65防渗层HDPEm3000表2-2所需物料计算序号物料名称规格单位数量1地基用粘土m40502收集层沙砾m33753收集主管PP管D=250mm*5000mm根44收集支管PP管D=200mm*3000mm根165树梧桐株300表2-3 参考数据月份降雨量mm/月天数渗滤液m3/月渗滤液处理量m3/月富余水量m3/月调节池容积m3155.831359.521775-415.4792891.646260.728784.11870084.118360.8311216.445775441.445459.9301184.874750434.874555.1311424.555775649.555662301417.468750667.468762.831984.496775209.496870.4311155.881775380.881957.130773.80975023.8091046.631300.245775-474.7551137.530241.614750-508.3861236.331233.882775-541.1185.4、后期管理：表2-3 维护工具用品序号物料名称规格单位数量1农用喷雾器15L/个个202修剪刀个203水管m1204保暖用石灰50kg/袋袋105稻草T26 实施步骤第一步、铺设地基选好地点，用铲土机挖出土石方然后进行钎探（地基处理），采用机械或人工的方式，使用标定重量的击锤，垂直击打进入地基土层；根据钢钎进入待探测地基土层所需的击锤数，探测土层内隐蔽构造情况或粗略估算土层的容许承载力。用铲机把之前准备好的黏土通过自卸车运输到施工现场，用铲机把土石方推平，然后用压路机把黏土并夯实至密实。地基铺设用时3.5天。第二步、铺设防渗衬里在铺好地基之后，在地基上把防渗衬里按照严格的渗滤液收集衬里要求铺设好。膜与膜之间接缝的搭接宽度一般不小于10 cm，通常就使焊缝排列方向平行于最大坡度，即沿坡度方向排列。 通常在拐角及畸形地段，应是接缝长度尽量减短。除特殊要求外，在坡度大于1：6的斜坡上距顶坡或应力集中区域1.5 m范围内，尽量不设焊缝。 防渗衬里铺设用时约2.5天。第三步、铺设渗滤液收集层把自卸车运来的沙石铺到在防渗衬里上，然后摊平，渗滤液收集层不能压太实，以便渗滤液能更好的通过收集层流出。为了防止渗滤液在填埋库区场底积蓄，填埋场底应形成一系列坡度的阶地，填埋场底的轮廓边界必须能使重力水流始终流向垃圾主坝前的最低点。如果设计不合理，出现低洼反坡、场底下沉或施工质量得不到有效控制和保证等现象，渗滤液将一直滞留在水平衬垫层的低洼处，并逐渐渗出，对周围环境产生影响。导流层的目的就是将全场的渗滤液顺利地导入收集沟内的渗滤液收集管内，铺设的时候要确保导流层、收集沟、多孔收集管、集水池、提升多孔管、潜水泵和调节池能够正常工作。收集层铺设用时约6天第四步、将污泥堆积在渗滤液收集层上用自卸车把河道疏浚污泥运来，然后用铲机把污泥均匀地摊平在渗滤液收集层上面，保证污泥有一定的压实度。污泥层的铺设用时约6天第五步、翻晒污泥隔一段的时间为了加快污泥渗滤液的流出使污泥中的渗滤液含量均匀要对两对污泥进行翻晒，加快滤液渗漏。翻晒的时候要防止触动渗滤液收集层的导流层、收集沟、多孔收集管、集水池、提升多孔管、潜水泵和调节池，保证铺上污泥之后能正常工作，用时约7天第六步、选取合适的梧桐树苗进行种植在污泥渗滤一段时间之后，在相隔一定的行距和株距的地点进行挖树坑，在新挖的书坑中种植移栽的梧桐树，确保新种的梧桐树不会因为种植方法和移栽中出现的错误而死亡。第七步、后期管理定期的对梧桐树进行除虫、修剪、浇水。确保在污泥上生长的梧桐树不会受到人为的破坏。同时定期的对污泥进行取样测定。灌溉时要作到适量，最好采取少灌、勤灌、慢灌的原则，必须根据树木生长的需要，因树、因地、因时制宜的合理灌溉，保证树木随时都有足够的水分供应。修剪是树木抚育管理的重要措施之一，通过修剪，能调节和均衡树势，使树木生长健壮、树形整齐、树姿美观，更重要的是能提高新移植树木的成活率。治虫的方法：主要有人工捕打诱杀及喷药，使用药剂时应根据病虫的种类、生活习性，对症下药。根系冻害：原因在于根系无自然休眠，抗冻能力较差，尤其冬季少雪，干旱的沙土之地更易受冻。为了防冻可以在树的周围撒些许石灰。为了免遭人为的破坏，重点地区应设专人看管，定期巡视，与有关部门配合协作，及时发现问