城市管理论文发表期刊推荐《现代城市研究》，以城市为研究对象的综合性学术期刊。本刊追求学术性、前沿性和前瞻性，注重理论联系实际，反映学术界和实际部门的新动态，刊载有创见的现代城市研究成果、述评、实例分析、文摘等。深受高校、研究机构、设计院所的广大读者的好评。本刊内容充实、版式清新、装饰精美。
摘要:本文主要从定性和定量两方面对广州市兴丰垃圾场渗沥液调节池清淤工程进行了固化剂去污+人工机械清理、泥浆泵抽排清理和隔离防渗层机械清理三种方案的比选，根据比选结果提出渗沥液调节池清淤工程最终的总体施工方案，期望对类似工程施工提供参考。
关键词:生化污泥固化,泥浆泵抽排,隔离防渗层,方案比选
1前言
广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场于2002年12月正式投入使用，是全国第一个根据国际标准和规范设计、建设的特大型填埋场。该垃圾填埋场场规划一直采用分期分区建设方案，目前正在进行第六区工程施工。为降低工程投资、节省施工工期、充分利用土地资源，旧区工程建设中部分设施将用于后期新建工程。比如本区工程中，将废弃旧区的1#渗沥液调节池和1#地表水池，并在此基础上新建第六填埋库区，以充分利用原有的巨大库容，避免重复巨大土石方工程。
对于渗沥液调节池重污染、大面积、抢进度的清污工程，危险系数较高，难度较大。采取何种施工方案顺利实现调节池清污成为第六区工程能否胜利竣工的关键。
2工程概况
广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场位于广州市白云区太和镇兴丰村。本项目为广州市兴丰生活垃圾卫生填埋场第六区填埋场工程施工、相关改建迁建工程和公共配套工程的建设，其中第六区填埋场占地约9万m2，设计处理规模按7000t/d考虑，设计库容为720万m3，服务年限2.3年。
其中，垃圾场第六填埋库区的建设用地规划在1#渗沥液调节池和1#地表水池的范围内，因此必须及时顺利的废除调节池和地表水池，才能够保证第六填埋库区的工程建设进度。调节池清污工程周边地理环境复杂、环保要求高、施工难度大，不同于一般湖泊、池塘、市政管道、河道、水库、排水排污等清污工程，成功经验较少，地理环境差异较大，借鉴意义较低。且存在阶段性的“三边”情况，建筑工期特别短；施工场地狭窄多山，且存在多专业交叉施工，施工组织管理难度大。同时建设单位根据市委市政府的指示，要求加快第六区工程建设，因此提出了12天完成清污工程的硬性指标。
1#渗沥液调节池及周边地理环境。如图所示。
1#渗沥液调节池呈不规则多边形，最大面积约为7000m2，平均深度4.7m，最大深度达到6.8m以上，池底倾斜度2%~3%，边坡坡率1:2。经过前期对池内表层渗沥液抽排，目前池底剩余含有大量有害物质的污泥，经初步探查，污泥平均深度大约2.5m，面积估计超过6000m2，具体工作量目前难以确认。
清污工程工作难度较大，而且工期紧张，危险系数高，必须进行严密的施工组织计划，方能确保清污工程的安全顺利进行。
渗沥液残留淤泥中有害物质含量较高，池内空气污染严重，施工人员若深入调节池内部，则必须佩戴全套安全防护设备，从施工成本及工作效率来看，不宜采用大面积人工清污方法，同时，调节池防渗层主要采用HDPE土工膜铺设而成，抗碾压性能较差，为防止土工膜破损，造成有害物质泄漏，污染地下生态环境，因此重型机械也无法直接进入池底进行挖掘清理工作。
依据该清污工程特点以及1#渗沥液调节池内污泥总体情况，我们初步选择了“生化污泥固化处理”、“泥浆泵抽排清理”以及“隔离防渗层机械清理”等三种清污施工方案。清污工程应因地制宜，根据调节池内外环境的特点选用适宜的清污工艺。通过多种技术的最佳组合，以期取得“投资少、见效快”的清理效果。
3方案分析
3.1生化污泥固化处理
“生化污泥固化处理”方案的总体思路为首先对调节池内生化污泥进行固化中和处理，当有害物质浓度降低到符合安全要求后，人工和机械再深入池内展开大面积清理工作。具体施工流程：首先对污泥进行取样送检、化验分析，然后结合污泥特性及固化后产物的处置方向，选择合适的固化剂（包括物理、化学和生物），并根据试验获得固化剂投加量掺入淤泥内。利用长臂机械搅拌均匀，直至污泥再次取样化验，符合安全标准后，人工机械方可进入池内进行清污作业。
根据工程建设单位提供的兴丰垃圾场渗沥液水质资料，污泥中有害物质主要包括重金属和机污染物。
调节池渗沥液水质范围及一般值：
主要有机污染物87种，其中烷烃、烯烃类17种，芳烃类28种，酸类6种，酯类4种，醇、酚类17种，醛、酮类7种，酰胺类4种，其他4种。主要的重金属成分为：镁、铝、铬、铁、锰、镍、锌、铜、铷、钡、铅等，其他的重金属含量较低。在所检测出来的数据中，有10种重金属是属于优先污染物，分别为：铬、镍、锌、铜、砷、硒、镉、锑、铊、铅。
根据渗沥液资料数据初步分析污泥含水率约70%~80，有机质含量40%~50%，根据污泥成分拟采用M1固化剂（镁盐为主的固化剂）。
M1固化剂的固化效果较好，据资料显示添加量为5%时的污泥抗压强度就达到52kpa，固化时间小于2d，固化后污泥体积有所下降，对污泥PH的影响也较小，可满足污泥清运要求。当固化剂添加增至30%时，固化污泥甚至能达到免烧砖的抗压强度。同时随着固化剂比例的增加，金属离子浸出浓度也会降低，使用M1固化剂固化处理后的污泥浸出毒性均低于GB508.3—2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别的限值。
M1固化剂配合比由试验获得。
此方案的优缺点：
①施工可行性一般，由于调节池内污泥范围及深度较大，难以将污泥与固化剂混合搅拌均匀，达到完全固化效果。
②施工成本较高。按每立方米污泥需要固化剂成本20元计算，理想状况下，池内15000m3淤泥量需要使用固化剂成本约为30万余元。而且调节池内污泥有害物质成分相比一般河道、湖泊等自然环境更加复杂，因此可能还需要其他种类固化剂配合使用，经济成本较高。污泥运输成本另计。
③安全系数一般，生化污泥彻底固化后，现场施工人员只需佩戴小型安全防护设备即可开展清污工作。但要由于现场敞开，搅拌过程中有害气体外逸，可能造成人员及环境危害。
④清污效果明显，施工人员可以大面积进入调节池内部进行清淤工作，提高工作效率，且避免大型机械损伤防渗膜，杜绝了有害物质泄漏的隐患。
⑤工期较长。多次的污泥取样化验、固化剂配合比实验以及固化养护因处于关键线路将占用较长的绝对工期，直接影响清污进度。以固化时间2d计算，实行分批固化清理，预计总工期起码超过14d。
3.2泥浆泵抽排清理
“泥浆泵抽排清理”方案的总体思路为选择一处合适的污泥堆积场，采用泥浆泵将污泥抽排至堆放点即可。其通常采用数台大功率泥浆泵进行抽排，在工作过程中为防止污泥泵划伤池底防渗膜，造成有害物质泄露，污染地下环境，必须将泥浆泵分别用吊臂车吊置于浮泥层，进行移动式抽排。同时配置多台水泵机冲洗防渗膜上残留的污泥，以提高抽排效率，并进行机械搅动，再经吸泥管将搅起的泥浆，借助强大的泵力，输送到堆积场，它的挖泥、运泥、卸泥等工作过程，可以一次连续完成。
根据调节池周边地形情况，适宜的污泥安全堆积场只能设置在高程为190m的山顶处，距离平均高程为97m的调节池有大约93m高差，因此，在污泥输送沿线，必须建造淤泥输送接力池，即在110m平台、150m山腰及190m山顶处设置三级抽排平台，方可实现整个清淤工作。
此方案的优缺点：
①施工可行性较高，操作及设备简单，泵距远。把污泥依靠强大动力通过泥浆泵和排泥管线，泵送出百米之外。
②施工成本一般。设备多，能耗高，工作效率低。因其采用远距离大高差管道输送淤泥，故需要大功率输送泵才能完成，故必然要耗用大量能源。另外此法尚须三处占地较大的储泥池来临时储存输送过来的污泥，并简单铺设单层防渗膜，这类临时结构的修建无疑会大大增加成本。预计施工成本26万余元。污泥运输成本另计。
③安全系数较高。污泥的抽取和输送一次性完成，且全程密封管道运送，彻底解决了污泥二次污染的问题。能够极大避免施工人员接触有害物质，确保人员安全。并能确保防渗膜安全，杜绝地下生态环境污染。
④清污效果明显，基本能够完全排除池内污泥。
⑤工期较长。泥浆泵抽排平台高差较大，造成高程损失严重，再加上泵体及管道容易堵塞，极大降低施工效率。而且池内淤泥平均深度约为2.5m，但是池底深浅差异较大，吊置的泥浆泵必须时刻注意移动路径，避免碰触划伤底部及边坡的防渗膜。这些都对工期造成了很大的影响。按每天抽排1000m3污泥计算，共需15d完成全部工程。
3.3隔离防渗层机械清理
“隔离防渗层机械清理”方案的总体思路为在调节池内部修建临时道路，道路标准以挖掘机履带不接触防渗膜且臂展施工范围基本覆盖整个淤泥区域为宜，剩余少量机械无法清理的淤泥，利用水泵机冲水稀释，抽排即可。
本方案顺利实施关键在于修建临时进池道路。不但起到保护防渗膜不受入场机械损坏的作用，同时也制约着后期清污施工的进度。针对调节池平面特点及现场使用挖掘机械的有效挖掘半径，拟新建一条Y型临时道路，以保证机械施工范围基本覆盖整个调节池。临时道路拟采用填土压实方式填筑。道路成型后，整个调节池将被划分为A、B、C三个部分，为加快施工进度，从Y型道路三个方向同时进行铺设。
临时道路平面布置图
施工前必须在调节池方位共安置6台大功率鼓风机持续对池内加注新风处理，稀释池内有毒气体浓度，最终达到置换池内空气的效果，并用专业有害气体检测仪对池内气体进行检测，直至有害气体含量降低到符合安全要求。在整个清淤过程中，还必须投入3台鼓风机进行全程注风，保持池内空气新鲜。但是仍不适宜人工直接进入，因此进入池内的机械操作人员必须穿戴好防毒面具及防护服。并在池边安排救护人员及设备。机械挖掘过程中，为防止损伤防渗膜，在挖斗前沿包裹数层海绵，并随时更换损坏的海绵材料。清理出的淤泥则采用全封闭式专业运输车运送到附近指定地点，以保障运输沿途的生态环境不受污染。
①施工可行性较高。调节池内临时道路施工方便，场内回填土可直接用于道路铺设。
②施工成本较低。成本主要包括临时道路铺设以及机械台班等费用，预计成本大约为22余万元。污泥运输成本另计。
③安全系数较高。采用大型机械施工，人员投入较少，降低中毒等危害发生概率。
④清污效果明显。主要采用大型机械清污同时辅以人工清理残留污泥，施工效果良好。
⑤工期较短。临时道路铺设简单，大型机械能够大面积进池作业，极大提高机械台班使用率、清污效率高而且清除比较彻底，确保施工工期。预计施工工期10d。
3.4结论
根据方案分析，我们可以得出方案比选表：
由分析结果可知，如果采用“生化污泥固化处理或泥浆泵抽排清理”方案，将会因为可行性、施工成本、安全系数、清污效果以及工期等问题给清污工程带来极大困难，不宜采用。而如果采用隔离防渗层机械清污方案，将会很好的解决施工人员安全及工期紧张等问题，同时也不会破坏池体防渗层，污染地下环境，对整个垃圾场工程建设非常有利。
因此，兴丰垃圾场渗沥液调节池清淤工程最终选定隔离防渗层机械清污方案进行施工。
4结束语
按照上述确定的方案，渗沥液调节池清淤工程采用“隔离防渗层机械清理”的方法进行施工。其中，共需挖掘机械6台，淤泥及填土运输车共15辆，鼓风机6台、发电机2台、防护套装10套、海绵材料若干。
清淤工作自2011年12月15日正式开始施工，历时10天于12月24日完成1#渗沥液调节池全部清淤工作，清理淤泥总量约15500立方米。2012年3月13日完成第六填埋区施工，检测数据表明，广州市兴丰生活垃圾填埋场第六区工程的施工质量完全满足相关要求。
自从垃圾填埋场建设在全国推行以来，城市卫生环境得到了极大的改善，但随着经济发展原有垃圾填埋场的库容已严重不足，因此，未来全国垃圾填埋场扩容改造工程将会越来越多，像本文所介绍的渗沥液调节池清污工程也会凸显其巨大价值。
