1.本发明涉及污泥填埋场表层生态修复技术领域，尤其是涉及一种污泥填埋场表层污泥生态修复施工方法及系统。


背景技术：

2.目前，国内对于大部分污水处理厂产生的污泥，仍采用以简单填埋的方式在污泥填埋场中进行处理。首先，这些污泥因含有大量挥发性可燃有机物，导致其表面覆有的枯草、树枝等易燃物经可燃有机物浸泡后，极易发生自燃；其次，污泥中含有严重超标的重金属污染物，而一般污泥填埋场缺乏有效的导流防渗措施，导致重金属污染物随着雨水的渗入而向地下迁移，进而污染地下水以及土壤；然后，当雨水大量渗入则易导致填埋场内水头过高，孔隙水压力变大，使填埋场发生失稳破坏，从而极大加快重金属在土壤中的扩散速率，增加地下水以及土壤的污染风险；最后，采用一般封场处置的污泥填埋场，其表层覆土容易受到雨水冲刷而流失，导致生态恢复困难，不符合生态环保理念。而现有的污泥填埋场表层生态修复施工存在着施工难度大、周期长等不足。
3.因此，有必要提供一种新的污泥填埋场表层污泥生态修复施工方法及系统解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，提供一种污泥填埋场表层污泥生态修复施工方法及系统，首先通过设置导排结构有效地导流、储存雨水二次利用并采用w-oh改性亲水性聚氨酯复合材料喷射植被种植区表面，既使得必要的雨水渗入涵养种植基质又能够防止种植基质遭受暴雨而冲刷流失；其次，通过设置泥水分离装置实现污泥和水分离，通过红树根部吸收水分后可达到降低污泥含水率；然后，通过设置红树修复区，利用红树根系发达、盘根错节的优势实现高效吸收、固定深层污泥中有机物及重金属离子，提升生态恢复效果。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案，提供了一种污泥填埋场表层污泥生态修复施工方法，包括如下步骤：
6.步骤一：向污泥填埋场表层下一定深度的污泥喷射固化剂并搅拌，直至污泥达到凝结时结束搅拌并使表层固化污泥形成坡面；
7.步骤二：开挖预埋纵向排水管、横向排水管、储水井位置的土石方以及开挖预埋纵向蓄排水槽、横向蓄排水槽位置的已固化完成的污泥；
8.步骤三：吊装预制的纵向排水管、横向排水管、储水井、纵向蓄排水槽、横向蓄排水槽，将储水井放置在开挖后的相应位置处，通过拼接的方法安装好纵向排水管、横向排水管、纵向蓄排水槽、横向蓄排水槽，安装好后，使纵向排水管、横向排水管、储水井、纵向蓄排水槽、横向蓄排水槽相互连通；
9.步骤四：将土工布覆盖在开孔的盖板表面上，并用射钉将土工布固定，之后将盖板两端的卡齿依次嵌入与之相匹配的纵向排水管、横向排水管、纵向蓄排水槽、横向蓄排水槽
的预留卡槽内；
10.步骤五：纵向排水管、横向排水管、纵向蓄排水槽和横向蓄排水槽将污泥填埋场分割成多个红树修复区，将限桩框格放置在红树修复区里，之后用浓度为10％～12％的w-oh改性亲水性聚氨酯复合材料喷射在限桩框格区域内；
11.步骤六：将制备完成的滤水桩放入限桩框格预留的孔洞位置处并压入下层污泥中，然后将土工布包裹在给水管表面，盖好管帽，之后将给水管固定在滤水桩上；
12.步骤七：将配置好的种植基质倒入红树修复区内，将选取的红树种植在种植基质内；将红树修复区的侧面堆砌成引流坡，所述引流坡的坡底设置在纵向排水管、横向排水管、纵向蓄排水槽和横向蓄排水槽处，然后用浓度为1.5％～3.5％的w-oh改性亲水性聚氨酯复合材料喷射引流坡表面完成施工。
13.优选的，步骤三中，预制的纵向排水管为u型结构的弧形管，预制的纵向蓄排水槽的结构为上部开口的方形槽，预制的横向排水管的结构与预制的纵向排水管的结构相同，预制的横向蓄排水槽的结构与预制的纵向蓄排水槽的结构相同。
14.优选的，步骤三中，相邻排水管或蓄排水槽之间拼接存留的缝隙用水泥砂浆填充。
15.优选的，步骤四中，卡齿嵌入卡槽所留下的空隙用水泥砂浆抹平。
16.优选的，步骤六中，滤水桩的制备步骤为：在软式透水管外表面用竹筋套环包裹制成固桩套筒，将选用的滤水桩成桩材料倒入固桩套筒内，用防水砂浆在滤水桩桩顶制作阻水塞，然后给水管通过阻水塞固定在滤水桩上。
17.优选的，储水井的顶端设有滤水网。
18.优选的，所述纵向排水管、横向排水管、储水井、纵向蓄排水槽、横向蓄排水槽和给水管均由地聚物混凝土材料预制而成，所述地聚物混凝土材料由以下重量份数组成：金尾矿40份；粒化高炉矿渣222份；粉煤灰95份；硅灰16份；碎石1200份；河砂646份；水玻璃溶液58份；固体氢氧化钠11份；拌合水92份。
19.优选的，所述滤水桩成桩材料为砾石、卵石、碎石、粗砂中的一种或多种组成。
20.优选的，步骤一中：向污泥填埋场喷射的固化剂由uhpgc材料制成，所述uhpgc材料由以下重量份数组成：金尾矿40份；粒化高炉矿渣640份；粉煤灰120份；硅灰40份；橡胶颗粒15份；玻璃粉15份；河砂842份；水玻璃溶液292份；固体氢氧化钠42份；拌合水90份；钢纤维218份。
21.优选的，在步骤一前还包括：在污泥填埋场表层喷洒少量生石灰粉进行消化处理，平整污泥表层，测量放线。
22.优选的，步骤五中，使用浓度为10％的w-oh改性亲水性聚氨酯复合材料喷射在限桩框格区域内。
23.优选的，步骤七中，使用浓度为2％的w-oh改性亲水性聚氨酯复合材料喷射引流坡表面。
24.本发明还提供了一种上述所述的污泥填埋场表层污泥生态修复施工方法得到的系统，包括导排结构，所述导排结构包括：纵向排水管、横向排水管、纵向蓄排水槽、横向蓄排水槽，所述纵向蓄排水槽和横向蓄排水槽设于纵向排水管和横向排水管围合成的框架内，所述导排结构内形成有多个种植槽，所述种植槽内由上至下依次设有红树修复区和uhpgc固化区，所述纵向排水管和横向排水管的连接处设有储水井，所述泥水分离装置包括
滤水桩、固桩套筒、限桩框格、阻水塞和给水管，所述限桩框格设于红树修复区内，所述固桩套筒内设有滤水桩，所述阻水塞设于固桩套筒和给水管之间，所述给水管和固桩套筒分别位于限桩框格的上端和下端。
25.与现有技术相比，本发明提供的施工方法，采用了大量的预制件零件，减少了现场施工量和施工难度，施工过程中采用的拼接方式和卡接方式能有效加快施工进度。其获得的具体效果如下：
26.(1)本发明设置的纵向排水管、横向排水管、纵向蓄排水槽、横向蓄排水槽和储水井具有具有导排、储存雨水及防渗功能，可以有效地防止雨水渗入污泥内，减少污泥填埋场内孔隙水压力，增强填埋场稳定性，并实现对雨水二次利用，提高对雨水资源利用率。
27.(2)本发明设置的uhpgc固化区，通过uhpgc材料可快速提高污泥填埋场表面污泥承载力并能高效固定污泥中的重金属污染物，防止污泥中重金属离子随着雨水的渗入而扩散污染地下水和土壤。
28.(3)本发明设置的红树修复区，其中红树作为一种特殊树种，其根系发达、盘根错节，具备对污泥填埋场表层以及更深层污泥中的营养物质如氮、磷很强的累积作用，可有效减少污泥中有机物的含量并促进植被的生长，其次红树能够对污泥中的重金属离子高效地固定、吸收，以达到减少重金属污染物含量，长期作用下，可实现对整个污泥填埋场污泥的修复再利用，并提高污泥填埋场表面污泥的生态恢复率。
29.(4)本发明采取将红树修复区相隔一定距离设置于污泥填埋场表层，可以有效防止由于红树种植密集导致养分不足而出现死亡，以此提高红树存活率。
附图说明
30.图1为本发明的平面结构布置图；
31.图2为本发明的截面剖视图；
32.图3为本发明的纵横向排水管和盖板的分解结构示意图；
33.图4为本发明的纵横向排水管和盖板的结构示意图；
34.图5为本发明的纵横向蓄排水槽和盖板的分解结构示意图；
35.图6为本发明的纵横向蓄排水槽和盖板的结构示意图；
36.图7为本发明的集水孔结构示意图；
37.图8为图3中a处结构的放大示意图；
38.图9为图3中b处结构的放大示意图；
39.图10为本发明的泥水分离装置结构示意图；
40.图11为本发明的滤水桩结构示意图；
41.图12为本发明的给水管结构示意图；
42.图13为本发明的储水井结构示意图。
43.图中：
44.1.导排结构，2.土工布，3.泥水分离装置，4.uhpgc固化区，5.红树修复区，6.滤水网，7.溢水孔道，11.纵向排水管，12.横向排水管，13.储水井，101.盖板，102.集水孔，103.射钉，104.弧形管，105.方形槽，106.卡齿，107.滚轮，108.卡槽，109.轮轨，14.纵向蓄排水槽，15.横向蓄排水槽，31.滤水桩，32.固桩套筒，321.软式透水管，322.竹筋套环，33.限桩
框格，34.阻水塞，35.给水管，351.管体，352.渗水孔，353.管帽，51.引流坡。
具体实施方式
45.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
46.参照附图1-13，本实施例提供了一种污泥填埋场表层污泥生态修复施工方法，包括如下步骤：
47.在污泥填埋场表层喷洒少量生石灰粉进行消化处理，减少表层污泥含水量及散发的恶臭味，平整污泥表层，测量放线。
48.步骤一：向污泥填埋场表层下一定深度的污泥喷射固化剂并搅拌，直至污泥达到凝结时结束搅拌并使表层固化污泥形成坡面；固化剂由uhpgc制成，uhpgc为一种超高性能地聚物混凝土，uhpgc的配比为：金尾矿40份；粒化高炉矿渣640份；粉煤灰120份；硅灰40份；橡胶颗粒15份；玻璃粉15份；河砂842份；水玻璃溶液292份；固体氢氧化钠42份；拌合水90份；钢纤维218份。通过该步骤形成了uhpgc固化区4，同时为纵向蓄排水槽14以及横向蓄排水槽15的施工打下基础，具体的，在污泥填埋场表层向纵向排水管11或纵向蓄排水槽14方向找坡3％～5％，该设置有利于将雨水疏导至纵向排水管11、纵向蓄排水槽14中。
49.步骤二：开挖预埋纵向排水管11、横向排水管12、储水井13位置的土石方以及开挖预埋纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15位置的已固化完成的污泥；
50.步骤三：吊装预制的纵向排水管11、横向排水管12、储水井13、纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15，将储水井13放置在开挖后的相应位置处，通过拼接的方法安装好纵向排水管11、横向排水管12、纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15，安装完后，使纵向排水管11、横向排水管12、储水井13、纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15相互连通，相邻排水管或蓄排水槽之间拼接存留的缝隙用水泥砂浆填充；在工厂预制好纵向排水管11、横向排水管12、储水井13、纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15，能减少现场施工量，降低施工难度。具体的，纵向排水管11、横向排水管12、纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15形成格子状的框架结构，其中，纵向排水管11和横向排水管12构成一个矩形，纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15均设置在该矩形内，储水井13设置在纵向排水管11和横向排水管12的连接处。具体的，预制的纵向排水管11为u型结构的弧形管104，预制的纵向蓄排水槽14的结构为上部开口的方形槽105，预制的横向排水管12的结构与预制的纵向排水管11的结构相同，预制的横向蓄排水槽15的结构与预制的纵向蓄排水槽14的结构相同。具体的，储水井13的顶端设有滤水网6。纵向排水管11、横向排水管12、纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15和储水井13构成一个导排结构1。
51.具体的，纵向蓄排水槽14槽壁、纵向排水管11和横向排水管12管壁上设置有溢水孔道7，纵向蓄排水槽14通过溢水孔道7与横向排水管12相连通；横向蓄排水槽15通过溢水孔道7分别与纵向排水管11、纵向蓄排水槽14相连通；纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15可初步过滤并储存雨水，当雨水过多时通过溢水孔道7流入相邻纵向排水管11、横向排水管12内并流至储水井13中收集，当植被缺水时，可将纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15中储存的雨水抽出向植被补给水分。
52.步骤四：将土工布8覆盖在开孔的盖板101表面上，并用射钉103将土工布8固定，之
后将盖板101两端的卡齿106依次嵌入与之相匹配的纵向排水管11、横向排水管12、纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15的预留卡槽108内，卡齿106嵌入卡槽108所留下的空隙用水泥砂浆抹平。雨水通过开孔的盖板101流入纵向排水管11、横向排水管12、纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15内。盖板101的孔为碗口形的集水孔102，有利于高效聚集雨水。具体的，卡齿106底部设置有两列滚轮107，卡槽108底部设置有便于滚轮107滚动的轮轨109，有利于当盖板101嵌入卡槽108时减少摩擦，降低对盖板101的损坏，进一步降低现场施工难度。
53.步骤五：纵向排水管11、横向排水管12、纵向蓄排水槽14和横向蓄排水槽15将污泥填埋场分割成多个红树修复区5，在红树修复区5先将下层的uhpgc固化区4的污泥挖掉一部分，以便能更好地将限桩框格33放置在红树修复区5里，之后用浓度为10％的w-oh改性亲水性聚氨酯复合材料喷射在限桩框格33区域内，防止由于红树修复区5里的红树早期根系不发达吸水效率不够而造成渗入的雨水向下层污泥中继续渗入。
54.步骤六：将制备完成的滤水桩31放入限桩框格33预留的孔洞位置处，并用压力机将滤水桩31压入下层污泥中，然后将土工布8包裹在给水管35表面，盖好管帽353，之后将给水管35固定在滤水桩31上；滤水桩31的制备方法为：在软式透水管321外表面用竹筋套环322包裹制成固桩套筒32，将选用的砾石、卵石、碎石、粗砂中的一种或多种倒入固桩套筒32内，用防水砂浆在滤水桩31桩顶制作阻水塞34，然后给水管35通过阻水塞34固定在滤水桩31上，阻水塞34用于固定给水管35并防止给水管35中的水渗入滤水桩31内。具体的，给水管35的上端面与红树修复区5顶面平齐，用于当红树植被缺乏水分时，人工通过给水管35向红树植被提供水分。通过设置固桩套筒32能够提高滤水桩31承载力并实现污泥泥水分离，将水分聚集在滤水桩31周围以便向红树植被提供养分并达到降低污水污泥含水率的目的。
55.具体的，给水管35包括管体351，管体351表面用土工布8包裹；渗水孔352均匀布置在管体351外表面，管帽353安装在管体351上端管口处。
56.步骤七：将配置好的种植基质倒入红树修复区5内，将选取的红树种在种植基质内；将红树修复区5的侧面堆砌成引流坡51，引流坡51的坡底设置在纵向排水管11、横向排水管12、纵向蓄排水槽14和横向蓄排水槽15处，方便将雨水引流至纵向排水管11、横向排水管12、纵向蓄排水槽14和横向蓄排水槽15，然后用浓度为2％的w-oh改性亲水性聚氨酯复合材料喷射引流坡表面，该设置一方面可以使少许的雨水渗入以涵养种植基质，另一方面用于防止表层种植基质遭受暴雨时冲刷流失。至此完成污泥填埋场表层污泥生态修复施工。具体的，红树为海桑、无瓣海桑、竹节树、木榄、桐花树、秋茄、海漆、老鼠勒、银叶树的任意一种或几种，其中优选海桑、无瓣海桑、竹节树。该步骤中，种植基质的组成和重量份数如下：种植土600份；污泥27份；粉煤灰75份；稻壳灰或秸秆灰30份；植物粉碎物188份；保水剂16份。
57.本实施例中，纵向排水管11、横向排水管12、储水井13、纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15和给水管35均由地聚物混凝土材料预制而成，地聚物混凝土材料由以下重量份数组成：金尾矿40份；粒化高炉矿渣222份；粉煤灰95份；硅灰16份；碎石1200份；河砂646份；水玻璃溶液58份；固体氢氧化钠11份；拌合水92份。
58.本发明还提供了一种根据上述所述的污泥填埋场表层污泥生态修复施工方法得到的系统，包括导排结构1，导排结构1包括：纵向排水管11、横向排水管12、纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15，纵向蓄排水槽14和横向蓄排水槽15设于纵向排水管11和横向排水管
12围合成的框架内，导排结构1内形成有多个种植槽，种植槽内由上至下依次设有红树修复区5和uhpgc固化区4，纵向排水管11和横向排水管12的连接处设有储水井13，泥水分离装置3包括滤水桩31、固桩套筒32、限桩框格33、阻水塞34和给水管35，限桩框格33设于红树修复区5内，固桩套筒32内设有滤水桩31，阻水塞34设于固桩套筒32和给水管35之间，给水管35和固桩套筒32分别位于限桩框格33的上端和下端。
59.本发明提供的施工方法，采用了大量的预制件零件，减少了现场施工量和施工难度，施工过程中采用的拼接方式和卡接方式能有效加快施工进度。其获得的具体效果如下：
60.(1)本发明设置的纵向排水管11、横向排水管12、纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15和储水井13具有具有导排、储存雨水及防渗功能，可以有效地防止雨水渗入污泥内，减少污泥填埋场内孔隙水压力，增强填埋场稳定性，并实现对雨水二次利用，提高对雨水资源利用率。
61.(2)本发明的纵向排水管11、横向排水管12、储水井13、纵向蓄排水槽14、横向蓄排水槽15和给水管35均采用地聚物混凝土材料预制而成，一方面地聚物混凝土具有强度高、硬化快、耐酸抗腐蚀性好，可以抵抗污泥中污染物的侵蚀，提高结构使用生命周期，另一方面地聚物混凝土以大宗固体废弃物为胶凝材料的主要原料，减少水泥的使用，能够节约能源，降低二氧化碳排放，符合低碳环保绿色发展理念。
62.(3)本发明设置的uhpgc固化区4，通过uhpgc材料可快速提高污泥填埋场表面污泥承载力并能高效固定污泥中的重金属污染物，防止污泥中重金属离子随着雨水的渗入而扩散污染地下水和土壤。
63.(4)本发明设置的红树修复区5，其中红树作为一种特殊树种，其根系发达、盘根错节，具备对污泥填埋场表层以及更深层污泥中的营养物质如氮、磷很强的累积作用，可有效减少污泥中有机物的含量并促进植被的生长，其次红树能够对污泥中的重金属离子高效地固定、吸收，以达到减少重金属污染物含量，长期作用下，可实现对整个污泥填埋场污泥的修复再利用，并提高污泥填埋场表面污泥的生态恢复率。
64.(5)本发明采取将红树修复区5相隔一定距离设置于污泥填埋场表层，可以有效防止由于红树种植密集导致养分不足而出现死亡，以此提高红树存活率。
65.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。