【摘要】：填埋處置是我國(guó)市政污泥的主要消納方式,但由于脫水污泥含水率高,機(jī)械性能差,限制了污泥填埋處置的應(yīng)用。因此,必須尋求一種經(jīng)濟(jì)有效的方法來改善其性能,以達(dá)到填埋處置土工性能的要求。本文以生活污水處理廠濃縮剩余污泥(含水率約97%)為起始物,采用骨架構(gòu)建體(粉煤灰、石灰)與高價(jià)鐵鹽作為無機(jī)復(fù)合調(diào)理劑,獲得含水率低于60%的脫水泥餅。在不再添加水泥、瀝青等其他外加固化劑的條件下,探討污泥脫水泥餅填埋處置的土工性能及其長(zhǎng)期穩(wěn)定性。主要研究?jī)?nèi)容包括： 1、基于骨架構(gòu)建體的污泥脫水實(shí)驗(yàn) 在課題組前期研究基礎(chǔ)上,以比阻和污泥脫水泥餅含水率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)開展了一系列的脫水實(shí)驗(yàn)。在小試脫水實(shí)驗(yàn)中,骨架構(gòu)建體投加量為2.0g·g-1DS (Dry solid,污泥干基質(zhì)量)時(shí)泥餅含水率可降至60%以下,并在中試裝置上得到了驗(yàn)證,脫水效果較好。獲得的基于骨架構(gòu)建體的污泥脫水泥餅作為后續(xù)填埋處置的研究對(duì)象。 2、污泥脫水泥餅的基本土工性能 對(duì)原始剩余污泥、脫水污泥與粘土的基本土工性能進(jìn)行了對(duì)比研究,并對(duì)不同調(diào)理劑投加量得到的脫水泥餅的基本土工性能進(jìn)行了研究。通過不同表征手段對(duì)原原始剩余污泥、脫水污泥和粘土的基本土工性能進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果顯示,脫水污泥與原始剩余污泥相比,塑性指數(shù)提高了1倍,略高于粘土的塑性指數(shù)；滲透系數(shù)降低了1個(gè)數(shù)量級(jí),比粘土的滲透系數(shù)高了44%；最大干密度降低了17%,略低于普通粘土的最大干密度。 3、污泥固化體土工性能及長(zhǎng)期穩(wěn)定性研究 對(duì)基于骨架構(gòu)建體的污泥脫水泥餅制備的土工試件養(yǎng)護(hù)一定齡期后獲得的污泥固化體的土工性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,由于骨架構(gòu)建體的加入,污泥固化體中水化反應(yīng)生成的鈣礬石、C-S-H凝膠物質(zhì)和骨架構(gòu)建體的填充作用使固化體內(nèi)部孔隙減少,固化體強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。在養(yǎng)護(hù)90d時(shí)達(dá)到峰值,繼續(xù)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間試件強(qiáng)度有下降的趨勢(shì),在養(yǎng)護(hù)1a后試件的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和直剪強(qiáng)度分別高于400kPa和130kPa,具有優(yōu)良的土工力學(xué)性能。 有機(jī)質(zhì)降解實(shí)驗(yàn)表明：固化體內(nèi)部小分子有機(jī)質(zhì)的降解會(huì)造成孔隙增多,從而造成固化體強(qiáng)度的損失,有機(jī)質(zhì)降解率與固化體強(qiáng)度損失之間存在線性關(guān)系。反復(fù)的干濕交替會(huì)造成固化體的強(qiáng)度損失率在9.59-59.45%,體積變化低于11%。凍融交替導(dǎo)致固化體中團(tuán)聚顆粒破碎變小,從而造成試件強(qiáng)度損失。而加速碳化試驗(yàn)則表明了在一定濃度的CO2加速碳化過程中,固化體的強(qiáng)度隨著碳化時(shí)間的延長(zhǎng)而呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。 4、污泥固化體長(zhǎng)期環(huán)境安全性的預(yù)測(cè)研究 通過污泥固化體的重金屬及有機(jī)質(zhì)浸出實(shí)驗(yàn),動(dòng)態(tài)模擬預(yù)測(cè)了脫水污泥填埋不同年份的重金屬和有機(jī)質(zhì)浸出情況,結(jié)果表明,隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng),重金屬和有機(jī)質(zhì)的浸出率下降,在相當(dāng)于填埋20年的柱浸出中,養(yǎng)護(hù)180d未破碎固化體中Cr、Cd、 Pb、Zn的浸出率分別為13.7%、2.9%、10.6%和11.4%,有機(jī)質(zhì)浸出率為28.5%。 在此基礎(chǔ)上,根據(jù)地下水運(yùn)動(dòng)方程和污染物遷移方程,利用數(shù)值解法建立了重金屬的運(yùn)移數(shù)值模型。采用Modflow軟件,以重金屬Zn的擴(kuò)散遷移為例,對(duì)污泥固化體進(jìn)入填埋場(chǎng)后,防滲膜破損等極端條件下進(jìn)行了模擬預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)分析。結(jié)果表明,在該模型的假設(shè)條件下,重金屬Zn在20年的填埋過程中,其擴(kuò)散主要受對(duì)流作用影響,平面污染擴(kuò)散范圍最大為140m,縱向污染擴(kuò)散范圍最大為220m,對(duì)填埋場(chǎng)造成的污染范圍較小,長(zhǎng)期環(huán)境安全性較好。 本論文的研究成果為基于骨架構(gòu)建體脫水污泥固化體的土工性能和長(zhǎng)期安全性的研究提供了理論依據(jù)。對(duì)同步脫水處理與后續(xù)填埋處置一體化技術(shù)應(yīng)用于其他污泥長(zhǎng)期穩(wěn)定性的研究具有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馮軍會(huì);邵立明;何品晶;;生活垃圾焚燒飛灰重金屬在浸出柱中的浸出規(guī)律[J];安全與環(huán)境學(xué)報(bào);2006年03期

2 楊斌;楊家寬;唐毅;謝永中;肖波;;粉煤灰和生石灰對(duì)生活污水污泥脫水影響研究[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2007年04期

3 張海英;趙由才;張國(guó)欣;祈景玉;郭翠香;宋立杰;;垃圾焚燒飛灰中重金屬的浸出規(guī)律[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2010年04期

4 趙樂軍,戴樹桂,閆澍旺,曹永華,劉潤(rùn);摻添加劑改善脫水污泥填埋特性研究[J];中國(guó)給水排水;2005年02期

5 李磊,朱偉,林城;骨架構(gòu)建法進(jìn)行污泥固化處理的試驗(yàn)研究[J];中國(guó)給水排水;2005年06期

6 趙樂軍;張曉鋒;閆澍旺;曹永華;;添加生石灰/土、粉煤灰改善污泥填埋特性的研究[J];中國(guó)給水排水;2007年03期

7 曹仲宏;徐澤;趙樂軍;胡偉;胡大衛(wèi);王玉秋;;添加劑對(duì)脫水污泥中重金屬形態(tài)的影響[J];中國(guó)給水排水;2007年23期

8 王艷;吳軍玲;王恒亮;趙東方;;武漢近50年來降雨數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析[J];湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2006年06期

9 郭亞萍,胡云楚,吳曉芙;復(fù)合絮凝劑對(duì)生活污泥脫水的研究[J];工業(yè)用水與廢水;2003年03期

10 李春萍;;電石渣和石灰對(duì)污泥的改性效果比較[J];環(huán)境工程;2011年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 楊昌民;脫水污泥的環(huán)境與工程性質(zhì)及其填埋處置方法研究[D];天津大學(xué);2006年

2 張華;污泥改性及其在填埋場(chǎng)中的穩(wěn)定化過程研究[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：2590299