污泥改性及其在填埋场中的稳定化过程研究

【摘要】：随着我国城市污水处理率的逐年提高，污水厂污泥的产量急剧增加，污泥的处理处置问题日益严重。常用的堆肥、填埋、焚烧和制造建筑材料等处置方法各有利弊。根据我国目前的经济现状和未来的发展趋势，在今后相当长的时间里，填埋仍然是我国污泥处理最重要的方法之一。然而，传统的污泥填埋方式存在着污泥强度低难以压实、渗透性低无法排水、卫生条件差以及场地不可持续使用等问题。 针对这些问题，本文提出了“污泥改性填埋——填埋场污泥降解与稳定化形成矿化污泥——矿化污泥开采与利用——污泥改性填埋”的循环填埋的新理念，在系统地表征污泥与填埋相关的土工性质基础上，研究了矿化垃圾、粉煤灰、建筑垃圾、泥土等改性材料对污泥进行改性后填埋的可行性；通过污泥及改性污泥在填埋场中的矿化过程、腐殖化过程、生物毒性和表面沉降的变化规律研究，系统地表征了污泥在填埋场中的稳定化过程；建立了填埋污泥稳定化程度的评价指标体系，预测了矿化污泥的形成时间。为解决污泥性质不符合填埋操作要求的问题、实现污泥填埋场的可持续使用提供了基础数据和工艺参数，为解决污泥处置问题开辟了一条新途径。主要研究结论如下： 对上海曲阳污水厂生物污泥和白龙港污水厂化学强化一级处理污泥的土工性质研究表明，化学污泥的孔隙比和压缩性低于生物污泥，抗剪和抗压性能好于生物污泥。含水率是影响污泥土工性质的主要因素，污泥的强度和内摩擦角与含水率负相关。新鲜脱水污泥抗压强度小于10kPa，抗剪强度小于5kPa，无法承受作业机械碾压。当含水率降到64％左右，污泥的抗压强度和抗剪强度分别增大到50kPa和25kPa，可以满足填埋作业的强度要求，建造成12．6°的边坡在填埋操作中不会造成滑坡问题。含水率降到60％时，污泥臭度降到3级。50kPa下白龙港化学污泥的固结系数C_v=0．010726cm~2／s。50～100kPa内压缩指数C_c=1．16。 改性材料对污泥的有效改性技术研究表明，污泥应满足的填埋作业要求有：无侧限抗压强度≥50kPa，十字板抗剪强度≥25kPa，渗透系数在10~(-6)～10~(-5)cm／s数量级，臭度低于三级等。粉煤灰、矿化垃圾、建筑垃圾