摻添加劑改善脫水污泥填埋特性研究

.第21卷第2期中國給水排水Vol.21 No. 22005年2月CHINA WATER & WASTEWATERFeb. 2005摻添加劑改善脫水污泥填埋特性研究趙樂(lè )軍'，戴樹(shù)桂'， 閆澍旺，曹永華’， 劉潤(1.南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津300073; 2.天津市市政工程設計研究院，天津300051; 3. 天津大學(xué)巖土工程研究所，天津300072)摘要:分別以石灰、土粉煤灰為添加劑,考察了不同添加量時(shí)脫水污泥與添加劑混合試樣的初始土工含水率、密度、滲透系數、十字板抗剪強度、無(wú)側限抗壓強度。結果表明,單純脫水污泥的強度很低,不能滿(mǎn)足填埋要求,而加入添加劑后養護20 ~ 30 d就可滿(mǎn)足填埋要求。關(guān)鍵詞:脫水污泥; 填埋特性; 添加劑; 十字板抗剪強度; 無(wú)側限抗壓強度中圖分類(lèi)號: X703. 1文獻標識碼: C文章編號: 1000 - 4602(2005 )02 -0047 -03Study on the Improvement of Landfll Characteristics of DewateredSludge by Adding AdditiveZHAO Le-jun'2，DAI Shu-gui'，YAN Shu-wang，CAO Yong-hua2 ，LIU Run'(1. School of Enwironmental Science and Engineering, Nankai University，Tianjin 300073，China; 2. Tianjin Municipal Engineering Design and Research Institute, Tianjin 300051,China; 3. Geotechnical Instiute , Tianjin University, Tianjin 300072 , China)Abstract: Dewatered sludge was mixed with additives such as lime, clay, and coal ash. Investiga-tion was made on geotechnical properties including primitive moisture content, density , permeability coef-ficient, vane strength, and unconfined compressive of the mixed sample with different ratio of additives.The result shows that the dewatered sludge without additive has low strength and fails to meet the require-ment for landfill，while the additive-added dewatered sludge can meet the requirement for landfill aftercuring for 20 -30 d.Key words: dewatered sludge; landfill characteristics; additive; vane strengh; uncon-fined compressive strength脫水污泥及污泥與添加劑所形成的混合體的力儀;南55滲透儀;架盤(pán)天平(精度為1.0g);電子天學(xué)性質(zhì)是影響污泥填埋能否成功的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)平(精度為0.001 g);電動(dòng)攪拌機;電熱鼓風(fēng)干燥題,分別以石灰、土、粉煤灰為添加劑,對三種添加劑箱;細篩,孔徑分別為2、1、0.5.0.25、0.1 mm;TM -在不同添加量條件下,污泥/添加劑混合試樣的初始85型土壤密度計。土工含水率、滲透系數、密度、十字板抗剪強度、無(wú)側脫水污泥取自天津市某城市污水處理廠(chǎng)的脫水限抗壓強度進(jìn)行了測試,提出了改善脫水污泥填埋機房,該處理廠(chǎng)為二級污水處理廠(chǎng),剩余污泥經(jīng)濃特性,滿(mǎn)足填埋要求的具體措施。宿、消化后亞田帶才眙水機昭水，生石灰、土(粉質(zhì)中國煤化工1材料與方法粘土1.1儀器、材料1.2YHCNMHG主要儀器:微型十字板;無(wú)側限抗壓強度觸探分析項目及方法見(jiàn)表1。.47.第2期中國給水排水第21卷表1分析項目與方法2結果與討論Tab.1 The analysis item and method2.1混合試樣 的初始性質(zhì)項目分析方法將脫水污泥與石灰、粉煤灰、土三種添加劑分別土工含水率烘干法(烘干溫度為75 C)按1:0.5.1:0.75 1:1的比例混合后放入攪拌機,待密度環(huán)刀法.攪拌均勻后將試樣放入塑料袋中密封保存(得1'~滲透系數變水頭法十字板抗剪強度微型十字板_9*試樣) ,測試樣的初始土工含水率、密度、滲透系數、無(wú)側限抗壓強度無(wú)側限抗壓強度觸探儀無(wú)側限抗壓強度.十字板抗剪強度等結果見(jiàn)表2。表2混合試樣的初始性質(zhì)Tab.2 The primitive properties of sludge with additive added試樣3'5*8°)*土工含水率/%152.64116.39 108.89155.50 126. 29113.63 | 119.55 107.03| 96.49密度/(g. cm-3)1.3131.325 1. 3711.204 1.2791.3171.313| 1.363 1.413滲透系數/(10 -界cm.s-')10412326710.631.718.07.26 5. 55_ 7. 40注:污泥 、粉煤灰、土、石灰的土工含水率分別為388. 78% .35.27% 21.40% .32. 98%。從表2可知,脫水污泥的土工含水率相當高,而150 t摻人添加劑則可使土工含水率大幅度下降,且下降甘污泥/土(87+污泥/石灰(29)幅度隨摻人量的增加而增加。摻人添加劑后其密度士污泥/粉煤灰(5)還120增大,且隨著(zhù)摻人量的增加而增加。從滲透系數的數量級看,試樣的滲透系數多在10-8 cm/s左右(10 C),污泥/石灰試樣的滲透系數+ 90最大,比污泥/土、污泥/粉煤灰試樣的大1 ~2個(gè)數量級;污泥/粉煤灰試樣的滲透系數次之,污泥/土試樣的滲透系數最小。不過(guò)這些試樣的滲透系數總體°02468)121416來(lái)講都比較低(約相當于軟粘土的),因此不論采用養護時(shí)間/db.添加比例為1:0.75何種添加劑,想通過(guò)排水壓密方法來(lái)提高試樣的強120 t度在短時(shí)間內不可能奏效。對石灰而言,其添加量女污泥/土(9越多則試樣的滲透系數越大,而土和粉煤灰添加量+污泥/石灰(39)士污泥/粉煤灰(6)對試樣滲透系數的影響則呈現出- -定的波 動(dòng)性。史1002.2含水 率與養護時(shí)間的關(guān)系將試樣置于盆中于室內自然風(fēng)干,此間試樣含H 80水率隨養護時(shí)間的變化如圖1所示?？梢?jiàn),在同一添加比例下污泥/土試樣的初始土工含水率最低,各試樣的土工含水率均隨養護時(shí)間的延長(cháng)而降低。1600510152025 3035 4。污泥/土(79140+污泥/石灰(1)c.添加比例為1:1+污泥/粉煤灰(4)圖1試樣土工含 水率與養護時(shí)間的關(guān)系Fig.1 Relationship between water content and關(guān)100curing days80十2.3十字板抗剪 強度與養護時(shí)間的關(guān)系中國煤化工式樣的初始十字板.0 .1525 30 35抗剪HHCNMHG!填埋的基本要求，還要通過(guò)目然風(fēng)十使具含水率降低,以提高其十字a.添加比例為1:0.5板抗剪強度?！?8.第2期趙樂(lè )軍,等:摻添加劑改善脫水污泥填埋特性研究第21卷為達到25 kPa的最低十字板抗剪強度要求,對明如果僅僅摻土則試樣的體積安定性會(huì )很差,因此于1:0. 5的添加比例而言,污泥/石灰試樣需要養護不是--種理想的方法。污泥/粉煤灰試樣也有微弱18 d,污泥/土試樣需要養護23 d,污泥/粉煤灰試樣的膨脹性,其干縮程度居中。污泥/石灰試樣沒(méi)有膨則需要30 d;當添加比例為1:0. 75時(shí),污泥/土試樣脹性,且干縮程度最小,其原因是:石灰的加入使得需要養護10 d,污泥/石灰和污泥/粉煤灰試樣在16試樣的pH值很高,對污泥中的微生物有滅殺作用,d的試驗周期內均沒(méi)有達到最低強度要求。對于添因此不會(huì )出現膨脹;當生石灰生成熟石灰后其體積加比例為1:1的試樣而言,在35 d的試驗周期內均會(huì )增加,可抵消掉--部分由水分損失導致的干縮,因未達到最低強度要求。此試樣的干縮程度最小。在自然風(fēng)干過(guò)程中,各試樣的抗剪強度均隨著(zhù)3結論養護時(shí)間的增加而增長(cháng),這-方面源于含水量的減①脫水污泥的初始強度 很低,不能滿(mǎn)足填埋少(導致顆粒間的結合水膜變薄,使得顆粒間的結的最低強度要求,而摻入添加劑則可提高其強度并合更緊密),另-方面是因為試樣有類(lèi)似于混凝土改善填埋特性。的齡期。②添加比例分別為1:0.5.1:0.75.1:1的試2.4無(wú)側限抗壓強 度與養護時(shí)間的關(guān)系樣的初始強度仍然不能滿(mǎn)足最低填埋強度要求,需試驗結果表明,摻人添加劑后各試樣的初始無(wú)要對其進(jìn)行養護以進(jìn)一-步降低含水率。不同添加劑側限抗壓強度均低于10 kPa,也不滿(mǎn)足填埋的基本所需要的養護時(shí)間是不同的,對于單-添加劑而言要求,還需對其進(jìn)行自然風(fēng)干。為達到50 kPa的最一般需要20 ~30 d。低無(wú)側限抗壓強度要求,當添加比例為1:0.5時(shí),污③污泥/土試樣的體 積安定性很差，因此單純泥/石灰試樣需要養護23 d,污泥/土試樣則需要養采用土作添加劑不是- -種理想的方法。護25d,而污泥/粉煤灰試樣在30d的試驗周期內未達到最低無(wú)側限抗壓強度要求;當添加比例為參考文獻:1:0.75時(shí),三種試樣均需要養護16d;對于添加比例1] Koening A,KayJ N, Wan I M. Physical properties of de-為1:1的試樣,在35 d的試驗周期內均未達到最低watered wastewater sludge for lndflling[J]. Wat Sci強度要求。Tech, 1996 ,34(3 -4) :553 - 540.從十字板抗剪強度、無(wú)側限抗壓強度與養護時(shí)[2] Knut Wichmann, Andreas Riehl. Mechanical properies of間的關(guān)系來(lái)看,并不是添加劑摻入量越多,效果就越waterwork sludges - shear strength[J]. Wat Sci Tech,好,估計原因是添加量增多會(huì )使水分更難蒸發(fā),因而1997 ,36(11):43 -50.不利于提高試樣的強度。[3]趙樂(lè )軍,戴樹(shù)桂 ,辜顯華.污泥填埋技術(shù)應用進(jìn)展[J].2.5試樣的體積安定性中國給水排水,2004 ,20(4) :27 -30.污泥/土試樣在拌和初期時(shí)的膨脹現象很明顯。以9"試樣為例，拌和7 d后膨脹基本完成,測得膨脹電話(huà):(022)27833267率為8.53%。但是隨著(zhù)含水率的降低,試樣又開(kāi)始E - mail : lejun-zhao@ vip. sina. com出現干縮,經(jīng)觀(guān)測污泥/土試樣的干縮程度最大,說(shuō)收稿日期:2004-10-07●工程信息●山東省濱州市小營(yíng)鎮南城污水處理廠(chǎng)工程該工程處理規模:2x10* m'/d,擬采用氧化溝工藝,投資額:3000萬(wàn)元。該工程由濱州市政府和新加坡環(huán)?？毓杉瘓F采用BOT的方式合作開(kāi)發(fā)?？尚行詧蟾嬉延蓃中國煤化工完成,濱州市環(huán)境保護科學(xué)研究所正在編制環(huán)評報告。CNMHG(濟南一機休集團公可環(huán)保公司 崔炳勇)●49●