發(fā)布時(shí)間：2020-07-04 03:29

【摘要】：隨著我國(guó)城市污水處理率的逐年提高，污水廠污泥的產(chǎn)量急劇增加，污泥的處理處置問題日益嚴(yán)重。常用的堆肥、填埋、焚燒和制造建筑材料等處置方法各有利弊。根據(jù)我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢(shì)，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，填埋仍然是我國(guó)污泥處理最重要的方法之一。然而，傳統(tǒng)的污泥填埋方式存在著污泥強(qiáng)度低難以壓實(shí)、滲透性低無法排水、衛(wèi)生條件差以及場(chǎng)地不可持續(xù)使用等問題。 針對(duì)這些問題，本文提出了“污泥改性填埋——填埋場(chǎng)污泥降解與穩(wěn)定化形成礦化污泥——礦化污泥開采與利用——污泥改性填埋”的循環(huán)填埋的新理念，在系統(tǒng)地表征污泥與填埋相關(guān)的土工性質(zhì)基礎(chǔ)上，研究了礦化垃圾、粉煤灰、建筑垃圾、泥土等改性材料對(duì)污泥進(jìn)行改性后填埋的可行性；通過污泥及改性污泥在填埋場(chǎng)中的礦化過程、腐殖化過程、生物毒性和表面沉降的變化規(guī)律研究，系統(tǒng)地表征了污泥在填埋場(chǎng)中的穩(wěn)定化過程；建立了填埋污泥穩(wěn)定化程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，預(yù)測(cè)了礦化污泥的形成時(shí)間。為解決污泥性質(zhì)不符合填埋操作要求的問題、實(shí)現(xiàn)污泥填埋場(chǎng)的可持續(xù)使用提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)，為解決污泥處置問題開辟了一條新途徑。主要研究結(jié)論如下： 對(duì)上海曲陽污水廠生物污泥和白龍港污水廠化學(xué)強(qiáng)化一級(jí)處理污泥的土工性質(zhì)研究表明，化學(xué)污泥的孔隙比和壓縮性低于生物污泥，抗剪和抗壓性能好于生物污泥。含水率是影響污泥土工性質(zhì)的主要因素，污泥的強(qiáng)度和內(nèi)摩擦角與含水率負(fù)相關(guān)。新鮮脫水污泥抗壓強(qiáng)度小于10kPa，抗剪強(qiáng)度小于5kPa，無法承受作業(yè)機(jī)械碾壓。當(dāng)含水率降到64％左右，污泥的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度分別增大到50kPa和25kPa，可以滿足填埋作業(yè)的強(qiáng)度要求，建造成12．6°的邊坡在填埋操作中不會(huì)造成滑坡問題。含水率降到60％時(shí)，污泥臭度降到3級(jí)。50kPa下白龍港化學(xué)污泥的固結(jié)系數(shù)C_v=0．010726cm~2／s。50～100kPa內(nèi)壓縮指數(shù)C_c=1．16。 改性材料對(duì)污泥的有效改性技術(shù)研究表明，污泥應(yīng)滿足的填埋作業(yè)要求有：無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥50kPa，十字板抗剪強(qiáng)度≥25kPa，滲透系數(shù)在10~(-6)～10~(-5)cm／s數(shù)量級(jí)，臭度低于三級(jí)等。粉煤灰、礦化垃圾、建筑垃圾、泥土四種改性劑能夠不同程度的改善污泥的工程性質(zhì)，包括降低污泥的含水率和持水性、提高抗剪和抗壓強(qiáng)度、增大滲透性能、降低可壓縮性及臭度。其中抗剪強(qiáng)度為控制性指標(biāo)。與污泥的最低混合比分別為6：10、9：10、7：10和9：10時(shí)方能使改性污泥達(dá)到填埋作業(yè)要求。綜合比較下，粉煤灰的效果最好，建筑垃圾次之，礦化垃圾再次之，泥土最差。 對(duì)污泥及改性污泥在填埋后的穩(wěn)定化進(jìn)程研究表明，經(jīng)過498天的降解，曲陽污泥、曲陽污泥+礦化垃圾、白龍港污泥和老港中試污泥的有機(jī)質(zhì)降解率分別為67．1％、61．6％、30．5％和51．4％。污泥初始有機(jī)質(zhì)含量越高，總降解率越高。生物污泥較化學(xué)污泥易于降解。 除純污泥的氨氮呈現(xiàn)不斷積累外，各種污泥滲濾液COD、TOC、VFA、總磷基本上都是隨時(shí)間呈波動(dòng)下降趨勢(shì)。除了pH外，添加改性劑的污泥滲濾液各污染指標(biāo)基本都比純污泥的低。純污泥的滲濾液產(chǎn)量很小，每年只有44L／t污泥；添加礦化垃圾使污泥滲濾液的可生化性降低，產(chǎn)量增加到每年約287L／t污泥。 改性劑可以提高污泥的滲透性，減輕污泥水解酸化產(chǎn)物的積累對(duì)微生物的抑制作用，可明顯縮短滲濾液有機(jī)污染物濃度到達(dá)峰值的時(shí)間，并降低峰值的大小；提高污泥的產(chǎn)氣速率，加速污泥進(jìn)入甲烷化階段，并可提高氣體的甲烷含量。 中試污泥的滲濾液COD、TOC、VFA、總磷濃度明顯低于實(shí)驗(yàn)室小試。中試污泥的降解速度大于小試污泥。相對(duì)于環(huán)境溫度，35℃時(shí)污泥降解更快，滲濾液中污染物濃度更高。增大改性劑用量，可提高污泥產(chǎn)氣量。壓實(shí)不利于產(chǎn)氣。 污泥的腐殖化過程研究表明，隨著污泥不斷降解，腐殖質(zhì)不斷生成。隨著微生物種群的演替，前期生成的腐殖質(zhì)又不斷被降解。四類污泥的腐殖質(zhì)隨時(shí)間基本上呈下降趨勢(shì)，或后期保持平穩(wěn)；老港中試污泥的腐殖化率和腐殖化率指數(shù)隨時(shí)間呈下降趨勢(shì)。曲陽污泥的呈增大趨勢(shì)，曲陽污泥+礦化垃圾和白龍港污泥的腐殖化率前后差別很小。腐殖化率的大小順序是曲陽污泥+礦化垃圾白龍港污泥曲陽污泥老港中試污泥。HI大小順序是曲陽污泥曲陽污泥+礦化垃圾老港中試污泥白龍港污泥。初始有機(jī)質(zhì)含量越高的污泥，腐殖化作用越強(qiáng)，腐殖化程度越深。 四種污泥的HA分子量及其分布表明，曲陽污泥、曲陽污泥+礦化垃圾、白龍港污泥的HA基本上都經(jīng)歷分子量先增大后減小，后期又增大的變化過程。分子離散度依次降低。其中曲陽污泥在后期分子合成最迅速，腐殖化深度最大。老港中試污泥的規(guī)律不同，前期分子量減小，中期后期變化很小，分子的離散度最小。污泥的FA前期呈分解趨勢(shì)，后期呈合成趨勢(shì)。 四種污泥植物毒性消失的快慢順序是曲陽污泥+礦化垃圾、曲陽污泥、白龍港污泥、老港中試污泥，分別先后在填埋后的520、612、650、670天達(dá)到發(fā)芽指數(shù)80％。礦化垃圾具有一定的緩解污泥降解產(chǎn)生的植物毒性的作用，腐熟后的曲陽污泥+礦化垃圾具有促進(jìn)種子發(fā)芽的肥效作用。 污泥在填埋場(chǎng)覆土封場(chǎng)后的長(zhǎng)期沉降可分為應(yīng)力沉降和降解沉降。純污泥填埋初期的沉降主要是應(yīng)力沉降，一年后以降解沉降為主。老港中試污泥、白龍港污泥、曲陽污泥以及曲陽污泥+礦化垃圾的最終沉降量占堆體高度的百分比分別是12．33％、20．54％、13．77％和26．57％。第一年的沉降量分別占總沉降量的98．9％、94．4％、97．4％和98．9％。四種污泥的沉降量分別可在870、1170、995和762天達(dá)到其沉降能力的99．99％。老港中試污泥的固結(jié)系數(shù)C_v=0．00215cm~2／s。 根據(jù)滲濾液和污泥固體的指標(biāo)與填埋時(shí)間的定量關(guān)系，按照污泥的BDM達(dá)到4．76％和滲濾液COD降到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)，污泥及改性污泥的穩(wěn)定化時(shí)間是3．2～5．8年。如果將污泥利用作營(yíng)養(yǎng)土，污泥的穩(wěn)定化時(shí)間只需1．4～1．8年。
【學(xué)位授予單位】：同濟(jì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：X703
【圖文】：

圖 3.1 氣壓式滲壓儀壓縮穩(wěn)定后的滲透系數(shù)為 1.2m /S左右"污泥的滲透系數(shù)與壓 "因是污泥顆粒細(xì)小, 含有大量的結(jié)合水膜較厚, 阻塞污泥的孔埋場(chǎng)相比, 污泥單獨(dú)填埋場(chǎng) 由將難以進(jìn)行垃圾填埋場(chǎng)常采用埋氣體在污泥堆體中的遷移阻

圖 3.3 無側(cè)限承壓實(shí)驗(yàn)裝置示意圖當(dāng)透水石周圍 (即透水石與預(yù)壓筒壁之問) 的實(shí)驗(yàn)材料有明顯的豎向擠隆起甚至明顯流動(dòng)等現(xiàn)象時(shí), 就認(rèn)為試樣被破壞, 發(fā)生流變 "當(dāng)污泥強(qiáng)度很低時(shí), 加上壓力后透水石會(huì)出現(xiàn)側(cè)傾的現(xiàn)象, 污泥迅速隆并擠出筒 口, 污泥呈明顯的流態(tài); 污泥強(qiáng)度較低時(shí), 加 上壓力, 透水石與預(yù)筒壁之間的污泥隆起, 擠出筒口; 當(dāng)污泥強(qiáng)度較高時(shí), 試樣在受壓時(shí)被壓縮透水石下陷, 透水石與預(yù)壓筒之間的污泥不隆起或有輕微隆起 "經(jīng)過 sm ni 后透水石陷入污泥中約 13/ , 此時(shí)透水石上的爪力即為污泥的抗壓強(qiáng)度 "

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2740572