污水廠脫水污泥制陶質(zhì)地磚及填埋場防滲襯層材料研究.pdf

1、本文參照普通陶瓷磚的生產(chǎn)工藝，利用城市污水處理廠脫水污泥為原料燒制了污泥陶質(zhì)地磚試塊。通過對燒后試件抗壓性能檢測及其主要影響因素分析，探討了利用城市污水廠脫水污泥燒制室外用地磚的可能性，確定了污泥制地磚的基本工藝流程和配方參數(shù)。研究表明：燒制試件的抗壓強(qiáng)度隨著污泥含量增加而顯著下降，適宜的坯料配方為高嶺土∶污泥粉∶長石粉=4∶1∶2。采用細(xì)顆粒污泥配料(粒徑小于0.15mm)，燒后試件較致密，有利于抗壓強(qiáng)度的增加。成型條件對污泥制地磚燒

2、后試件抗壓強(qiáng)度存在較大影響，抗壓強(qiáng)度隨所試含水率、壓制壓強(qiáng)的增加而增加，適宜的含水率和壓強(qiáng)范圍為9％～15％和24MPa～45MPa。2h保溫可以保障坯料充分發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)。采用三層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可提高燒制成品的抗壓強(qiáng)度，優(yōu)于單一材料結(jié)構(gòu)：底層采用細(xì)顆粒污泥配料的復(fù)合結(jié)構(gòu)燒后試件抗壓強(qiáng)度達(dá)到27.38MPa，底層采用粗顆粒污泥配料的復(fù)合結(jié)構(gòu)燒后試件抗壓強(qiáng)度達(dá)23.70MPa，分別滿足《燒結(jié)普通磚強(qiáng)度等級(GB5101.93)》中MU25

3、和MU20的強(qiáng)度等級。 通過城市污水廠脫水污泥制磚燒后試件抗折強(qiáng)度檢測及影響因素分析，進(jìn)一步探討和確定污泥制地磚適宜的配方配料和工藝參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，通過成分分析、吸水率、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗磨損性、抗腐蝕性等性能檢測，對其性能進(jìn)行全面評估，并通過浸出液腐蝕性、重金屬固化作用檢測，檢測其對環(huán)境的影響。研究表明：優(yōu)選的坯料含水率為11％，燒結(jié)溫度為1200℃。隨污泥含量增加雖然燒制成品的抗折強(qiáng)度略有增加但抗壓強(qiáng)度顯著下降，適宜

4、的污泥摻量為14.3％。細(xì)粒徑污泥粉配料燒后試件較致密，有利于提高試件整體強(qiáng)度。14.3％污泥摻量下，采用細(xì)顆粒(粒徑小于0.15mm)和粗顆粒(粒徑為0.15～0.63mm)污泥配料燒后試件的抗壓強(qiáng)度分別滿足燒結(jié)普通磚強(qiáng)度等級中MU30號和MU20磚強(qiáng)度等級；污泥制磚的抗折強(qiáng)度遠(yuǎn)大于粘土磚的強(qiáng)度指標(biāo)。通過燒結(jié)，污泥制地磚坯料的礦物組成發(fā)生了巨大變化。燒后試件屬于陶質(zhì)磚范圍，抗磨損性能優(yōu)于普通磚，滿足陶質(zhì)磚的耐化學(xué)腐蝕性要求。這種磚的水

5、浸出液pH值都在6.4～6.9之間，不具有腐蝕性能。研究發(fā)現(xiàn)，燒制對污泥中的重金屬M(fèi)n、Cu有明顯的固化作用。 通過滲透試驗(yàn)，探討了城市污水廠污泥制作復(fù)合土作為衛(wèi)生填埋場防滲襯層材料的可行性，研究表明：最佳污泥摻入量為40％，抗?jié)B透性能隨復(fù)合土干密度增加而增強(qiáng)。在最佳摻量下，當(dāng)干密度達(dá)到1.08 g/cm<'3>，復(fù)合土的滲透系數(shù)達(dá)到10<'-7>cm/s數(shù)量級，符合垃圾填埋場防滲襯層標(biāo)準(zhǔn)要求。滲濾液性質(zhì)對滲透性能存在較大影響

6、，當(dāng)電解質(zhì)濃度較大時(shí)，復(fù)合土滲透性能隨之提高。此外，污泥復(fù)合土可以有效吸附去除垃圾滲濾液中的重金屬Cu<'2+>、Zn<'2+>。進(jìn)行了向城市污水廠脫水污泥同高嶺土復(fù)合料中添加土壤固化酶TZ的防滲實(shí)驗(yàn)研究。研究表明：TZ酶的加入對污泥復(fù)合土的最佳含水率影響不大，均在20％左右。添加土壤固化酶能夠顯著改善污泥復(fù)合土初期抗?jié)B透性能。在最佳酶摻入量0.4mL/10kg土，300kPa壓實(shí)壓強(qiáng)下，24h后污泥填埋土垂直滲透系數(shù)比不加酶的減小36