基于理化复合法的流态淤泥填料化利用技术的机理与效益

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各类生态工程与基建项目产生的流态淤泥普遍具有较高的环境风险和较差的工程特性,常规填埋与堆场处置方式均具有不适用性和局限性,实现淤泥资源化利用成为了当前迫切需求。目前,一种理想的处置途径是通过使淤泥改性后用于填料,但应工程要求而需选用高性能填料时,往往会受限于处理成本的急剧攀升。鉴于此,为解决流态淤泥改性为高性能填料时成本过高的难题,论文提出一套理化复合处置方法:真空预压-絮凝-固化联合法(VP-FSCM),以实现流态淤泥填料化利用。目前既有室内研究成果已充分论证了理化复合法的可行性与优势,但针对大尺度现场应用的适用性尚不明晰。为将该技术推广至实际工程,本文首先通过一系列室内模型试验确定了外加剂的合理配方与掺量,并结合现场试验项目论证了该技术的优势及强度空间分布规律,然后从效益评估出发定量化探究了理化复合法资源化处置技术的综合效益以及经济合理性。所开展的具体试验工作及相关结论如下:(1)基于力学模型试验与真空预压模型试验,探究了外加剂配方与掺量对理化复合法处理流态淤泥的强度影响规律,明确了外加剂的配比与掺量。结果表明:水泥激发高炉矿渣(GGBS)效果优于生石灰(Ca O),且其最佳激发比分别为Ca O/GGBS=0.6、OPC/GGBS=1.0;Ca O-APAM复合絮凝剂中APAM掺量(wf)对试样不排水抗剪强度的增益效果存在一个最优范围(约为0.16%~0.20%)。(2)基于淤泥处置项目的现场试验,重点探究了理化复合法的技术优势及强度空间分布规律,揭示其在实际工程中的适用性。结果表明:大尺度现场试验条件下VP-FSCM试样无侧限抗压强度相较于FSCM可提升1.44~2.54倍;VP-FSCM处置后的淤泥力学特性随排水板空间距离的拉近而提升,相应含水率逐渐降低,并在试验段表层受真空加荷的显著影响下,强度相较于其他区域也有一定提升。(3)基于淤泥处置项目的估算成本,评估理化复合法资源化处置技术经济效益与社会效益,定量化揭示了其综合效益并验证其经济合理性。结果表明:现场施工单位工作量费用约为72.09元/m~3,与堆场处置方案与传统水泥固化方案相比,其单位工作量效益分别可达12.91元/m~3与14.91元/m~3,具有显著的经济效益与社会效益。
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