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本课题在国内第一次从岩土工程的角度,采用正交试验和试验模拟的方法,进行了利用添加剂改善污泥填埋特性的试验研究,经过近二年的研究工作,取得了如下成果:
1、脱水污泥的初始强度很低,不能满足填埋的最低强度要求,以土、石灰、粉煤灰为添加剂,分别以1:0.5、1:0.75、1:1的比例混合,放置不同天数后,测量混合试样的含水率和强度,添加剂的加入,提高了混合体的强度,改善了污泥的填埋特性,但是采用单一添加剂效果不是很好,为了达到污泥填埋所需要的最低强度,对于单一添加剂而言,一般需要20~30天的养护时间。
2、试验表明,污泥与土形成的混合试样,体积安定性很差,因此,单纯采用土作添加剂不是一种理想的方法。
3、通过测量不同添加剂、不同添加比例混合试样的渗透系数发现,不同添加剂与污泥形成的混合试样的渗透系数是不一样的,其中污泥/石灰的渗透系数最大,一般大于10-6cm/s,比污泥/土、污泥/粉煤灰混合试样的渗透系数大一到两个数量级;污泥/粉煤灰的渗透系数次之,污泥/土的渗透系数最小,小于10-7cm/s。上述三种混合试样的渗透系数总体来讲都比较低,约相当于软粘土,因此,不论采用何种添加剂,通过排水压密方法来提高混合试样的强度都不可能在短时间内凑效。
4、通过石灰、土、粉煤灰、硅酸钠四种添加剂对改善污泥渗透系数的正交试验发现,加入石灰对提高渗透系数最有效,其次是粉煤灰,其次是硅酸钠、土对提高渗透系数作用最小。
5、通过石灰、粉煤灰、土、硅酸钠四种添加剂三种添加水平的正交试验发现,两种或者两种以上添加剂比单一添加剂对改善污泥填埋特性效果更好。混合试样养护14天后,三号(石灰:粉煤灰:土:硅酸钠:污泥=5:30:30:2.5:32.5)、四号(石灰:粉煤灰:土:硅酸钠:污泥=10:10:20:2.5:57.5)、五号(石灰:粉煤灰:土:硅酸钠:污泥=10:20:30:0.0:40)、七号(石灰:粉煤灰:土:硅酸钠:污泥=15:10:30:0.5:44.5)、九号(石灰:粉煤灰:土:硅酸钠:污泥=15:30:20:0.0:35)试样可以同时满足无侧限抗压强度≥50kpa、十字板抗剪强度≥25kpa的要求,六号试样可以满足十字板抗剪强度的要求,但不满足无侧限抗压强度的要求。四号(石灰:粉煤灰:土:硅酸钠:污泥=10:10:20:2.5:57.5)和七号试样(石灰:粉煤灰:土:硅酸钠:污泥=15:10:30:0.5:44.5)的综合效果比较好。
6、通过土、石灰两种添加剂改善污泥填埋特性的试验发现,采用土、石灰作添加剂,在试验条件下,20天内,无侧限抗压强度和十字板抗剪强度均可以达到填埋要求,因此确定石灰:土:污泥=1:4:5。
7、通过对三种添加剂分别于污泥混合后所产生的渗滤液性质的研究,发现以生石灰为添加剂可以使填埋柱的通透性得到改善,渗滤液产生量大,pH值较高,有强烈恶臭。CODCr、BOD5、总氮和氨氮均远高于未加入添加剂的污泥填埋柱渗滤液,但有较好的可生化性,且生石灰对磷和Mg2+有一定的固定作用;以粉煤灰为添加剂的污泥填埋柱通透性得到改善,渗滤液产生量较大,渗滤液SS较高,可生化性有所提高,渗滤液中无机离子浓度远高于其它填埋柱,其余检测指标与未加入添加剂的污泥填埋柱渗滤液相差不大;以黏土为添加剂的污泥填埋柱通透性差,渗滤液产生量少,但对氨氮有较好的吸附性,渗滤液可生化性有所提高,黏土对K+、Mg2+、Ca2+均有一定的固定作用。
8、试验证明,污泥是一种特殊的半干性固体废弃物,本身的强度很低,通过添加剂来改善污泥的填埋特性,保证填埋操作的正常进行,是完全可行的。