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随着我国污水处理的快速发展,污水厂污泥的排放量也随之增加,污泥处理和处置问题日益严重。由于污泥具有含水率高、强度低、持水能力强、散发恶臭等特点,脱水污泥无法进行直接填埋。
本实验以上海市白龙港污水处理厂污泥(一级强化混凝沉淀污泥)为对象进行了实验室研究。针对污泥填埋中存在的问题,探索在污泥中掺加矿化垃圾、粉煤灰、建筑垃圾、泥土这四种添加剂后,污泥承压性能、抗剪性能、边坡稳定性、卫生条件以及渗透性随添加剂掺入比例的变化,最终确定一种最佳的填埋比例来确保污泥日常填埋操作能正常进行,并确保堆体的稳定性。同时采用室内反应柱模拟试验,研究了添加剂对污泥产气规律、渗滤液降解规律、污泥自身降解规律的影响。经过一年半的研究工作,得出如下结论:
一级强化混凝沉淀污泥的含水率在74%左右,VM值为51.58%,污泥的初始强度非常低:抗压强度小于8kPa,抗剪强度小于5kPa,不能满足填满的最低强度要求,同时污泥的渗透系数小于2.07×10-8cm/s。将污泥晾晒失水,测量不同含水率污泥的抗压强度和十字板抗剪强度,发现污泥的强度随着含水率的降低而升高,当含水率降到64%时,污泥的抗压强度和十字板抗剪强度增大到50kPa和25kPa,可以满足填埋的强度要求。进一步的直剪试验也验证了含水率对污泥强度的影响,而且含水率与污泥内摩擦角呈反比。同时随着含水率的降低,污泥的臭度也在降低。
将污泥与其它四种添加剂分别按照质量比10∶1、10∶3、10∶5、10∶7、10∶10、10∶15均匀混合,发现随着添加比例的增高,污泥的抗压强度和抗剪强度都逐步增加,当污泥和添加剂的混合比为10∶7时,污泥的抗压强度均达到50kPa,能够满足填满所要求的抗压强度指标;污泥抗剪强度要达到十字板抗剪强度≥25kN/m2,需要添加剂与污泥的掺混比不同,粉煤灰和建筑垃圾需要≥7∶10,矿化垃圾和泥土需要≥10∶10。添加剂能不同程度的增大污泥的渗透系数,粉煤灰的效果最好,当掺混比为10∶10时,渗透系数能够达到10-3cm/s这个数量级,矿化垃圾和泥土的效果基本一致,都能使污泥的渗透系数有明显的增大。同时掺入添加剂对污泥臭度都有不同程度的改善作用,其中矿化垃圾和粉煤灰的效果要好些,当掺混比为10∶5时,污泥臭度已降至2.0,达到可以忍受的程度,矿化垃圾的效果稍差些,泥土和建筑垃圾对臭度的改善作用不是很好。
掺入添加剂能加速污泥降解进程,掺加添加剂污泥的渗滤液中各污染指标比原污泥的明显降低,掺加添加剂能改善污泥的产气条件,掺加矿化垃圾、泥土和粉煤灰能使污泥产气速度加快且CH4含量增高,建筑垃圾中由于存在木屑,与其它三种添加剂相比,它对污泥降解的影响略有不同。与在室温下相比,污泥在35℃下的降解速度明显加快,产气量也明显增大。