固化污泥的基本力学性质研究——以膨润土为辅助添加剂研究.pdf

固化污泥的基本力学性质研究一以膨润土为辅助添加剂 of BasicMechanicalBehaviorsCement—solidified SludgeUsing Calcium．BentoniteasAdditive 林城1朱伟1，2李磊1 (】．河海大学岩十工程研究所．南京，210098；2．河海大学环境科学与工程学院，南京，210098) 摘要：为了降低污泥固化成本，提出了以膨润土为添加剂辅助水泥对污泥进行固化的方法．并 对固化处理后污泥的抗压强度及渗透特性等基本力学特性做了研究。通过无侧限抗压试验与柔性 壁渗透试验分析了同化污泥的抗压强度、渗透系数，并从污泥初始含水率、固化龄期、不同渗透 液等因素对固化污泥的强度、渗透性做了进一步分析。结果表明，膨润土掺人能显著降低水泥的 用量且使固化体的强度有很大的提高，固化体的渗透系数也保持极低的水平(达到了lO{cm／s数 量级)。污泥初始含水率对周化体的强度影响较大，龄期对强度的影响主要受水泥掺人量的影响丽 膨润土的作用较小。微生物的活动在固化体中基本被抑制，对固化体的渗透性没有影响，而膨润 土则是降低固化体渗透系数的主要因素。 关键词：污泥周化膨润土抗压强度渗透系数 1引言 污泥是污水处理厂在污水处理过程中产生的沉淀物质或悬浮物，它含有大量的有机质、水 分，而且还含有大量的病原微生物和重金属．且容易发臭。随着我国的经济发展，人们对环 境污染意识的增强，我国污泥的产量逐年增加，污泥的问题日益突出，如果处理不好将会带 来对周围环境的二次污染。固化稳定化方法是一种廉价、可行的资源化方法。它不仅可作为 污泥卫生填埋的预处理方法，而且可以将污泥换为填土材料或经过预处理后作为填埋场的盖 层材料等进行资源化利用”1。 固化，稳定化技术主要是向废物中添加各种固化材料，通过固化材料与废物的反应形成完 整的固化体，改善废物的力学性，降低其中污染物的溶出从而减少对周围环境的污染。因为 水泥具有廉价性、易用性等特点而作为最常用的一种固化材料。水泥的固化机理主要是通过 水化反应形成的水化产物将废物颗粒胶结、包裹，形成整体性较好的固化产物。固化处理技 术可以改善废物的力学性质，同时通过降低透水性、形成碱性环境及水泥胶体的吸附作用对 其中的污染物起到封闭和稳定的作用“。1。 污泥由于高含水率、高有机物含量及各种重金属等因素会阻碍水泥水化产物的形成，为 了达到污泥固化倦定化处理的效果就需加人大量的水泥来克服这些不利的影响。然而．这势 必增加污泥处理的成本，影响污泥的资源化再利用。通常的办法是在向污泥掺加水泥的同时， 掺人辅助添加剂，以减少水泥的用量。常用的辅助添加剂有粉煤灰(PFA)、高炉残渣(slag)、 黏土等。然而大多的辅助添加剂仍然以污染废物(如为PFA，slag)为主，这可能增加废物处理 过程中的污染控制难度。膨润土是一种具有商吸附性的黏土材料，由于它具有吸附污染物的 特性，因此被广泛用于污水处理中。本文通过选择价格约为水泥价格一半的钙基膨润土为辅 314 第二届全国岩土与工程学术大会论文集 助添加剂，研究在不同膨润土掺人下，污泥固化体的强度、渗透性，为污泥转化为土材料或 填埋预处理等再生资源化利用的可行性提供力学研究的参考。 2材料与方法 2．1试验材料 试验所用的污泥取自南京江心洲污水厂，污泥的指标如表l示。从实测结果可以看出污 泥含有大量水和有机物。水泥为南京江南水泥厂32．5+普通硅酸盐水泥，熟料组成C3S： 本化学指标见表2。膨润土为南京汤山膨润土生产的钙基膨润土，它的基本性质如表3所示。 从表3可以看出钙基膨润土具有高吸水率、高吸附量等特性。 鱼查兰： !!： 些!：。 望璺塑墼：妻!堕 竺 兰 竺 ! ∞％ y10dV．1m’) Gl 埔 ，％ rIlg／kg 314--3．60 109 1．61 707 2561 428 199 505 26