基于骨架构建体污泥脱水同步固化机理及长期稳定性研究

目前污水处理厂污泥固化研究一般以传统高分子絮凝剂脱水泥饼为对象，对骨架构建体的研究主要集中在改善污泥脱水性能方面。本项目提出基于骨架构建体污泥脱水同步固化处理与处置一体化新方法，将脱水与固化有机结合，能有效改善污泥脱水性能及后续自然干化性能，并提高污泥及其有机物、重金属的固化/稳定化效果。拟解决的科学问题是骨架构建体对污泥脱水及同步固化作用机理，污泥固化体长期强度以及重金属与有机物长期溶出行为的变化规律。研究内容包括：采用包埋制样电镜技术等材料表征手段探讨泥饼中骨架构建体的形成、多孔网格形貌及物相变化规律；骨架构建体对有机物在液固两相迁移转化质量平衡分配及脱水性能的影响规律；开展土工试验探讨污泥基本土工性能及固化体长期强度变化规律；开展营养液浸泡、加速碳化、浸出毒性及柱浸出等模拟实验,探讨固化体重金属及有机物长期溶出规律。本项目将为污泥脱水同步固化的处理与处置一体化新方法提供理论依据。

本基金项目以生活污水处理厂浓缩剩余污泥（含水率约97 %）为研究对象，重点探讨了基于骨架构建体污泥脱水同步固化的工艺参数；研究了污泥调理脱水过程中骨架构建体的形成机理以及骨架构建体在固化过程中所起的作用；并对骨架构建体的脱水泥饼进行了基本土工性能的测试和长期稳定性的研究。首先，以比阻和污泥脱水泥饼含水率作为评价指标开展了一系列的脱水实验。在小试脱水实验中，骨架构建体投加量为2.0 g/g干基时泥饼含水率可降至60 %以下，并在中试装置上得到了验证，脱水效果较好。其次脱水污泥与原始剩余污泥相比，塑性指数提高了1倍，略高于粘土的塑性指数；渗透系数降低了1个数量级，比粘土的渗透系数高了44 %；最大干密度降低了17 %，略低于普通粘土的最大干密度体现出了优良的土工力学性能。最后脱水泥饼固化体经过有机质降解、干湿循环、冻融循环、加速碳化、重金属及有机质浸出等实验后，证明其具有较好的长期稳定性。本基金项目依托于宇星科技发展(深圳)有限公司，正在进行污泥脱水的中试研究。建立和完善污泥固化体长期强度、长期稳定性及其环境安全性预测模型还需深入研究。