污泥-焚烧底灰混合固化配方及强度增长机理

污泥与垃圾焚烧底灰混合固化是一种以废治废的处置方式.针对水泥固化污泥早期强度高、石膏固化污泥后期效果好的特点,分别采用水泥、石膏、水泥+石膏为固化剂,和不同掺量的垃圾焚烧底灰,开展脱水污泥固化试验研究.对固化污泥的无侧限抗压强度、含水量、增容比、浸出毒性及COD、p H值进行了测试,并用扫描电镜分析了固化污泥微观结构的变化.测试与分析结果表明:脱水污泥的较优固化材料配方为100%垃圾焚烧底灰、25%水泥和25%石膏,固化污泥的强度和含水量满足填埋要求,且增容比小,浸出毒性大幅降低.固化污泥的早期强度主要来源于垃圾焚烧底灰的骨架作用和吸水作用,后期强度增长主要依靠固化剂的胶凝作用和垃圾焚烧底灰的火山灰作用;其中钙矾石的生成是固化污泥强度增长的重要因素之一.     

以膨润土为辅助添加剂固化/稳定化污泥的试验研究

针对传统以水泥固化污泥,带来的水泥用量大与固化体的浸出液pH过高等问题,提出了以膨润土为添加剂辅助水泥固化/稳定化污泥的思路.通过开展无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验,测量掺入膨润土后污泥固化体的强度、重金属浸出率、浸出液COD及pH值,研究该固化/稳定化方法的效果.结果表明,膨润土的掺入极大地提高了固化体的抗压强度,将掺入量为0.4(相对污泥的质量比)的水泥一半用膨润土替代时,固化体的强度提高了6左右.体积安定性也能够满足要求.随膨润土掺入量增加,固化体中锌、铅的浸出率与浸出液的pH值呈现不断减小的趋势,锌与铅的浸出率分别由6.9%下降至0.25%,9.6%下降至5%,pH值由12.3下降至12.1.在强碱条件下及烘干或风干条件下,铜会随着有机物的分解而析出,从而增加铜的浸出率,而膨润土的加入能弥补水泥造成的强碱环境及风干或烘干过程对固化污泥中铜的稳定产生的不利影响.     

新疆地区电厂脱硫石膏增强的水泥基污泥固化剂的制备及性能分析

利用水泥基和电厂废弃脱硫石膏研制适用于新疆地区经济高效污泥固化剂,采用单因素多水平和响应面分析的方法研究硅酸盐水泥、脱硫石膏、粉煤灰、过硫酸钾(KPS)的掺比和固化时间对污泥固化体无侧限抗压强度的影响,运用Design-expert优化污泥固化体的无侧限抗压强度,并利用扫描电镜分析污泥固化体的微观结构。实验表明:水泥基和电厂废弃的脱硫石膏能够有效改善污泥固化体的抗压强度;当工程应用中,需要抗压强度最佳时的掺比为m(污泥)∶m(水泥)∶m(脱硫石膏)∶m(粉煤灰)∶m(KPS)=100∶3∶1∶1∶0. 5、固化时间为3 d;而需要经济最优时的掺比为m(污泥)∶m(水泥)∶m(脱硫石膏)=100∶1∶1、固化时间为7 d,处理每吨污泥的药剂成本为5～6元。     

利用城市垃圾焚烧飞灰稳定固化含重金属工业污泥的试验研究

利用城市垃圾焚烧飞灰作为固化剂有效稳定固化含重金属的工业污泥为目的,研究结果显示重金属污泥和城市垃圾焚烧飞灰所构建的固化体系具有很强的重金属束缚能力,增加飞灰的质量分数或者加入一定质量分数的水泥可以增加固化体的抗压强度以满足填埋需求。同时考虑抗压强度、浸出浓度和增容比等各方面的要求,当飞灰的质量分数45%,水泥的质量分数为5%,工业污泥的质量分数为50%是有效稳定固化重金属的最佳配比。对固化体微观结构分析显示:主要的水化产物硫铝酸钙(Aft)、Friedel相、水化硅酸钙(CSH)对稳定固化重金属起到了重要的作用。     

碱矿渣-废石材新型复合胶凝材料稳定固化污泥的试验分析

为寻找稳定固化污泥效果较好的低成本廉材料,选用水泥、石灰、JCM复合胶凝材料、垃圾焚烧飞灰、钢渣、水磨石材矿粉等来稳定固化污泥。通过无侧限抗压强度、水稳性测试、TCLP毒性浸出、COD等实验,考察了这些材料对市政污泥的稳定固化效果。经过各种性能相互比较,认为水泥、石灰以及新型JCM复合胶凝材料是较为合适的稳定固化材料,从材料经济成本和节约能源方面考虑,JCM复合胶凝材料要优于水泥、石灰。     

印染污泥固化处理的实验研究

研究了石灰、粉煤灰和污泥焚烧灰对印染污泥的固化效果,考察了不同固化材料对污泥固化块的抗压强度、抗剪强度的影响,并测定了污泥固化块的重金属浸出毒性。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDS)分析了固化块组成和微观结构,对固化机理进行了初步分析。结果表明,在试验范围内,采用单一固化剂时,石灰对增强污泥力学强度效果最显著,而粉煤灰和焚烧灰的效果不佳;采用复合固化剂时,污泥-石灰-粉煤灰-焚烧系统(质量比为1∶0.08∶0.5∶0.5)对增强污泥力学强度效果最佳。XRD和SEM分析结果显示,掺入固化剂的污泥固化块结构更加密实,并新生成了碳酸钙、水化硅酸钙等固化物质。     

基于固化法共处置飞灰和浓缩液浸出特性研究

在水泥固化时将生活垃圾焚烧飞灰（简称飞灰）以不同的比例代替复合硅酸盐水泥并且用垃圾渗滤液浓缩液代替水进行固化实验,研究了飞灰掺量（40%、50%、60%）、浓缩液替代水对水泥固化法固化效果及重金属（Zn、Pb、Cd、Cr、As、Ba）浸出的影响.结果表明：飞灰掺入量的增加会降低固化体的抗压强度,但浓缩液替代水对固化体的抗压强度没有显著影响.不同重金属的浸出行为受掺灰率的影响不同,掺灰率的增加会减少固化体中Zn的浸出,增加Pb和Cd的浸出,Zn、Pb、Cr、As在第36d可达到稳定浸出量不再增加,Ba的累积浸出量持续增加,加入浓缩液后固化体中Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属的浸出量未超过标准限值,可以满足固化处理对浸出毒性的要求.     

工业废渣-过硫酸钠协同固化/稳定化石油污染土配比优选研究

采用过硫酸钠、石灰、粉煤灰、电石渣为固化剂材料,设置4因素4水平正交试验,研究不同配比下石油污染土的无侧限抗压强度、毒性浸出浓度、酸中和容量的变化规律,并通过模糊优选理论筛选出固化剂最优配比,利用pH值、温度、S₂O₈^2–含量、总石油烃含量、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)试验分析固化机理.试验结果表明:从极差分析得到过硫酸钠对石油污染土的无侧限抗压强度和毒性浸出浓度影响最大,石灰对酸中和容量影响最大;以无侧限抗压强度、毒性浸出浓度、酸中和容量和处理成本作为模糊优选指标,过硫酸钠、石灰、粉煤灰、电石渣掺量分别为0.6%、8.0%、10.0%、6.0%时为最优配比,此时处理后的污染土7d无侧限抗压强度为630.40kPa,毒性浸出浓度为4.44mg/L,酸中和容量为385.71cmol/kg,处理成本为136.46元/t,处理后的污染土达到了废物再利用的强度和环境安全要求;过硫酸钠氧化去除土中部分石油,石灰、粉煤灰和电石渣水化反应生成胶凝物质包裹吸附石油,并胶结土壤颗粒,使处理后的污染土毒性浸出浓度降低,强度及酸中...     

DTCR协同水泥固化/稳定化重金属污染底泥的研究

采用二硫代氨基甲酸盐(DTCR)为添加剂协同水泥固化/稳定化重金属污染底泥,以抗压强度和颗粒固化体(粒径￡9.5mm)浸出毒性为指标确定水泥和DTCR的最优配比.通过酸雨条件(pH 3)下对颗粒固化体和整个固化体的浸出试验来评价固化/稳定化的效果.利用X射线衍射仪(XRD)和环境扫描电镜(ESEM)分析了固化/稳定化机理.结果表明,固化/稳定化的最优配比为水泥掺入量为50%(干底泥),DTCR掺入量为2%(干底泥).其固化体7d抗压强度为1.03MPa,颗粒固化体中重金属Cu,Zn,Pb,Cd的浸出浓度分别为0.105,4.65,0.232,0.123mg/L,能够达到安全填埋要求.酸雨条件下(pH 3)对颗粒固化体和整个固化体浸出研究表明,水泥、DTCR固化/稳定化底泥效果更好;XRD和ESEM分析表明,固化/稳定化的机理主要是水泥在水化反应时,能够形成水化产物Ca(OH)2、水化硅酸钙(C-S-H)和钙矾石(AFt),将重金属废物包容,并逐步硬化形成具有一定强度的水泥固化体.     

固化飞灰形状及填埋方式对重金属浸出的影响

为探究成型形状和填埋方式对生活垃圾焚烧飞灰固化体中重金属浸出的影响，设置固化体尺寸分别为10×10×10cm、10×10×2.5cm、DN=3cm（球），同时设置码放、散乱堆放2种填埋方式进行动态浸出试验.结果表明，在固化体开裂前，球状与长方体、整齐码放与散乱堆放的浸出液pH值存在显著差异；单位质量固化体重金属Pb、Zn、Cr累积浸出量随固液接触面积、堆填散乱度、液固比的增大而增加，固化稳定化飞灰中重金属的浸出符合缩芯模型且主要由扩散过程控制，试验前段Pb、Zn、Cr的2种速率常数与固化体成型比表面积、堆填散乱度、液固比正相关.因此，要减少生活垃圾焚烧厂原灰中重金属的浸出，提高生活垃圾填埋场共处置飞灰固化稳定化产物的安全性，固化体成型时应尽量缩小比表面积同时避免散乱填埋.     

Leaching of metals on stabilization of metal sludge using cement based materials

Toxicity characteristic leaching procedure(TCLP) of zinc plating sludge was carried out to assess the leaching potential of the sludge and the leachates were analyzed for heavy metals. The concentration of zinc, chromium, and lead in the leachate were 371.5 mg/L, 1.95 mg/L and 1.99 mg/L respectively. Solidification of zinc sludge was carried out using four different binder systems consisting of cement mortar, fly ash, clay and lime and cured for 28 d, The ratio of sludge added varied from 60% to 80% by volume. The solidified products were tested for metal fixing efficiency and physical strength. It was observed that the volume of sludge added that resulted in maximum metal stabilization was 60% for all the combinations, above which the metal fixation efficiency decreased resulting in high values of zinc in the leachate. Addition of 5% sodium silicate enhanced the chemical fixation of metals in all the binder systems. Among the four fixing agents studied, mixture of fly ash: lime, and cement mortar: lime stabilized zinc and other metals in the sludge effectively than other combinations. Addition of lime increased the stabilization of zinc whereas cement mortar increased the strength of the solidified product.     

某城市污水处理厂污泥固化处理研究

课题依托哈尔滨某污水处理厂,通过建立L9(34)正交试验,选取水泥、石灰、煤灰掺入比例以及养护时间为主要影响因素,以固化块的抗压强度和COD浸出浓度为评价指标,得到各因素的影响度大小排序为:水泥养护天数石灰煤灰,优化固化条件为水泥掺入比例15%,石灰掺入比例2%,煤灰10%养护天数6 d。以此为基础进行延展实验,探讨以上因素对污泥固化效果的影响,获得最佳配方。     

利用土著微生物处理焚烧飞灰及资源化初探

利用从自然界花坛土壤中筛选的土著脲酶微生物开展了微生物诱导碳酸盐沉淀作用(MICP)处理垃圾焚烧飞灰试验,通过颗粒级配、无侧限抗压强度、重金属浸出毒性测试对固化/稳定化效果进行了评价.结果表明,在土著微生物附著剑菌(Ensifer adhaerens)的MICP作用及飞灰火山灰性的共同作用下,飞灰固化、稳定化效果明显;在较优工况下,无侧限抗压强度可达205.2kPa,弹性模量可达200MPa,主要重金属元素Cd、Cr、Pb、Zn、Cu的浸出浓度满足《地表水环境质量标准》Ⅲ类要求.在此基础上,利用有限元软件ABAQUS分析了将固化飞灰用作道路路面和路基之间填料后,对沥青路面性能的影响.结果表明:在路面碎石基层与路基之间设置固化飞灰层,可有效降低沥青路面底部拉应变,延长疲劳寿命,有效减轻车辙损伤,可作为大量消纳飞灰的处理途径之一.     

生活垃圾焚烧飞灰固化体力学及重金属浸出特性

以苏州七子山生活垃圾焚烧厂产生的飞灰为研究对象,采用水泥作为固化剂,研究水泥飞灰固化体的应力应变特征及重金属浸出特性,并探讨了水泥飞灰配合比、养护时间等关键性因素对这些特性的影响。实验结果表明:较养护3 d的样品,其余养护时间的样品强度平均增长了约96.2%,而其破坏应变平均减小了56%。随着水泥含量和养护时间的增加,飞灰固化体的强度上升,而其破坏应变减小,该趋势主要归因于钙矾石(AFt)的形成促进了飞灰固化体强度的发展。较飞灰原样,飞灰固化体的重金属浸出浓度随着水泥含量、养护时间的增加而降低了38%~99%,重金属的迁移被限制,主要归因于水化硅酸钙(C—S—H)和钙矾石(AFt)的形成,以及飞灰和水泥水化反应创造的强碱性环境。     

城市垃圾焚烧飞灰特性及水泥固化试验研究

试验分析了重庆市某城市垃圾焚烧发电厂飞灰的化学成分,研究了原飞灰的浸出毒性,考察了水泥对原飞灰和酸洗预处理飞灰中重金属的固化效果. 结果表明:飞灰中重金属Pb和Zn的浸出质量浓度均超过《危险废物浸出毒性鉴别标准》(GB5085.3-2007),因而被认为是危险废物,必须对之进行稳定化处理;酸洗预处理飞灰固化试块的抗压强度得到了一定程度的提高,其重金属Pb和Zn的浸出毒性均较相同配比、相同养护时间的原飞灰固化试块有明显降低;酸洗预处理飞灰固化试块抗压强度随掺入飞灰比例的降低和养护时间的延长而加大,在养护28 d时其抗压强度最高,达4.25 MPa;酸洗预处理飞灰固化试块在养护28 d时,其重金属Pb和Zn的浸出质量浓度分别比原飞灰所制固化试块降低了10.6%～59.0%和7.4%～73.7%.      

含砷飞灰固化处理研究

通过试验确定了胶凝材料的组成体系,探讨了影响胶凝材料性能的主要工艺参数,确立的最佳固化工艺条件为:水泥∶砂子∶飞灰= 57.6∶40∶2.4,水灰比为0.28,水泥采用标号为42.5的快硬硫铝酸盐特种水泥,以硫化钠作为添加剂,其用量为飞灰/硫化钠= 1.5.在最佳配比和最佳养护条件下,固化体在实验室条件下抗压强度可达2.5 MPa,砷的浸出浓度为0.83 mg/L,达到了相关的填埋标准.