金属铁铝对混凝强化初沉污泥中温厌氧消化的影响

选取FeCl3和AlCl2·6H2O作为混凝剂对城市污水进行一级强化混凝处理,降低二级生物处理的进水负荷,减少污水生物处理系统的能量消耗。主要研究混凝过程投加的金属盐对一级强化混凝产生的初沉污泥中温厌氧消化的影响。和剩余污泥相比,初沉污泥更适合厌氧消化处理,污泥降解性能和产气性能更高。当采用城市污水一级强化混凝处理时,污泥中的金属和金属盐水解引起的pH降低,使混凝强化初沉污泥的厌氧消化受到一定抑制。随着污泥中铝含量的降低和铁含量的增加,厌氧消化的COD降解率和挥发性固体（Vs）降解率逐渐升高,生物气产量逐渐增大,产气速率加快。当混凝强化初沉污泥只含有铁时（铁含量为10．16mg／L）,混凝强化初沉污泥厌氧消化效果最好,产气稳定,而且产气速率高,生物气产量为237mL,生物气甲烷含量为55．5％,降解单位Vs产气量为0．80L／g,均高于其他含铝的混凝强化初沉污泥。污泥中的铁对初沉污泥厌氧消化的抑制作用远远小于铝的作用,说明铁盐适合用于城市污水的一级强化混凝处理。     

添加腐熟污泥对生活垃圾堆肥物料理化性质及温室气体释放规律的影响

研究了添加腐熟污泥对生活垃圾堆肥物料理化性质及温室气体释放规律的影响。结果表明:(1)在生活垃圾中添加腐熟污泥进行堆肥,可降低堆肥物料的含水率,缩短整个堆肥周期;添加腐熟污泥还可以缓解堆体的酸化程度,促进有机质的降解,使C/N更适合微生物的生长和繁殖。(2)CO_2和CH_4两种温室气体的释放主要集中在堆肥高温期,CO_2释放量随腐熟污泥添加量的增加而增加,而CH_4释放量随腐熟污泥添加量的增加而减少。     

金属铁铝对混凝强化初沉污泥中温厌氧消化的影响简

选取FeCl₃和AlCl₃·6H₂O作为混凝剂对城市污水进行一级强化混凝处理,降低二级生物处理的进水负荷,减少污水生物处理系统的能量消耗。主要研究混凝过程投加的金属盐对一级强化混凝产生的初沉污泥中温厌氧消化的影响。和剩余污泥相比,初沉污泥更适合厌氧消化处理,污泥降解性能和产气性能更高。当采用城市污水一级强化混凝处理时,污泥中的金属和金属盐水解引起的pH降低,使混凝强化初沉污泥的厌氧消化受到一定抑制。随着污泥中铝含量的降低和铁含量的增加,厌氧消化的COD降解率和挥发性固体（VS）降解率逐渐升高,生物气产量逐渐增大,产气速率加快。当混凝强化初沉污泥只含有铁时（铁含量为10.16 mg/L）,混凝强化初沉污泥厌氧消化效果最好,产气稳定,而且产气速率高,生物气产量为237 mL,生物气甲烷含量为55.5%,降解单位VS产气量为0.80 L/g,均高于其他含铝的混凝强化初沉污泥。污泥中的铁对初沉污泥厌氧消化的抑制作用远远小于铝的作用,说明铁盐适合用于城市污水的一级强化混凝处理。     

模拟生物反应器加速产甲烷过程研究

渗滤液原液回灌易导致填埋垃圾产甲烷过程的滞后,从而对甲烷收集利用产生不利影响。通过3根实验室模拟生物反应器,研究了原液回灌(C1)、渗滤液好氧预处理后回灌(C2)和原液回灌+垃圾层上部通风曝气(C3)3种填埋方式下的填埋气产气规律。结果表明,C1甲烷浓度经历短暂上升,达到19.5%后开始逐渐降低,产甲烷速率和产甲烷总量均很低;C2甲烷浓度逐渐上升,在第121天时甲烷浓度达到50%,产甲烷最高速率和产甲烷总量分别为0.31 L/(kg·d)和25.2 L/kg。在停止上部垃圾层通风曝气后,C3甲烷浓度迅速上升,在81 d时甲烷浓度便达到50%以上,最大产甲烷速率和产甲烷总量分别为0.22 L/(kg·d)和16.0 L/kg。对各模拟柱填埋气可回收性评价结果表明,C3填埋气可回收利用比例最高,C2略低,C1在实验期间内则无可回收利用气体产生。     

垃圾焚烧底渣协同固化市政污泥的工程特性

开展了不同含量垃圾焚烧底渣与固化剂共同作用下,固化市政污泥工程特性研究。测定了固化体的含水率、有机质含量、重度、pH值、无侧限抗压强度、增容比及28 d渗透系数等工程指标。结果表明:固化体有机质含量及含水率随垃圾焚烧底渣含量的增多而降低;重度随底渣添加量增加而增大,在12~15 k N·m-3之间;固化体pH值、无侧限抗压强度、增容比及渗透系数均随底渣含量增加而增大。底渣添加量为40%左右时,固化体满足填埋要求。垃圾焚烧底渣作为骨料,增强了污泥固化体工程特性、减少了固化剂用量、同时实现以废治废,降低污泥和垃圾焚烧底渣处置成本。研究成果为污泥及垃圾焚烧底渣填埋处置提供了参数及指导作用。     

改性污泥替代垃圾填埋场覆土的研究

以市政污泥为研究对象,采用固化剂对污泥进行改性,通过分析不同固化剂添加比例下固化产物的抗压强度和渗透系数,比较不同养护时间下污泥固化产物浸出液的COD、氨氮和重金属性质,探讨市政污泥固化产物作为垃圾填埋场覆土可行性。实验结果表明：固化剂添加比例为30％的固化产物抗压强度高于50kPa,其渗透系数达到10^-7cm／s数量级,基本满足覆土材料的标准要求。污泥固化产物重金属的最大浸出量远远低于《污水综合排放标准》（GB8978-88）中一级排放标准。随养护时间延长,固化产物浸出液COD和氨氮浸出浓度亦呈下降趋势,重金属Pb、Cd浸出量明显减少,浸出比例小于1％。养护有利于降低固化产物的浸出污染程度,30％的污泥固化产物养护3d后可作为垃圾填埋场日覆盖材料。     

模拟成藏填埋垃圾有机质稳定化与产气的阶段性

通过人工构建模拟生物气藏的大型模拟生物反应器,研究模拟成藏填埋城市生活垃圾有机质厌氧降解及生物气化规律及其机理。结果表明,自然温度条件下,模拟填埋垃圾有机质降解和生物气化具有明显阶段性,与pH、ORP、温度等指标的阶段性变化存在相关性。产气阶段最佳条件包括:最适温度范围为31.0～36.0℃;最适pH范围为5.47～6.75,pH中性条件下产甲烷速率最高;ORP最适范围为-428～-541 mV,产甲烷高峰期ORP值为-519 mV,低于前人关于甲烷菌最适ORP的界定范围。每千克挥发性固体总生物气和甲烷产量分别为128.5 L和77.7 L,生物气和甲烷最大产气量分别为118.0 L/d和82.0 L/d,甲烷最大浓度为70.4%,产气高峰期与甲烷浓度高峰期同时出现。模拟成藏填埋垃圾有机质的稳定化过程具有明显的可诱导特征,关键因子的优化对有机质的降解及生物气化产生明显促进作用。     

有机物降解产气率模型研究

根据重庆市生活垃圾的组成特点,自配垃圾试样进行有机物降解实验,根据实验期间试样的质量变化,结合降解反应方程式,计算试样的产气量,并建立产气率模型.实验结果表明,试样质量随时间逐渐降低,呈指数型衰减规律.试样在实验初期产气率增加较快,达到产气高峰后逐渐降低.用建立的产气率模型进行计算,计算结果与实测数据比较接近,说明该产...     

零价铁强化城市污泥与垃圾焚烧厂渗滤液协同厌氧消化

针对城市污泥(初沉污泥、剩余污泥)和垃圾焚烧厂渗滤液2种市政废物的协同厌氧消化产气量不足的问题,采用投加零价铁的方式,探究零价铁对厌氧消化过程中产酸和产甲烷阶段的强化作用,并研究消化前后COD、VSS、氨氮以及上清液离子的变化。以初沉污泥与剩余污泥体积比4∶1、渗滤液添加量为15%的基质作为底物,投加不同浓度零价铁进行厌氧消化。结果表明：零价铁能有效提升协同厌氧消化系统中总挥发性脂肪酸产量、促进丙酸分解、进一步降解复杂有机物;当零价铁投入量为4 g·L⁻¹时,累计产甲烷量最高达189.65 mL·g⁻¹(以VSS计),相比对照组提升了30.1%,其产气速率符合一次函数和Scholl Canyon模型指数衰减规律;在25 g·L⁻¹和40 g·L⁻¹的高投加量零价铁条件下,产气高峰提前,但累计甲烷产量低于对照组;随着零价铁的投加量增加,COD降解率呈下降趋势,VSS降解率提升,氨氮变化不大;此外,消化液上清液中,正磷酸盐、硫酸根浓度明显减少,这与亚铁离子的混凝沉淀作用相关,同时也是削弱零价铁强化作用的原因之一。研究结果可为城市污泥和垃圾焚烧厂渗滤液协同厌氧消化提供参考。     

城市污泥填埋气集气井收集系统的优化研究

对城市污泥填埋场填埋气集气井收集系统进行了优化研究,考察了城市污泥水平方向的渗透系数(以下简称污泥渗透系数)对集气井影响半径的影响、集气井抽气负压随填埋时间的变化规律、填埋气的经济收集年限。结果表明,当抽气负压为25000～30000Pa时,污泥渗透系数分别取1.04×10-7、2.60×10-8、1.04×10-8m2/(Pa.s)时,集气井的影响半径分别为10.0～11.0、6.0～7.0、5.0～5.5m,过小的污泥渗透系数会严重影响集气井的集气效率,因此污泥渗透系数最好不应小于1.00×10-8m2/(Pa.s);随城市污泥填埋时间的增加,集气井抽气负压总体呈指数型降低趋势,从第8年起,抽气负压由起初的25000Pa降低到5000Pa以下,此时CH4产率约为2kg/(m3.a),到第20年时CH4产率接近于零,故从城市污泥填埋后第8年起,对填埋气继续进行收集的意义已经不大。     

Digested sewage sludge solidification by converter slag for landfill cover

A new technology for solidification of digested sewage sludge referred to as converter slag solidification (CSS) has been developed using converter slag as the solidifying agent and quick lime as the solidifying aid. The CSS technology was investigated by analyzing the physicochemical properties of solidified sludge and determining its microstructural characteristics. The feasibility of using solidified sludge as a landfill cover material was considered in the context of the economical recycling of waste. Sludge solidified using the CSS technology exhibited geotechnical properties that are appropriate for replacing currently used cover soil. Microscopic analyses using XRD, SEM and EDS revealed that the main hydrated product of solidification was CSH (CaO . SiO2 . nH2O), which may play an important role in the effective setting process. Negligible leaching of heavy metals from the solidified sludge was observed. The solidification process of the hydrated sludge, slag and quicklime eliminated the coliform bacteria. Recycled sewage sludge solidified using CCS technology could be used as an effective landfill cover.     

不同级配垃圾焚烧底渣固化市政污泥工程特性分析

开展了（炉排炉和流化床炉）两种垃圾焚烧底渣与固化剂共同作用下固化市政污泥的工程特性研究。分析了两种底渣化学成份及物理级配上的差异,重点考察了在密封养护情况下,测定了不同底渣固化体的含水率、pH值、无侧限抗压强度及28d渗透系数等工程特性指标。研究结果表明：相同含量的两种底渣固化体含水率及pH相同,且含水率随底渣含量增加而降低,而pH值随底渣含量增加而增加;随着底渣含量增加,级配良好的炉排炉底渣固化体强度比级配不良的流化床底渣固化体强度从高8 kPa增加到30 kPa;受底渣级配的影响,炉排炉底渣固化体渗透系数随底渣含量增加而增大,而流化床底渣固化体渗透系数基本不变。级配良好的炉排炉底渣固化体工程特性优于级配不良的流化床底渣固化体,具有更强的骨架作用。研究成果为污泥及垃圾焚烧底渣填埋处置提供了科学借鉴。     

Sewage Sludge to Landfill: Some Pertinent Engineering Properties

Abstract

More stringent controls on the quality of wastewater discharges have given rise to increasing volumes of sewage sludge for disposal, principally to land, using either land-spreading or sludge-to-landfill operations. Current sludge-to-landfill methods generally involve mixing the concentrated sludge with other solid waste in municipal landfills. However, stricter waste disposal legislation and higher landfill taxes are forcing the water industry to look for more efficient disposal strategies. Landfill operators are also increasingly reluctant to accept sludge material in the slurry state because of construction difficulties and the potential for instability of the landfill slopes. The engineering and drying properties of a municipal sewage sludge are presented and applied, in particular, to the design, construction, and performance of sewage sludge monofills. Sludge handling and landfill construction are most effectively conducted within the water content range of 85% water content, the optimum water content for standard proctor compaction, and 95% water content, the sticky limit of the sludge material. Standard proctor compaction of the sludge within this water content range also achieves the maximum dry density of ～0.56 tonne/m³, which maximizes the storage capacity and, hence, the operational life of the landfill site. Undrained shear strength-water content data (pertinent to the stability of the landfill body during construction) and effective stress-strength parameters, which take into account the landfill age and the effects of ongoing sludge digestion, are presented. Landfill subsidence, which occurs principally because of creep and decomposition of the solid organic particles, is significant and continues indefinitely but at progressively slower rates.     

Sewage sludge to landfill: some pertinent engineering properties

More stringent controls on the quality of wastewater discharges have given rise to increasing volumes of sewage sludge for disposal, principally to land, using either land-spreading or sludge-to-landfill operations. Current sludge-to-landfill methods generally involve mixing the concentrated sludge with other solid waste in municipal landfills. However, stricter waste disposal legislation and higher landfill taxes are forcing the water industry to look for more efficient disposal strategies. Landfill operators are also increasingly reluctant to accept sludge material in the slurry state because of construction difficulties and the potential for instability of the landfill slopes. The engineering and drying properties of a municipal sewage sludge are presented and applied, in particular, to the design, construction, and performance of sewage sludge monofills. Sludge handling and landfill construction are most effectively conducted within the water content range of 85% water content, the optimum water content for standard proctor compaction, and 95% water content, the sticky limit of the sludge material. Standard proctor compaction of the sludge within this water content range also achieves the maximum dry density of approximately 0.56 tonne/m3, which maximizes the storage capacity and, hence, the operational life of the landfill site. Undrained shear strength-water content data (pertinent to the stability of the landfill body during construction) and effective stress-strength parameters, which take into account the landfill age and the effects of ongoing sludge digestion, are presented. Landfill subsidence, which occurs principally because of creep and decomposition of the solid organic particles, is significant and continues indefinitely but at progressively slower rates.     

基于响应面法的污泥快速固化效能综合影响简

针对现有污泥固化技术存在的固化养护时间长、低温条件下固化效能低等问题。研究提出污泥快速（3 d）固化技术,采用响应曲面分析方法,重点考察了石灰、组分A、硅酸盐水泥、粉煤灰和温度等5因素对固化效能的综合影响,研究结果表明,石灰、组分A、硅酸盐水泥、粉煤灰和养护温度等因素对3 d固化体的无侧限抗压强度和含水率的线性效应显著,石灰和组分A、石灰和养护温度对无侧限抗压强度的交互影响显著,石灰和粉煤灰、组分A和养护温度、硅酸盐水泥和粉煤灰对含水率的交互影响显著;得出了5因素对固化体3 d无侧限抗压强度和含水率影响的定量模型,可对污泥快速固化进行优化和预测;并利用XRD和SED对污泥固化块的化学成分和微观结构进行了分析。     

基于响应面法的污泥快速固化效能综合影响

针对现有污泥固化技术存在的固化养护时间长、低温条件下固化效能低等问题。研究提出污泥快速（3d）固化技术,采用响应曲面分析方法,重点考察了石灰、组分A、硅酸盐水泥、粉煤灰和温度等5因素对固化效能的综合影响,研究结果表明,石灰、组分A、硅酸盐水泥、粉煤灰和养护温度等因素对3d固化体的无侧限抗压强度和含水率的线性效应显著,石灰和组分A、石灰和养护温度对无侧限抗压强度的交互影响显著,石灰和粉煤灰、组分A和养护温度、硅酸盐水泥和粉煤灰对含水率的交互影响显著;得出了5因素对固化体3d无侧限抗压强度和含水率影响的定量模型,可对污泥快速固化进行优化和预测;并利用XRD和SED对污泥固化块的化学成分和微观结构进行了分析。     

含污泥坑生活垃圾填埋场竖向扩容工程稳定沉降分析

为减少生活垃圾填埋场内污泥坑的存在给填埋场后期竖向扩容工程带来的难度,以辽宁省某含污泥坑生活垃圾填埋场为例,对其竖向扩容工程进行了工艺设计和验证分析。根据工程目标和相关规范,合理确定了扩容后填埋场整体平面布置和填埋堆高等参数,选用原位固化技术对污泥进行了加固处理,并确定了处理后污泥的力学参数设计值。使用Geo-Slope软件,建立了扩容后填埋场堆体边坡的计算模型,并分析和评价了3种不同工况边坡抗滑稳定性的影响。基于理正岩土软件,对填埋场垃圾堆体进行了沉降计算,并根据沉降分析结果进一步确定了防渗系统设计方案。结果表明：污泥坑加固处理后,各工况下的垃圾堆体边坡抗滑稳定安全系数均满足规范要求;固化处理后污泥的相关强度等指标均满足垃圾堆体竖向扩容设计要求;防渗系统最大伸长率为0.4%,满足规范要求;防渗结构中设置了抗沉降加筋层,可抵抗垃圾堆体的不均匀沉降。本研究成果可为国内同类型生活垃圾填埋场的竖向扩容工程工艺设计提供参考和借鉴。     

应用于道路建设工程的封场垃圾填埋场综合整治案例

以重庆市九龙坡区科技路尾段二期道路整治工程项目为例,分析了封场后填埋场土地再利用的工程措施及效果。拟建道路穿越了重庆市九龙坡区兴隆垃圾填埋场。通过场地稳定化监测与评估发现,整治区域内垃圾有机质含量低、产气趋于衰竭,但部分区域CH₄和H₂S含量分别达到66.2%(体积分数)和62.2 mg·m⁻³(质量浓度),存在气体横向迁移引发燃烧爆炸或影响道路结构的风险,也易造成空气污染。鉴于此,本项目设置帷幕灌浆系统、填埋气主动导排及在线监测系统分别用于填埋气的阻隔、疏导和监测。结果表明,实施帷幕灌浆后,可切断垃圾填埋场与道路间填埋气的横向通道。当监测系统监测到气体浓度超过预设限值(CH₄的体积分数>5%,H₂S的质量浓度>0.6 mg·m⁻³)时,主动抽气导排系统自动启动,气体浓度可降至报警值以下。因此,联合帷幕灌浆、填埋气主动导排及在线监测技术可实现对填埋气的有效阻隔与控制,实现老龄垃圾填埋场场地的安全利用。     

准好氧填埋工艺陈腐垃圾的理化特性变化规律

针对准好氧填埋工艺,研究了实际填埋场1~5年陈腐垃圾的含水率、有机质和腐殖质等理化特性动态变化规律。结果表明,垃圾含水率、电导率、有机质均随着填埋时间的增加呈现明显的降低趋势,且导气管附近垃圾样品(0 m)垃圾含水率、有机质降低速度相对较快,在填埋3年后含水率达到相对稳定的状态,有机质含量的降低主要发生在填埋处置的第2年;垃圾pH值、腐殖质提取率和富里酸含量呈现明显升高的趋势,且距离导气管较远垃圾样品(15 m)pH值升高速度相对较快,在填埋1年左右存在明显的酸化阶段;胡敏酸含量和HA/FA比则呈现出前期升高后期降低的趋势,其中导气管附近垃圾样品(0 m)的变化明显快于距离导气管较远(15 m)的垃圾。