污水廠脫水污泥制陶質地磚及填埋場防滲襯層材料研究.pdf

1、本文參照普通陶瓷磚的生產工藝，利用城市污水處理廠脫水污泥為原料燒制了污泥陶質地磚試塊。通過對燒后試件抗壓性能檢測及其主要影響因素分析，探討了利用城市污水廠脫水污泥燒制室外用地磚的可能性，確定了污泥制地磚的基本工藝流程和配方參數。研究表明：燒制試件的抗壓強度隨著污泥含量增加而顯著下降，適宜的坯料配方為高嶺土∶污泥粉∶長石粉=4∶1∶2。采用細顆粒污泥配料(粒徑小于0.15mm)，燒后試件較致密，有利于抗壓強度的增加。成型條件對污泥制地磚燒

2、后試件抗壓強度存在較大影響，抗壓強度隨所試含水率、壓制壓強的增加而增加，適宜的含水率和壓強范圍為9％～15％和24MPa～45MPa。2h保溫可以保障坯料充分發生物理化學反應。采用三層復合材料結構可提高燒制成品的抗壓強度，優于單一材料結構：底層采用細顆粒污泥配料的復合結構燒后試件抗壓強度達到27.38MPa，底層采用粗顆粒污泥配料的復合結構燒后試件抗壓強度達23.70MPa，分別滿足《燒結普通磚強度等級(GB5101.93)》中MU25

3、和MU20的強度等級。 通過城市污水廠脫水污泥制磚燒后試件抗折強度檢測及影響因素分析，進一步探討和確定污泥制地磚適宜的配方配料和工藝參數。在此基礎上，通過成分分析、吸水率、抗壓強度、抗折強度、抗磨損性、抗腐蝕性等性能檢測，對其性能進行全面評估，并通過浸出液腐蝕性、重金屬固化作用檢測，檢測其對環境的影響。研究表明：優選的坯料含水率為11％，燒結溫度為1200℃。隨污泥含量增加雖然燒制成品的抗折強度略有增加但抗壓強度顯著下降，適宜

4、的污泥摻量為14.3％。細粒徑污泥粉配料燒后試件較致密，有利于提高試件整體強度。14.3％污泥摻量下，采用細顆粒(粒徑小于0.15mm)和粗顆粒(粒徑為0.15～0.63mm)污泥配料燒后試件的抗壓強度分別滿足燒結普通磚強度等級中MU30號和MU20磚強度等級；污泥制磚的抗折強度遠大于粘土磚的強度指標。通過燒結，污泥制地磚坯料的礦物組成發生了巨大變化。燒后試件屬于陶質磚范圍，抗磨損性能優于普通磚，滿足陶質磚的耐化學腐蝕性要求。這種磚的水

5、浸出液pH值都在6.4～6.9之間，不具有腐蝕性能。研究發現，燒制對污泥中的重金屬Mn、Cu有明顯的固化作用。 通過滲透試驗，探討了城市污水廠污泥制作復合土作為衛生填埋場防滲襯層材料的可行性，研究表明：最佳污泥摻入量為40％，抗滲透性能隨復合土干密度增加而增強。在最佳摻量下，當干密度達到1.08 g/cm<'3>，復合土的滲透系數達到10<'-7>cm/s數量級，符合垃圾填埋場防滲襯層標準要求。滲濾液性質對滲透性能存在較大影響

6、，當電解質濃度較大時，復合土滲透性能隨之提高。此外，污泥復合土可以有效吸附去除垃圾滲濾液中的重金屬Cu<'2+>、Zn<'2+>。進行了向城市污水廠脫水污泥同高嶺土復合料中添加土壤固化酶TZ的防滲實驗研究。研究表明：TZ酶的加入對污泥復合土的最佳含水率影響不大，均在20％左右。添加土壤固化酶能夠顯著改善污泥復合土初期抗滲透性能。在最佳酶摻入量0.4mL/10kg土，300kPa壓實壓強下，24h后污泥填埋土垂直滲透系數比不加酶的減小36