环 境 工 程 学 报
第
4
卷
Ca (OH )
2
、
钙矾石和水化硅酸钙等水硬性物质 ,使固
化产物具有很好的力学性质
[ 9 ]
。但利用水泥处理
含有大量有机污染物的污泥时 ,有机污染物阻碍了
水泥的水化反应 ,使固化效果受到了严重的影响 ,如
凝结时间延缓 、
强度形成滞后 ,污染物的稳定性失效
等
[ 10 ]
。同时污泥固化块具有强碱性 ,其与水体接触
会危害生态系统的水质
[ 11 ]
。而在处理过程中添加
其他固化辅助材料可减少上述不利影响 。粉煤灰和
煤渣作为固化辅助材料 ,与水泥组成新型固化剂可
有效地固化处理城市污水处理厂的污泥
[ 9 ]
。粉煤
灰是一种类似火山灰质的粘土材料 ,具有无机离子
交换特性和吸附脱色作用 ,在一定程度上能吸附污
泥中的污染物质 。而煤渣中 SiO
2
和 A l
2
O
3
成分在
碱的激发作用下具有活性 ,生成硅酸盐类的钙矾石
类物质 ,使固化块强度增加 。因此 ,本文在调研及参
照前人调配新型固化剂处理城市生活污水处理厂污
泥的基础上 ,选择水泥 、
粉煤灰和煤渣作为固化剂 ,
稳定化处理造纸污泥 ,研究合适的固化剂配比 ,分析
固化剂对污泥的固化效果以及固化块有机质的溶出
影响 。
1
材料与方法
1
11 材 料
造纸污泥为东莞市某造纸厂污水处理系统的脱
水污泥 ,含水率为 78
15% ,挥发性有机质质量分数
为 58
164% , pH 值为 6180。水泥为 P. C. 32. 5R 硅
酸盐水泥 。粉煤灰为佛山市某火力发电厂的干化细
灰 。煤渣为佛山市某火力发电厂燃煤煤渣 ,经过粉
碎磨粒后过筛 (筛孔直径 2 mm ) 。
1
12 方法和仪器
水泥 、
粉煤灰和煤渣按 配方 搅拌 均匀 后填 入
100 mm ×100 mm ×100 mm 模具中 ,分 3次填料 ,每
次填料须经震实和压实后方可进行第二次填料 ,污
泥成型后 24 h脱模 ,固化块置于阴凉处继续养护 ,
养护结束后进行抗压测试以及浸出实验 。
采用压力试验机 ( YES
23000数显压力试验机 ,
义乌赴约试验仪器有限公司 )测定污泥固化块的抗
压强 度 , 以 评 价 其 力 学 性 能 。采 用 GB / T5086
122
1997《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法 》
进
行样品浸出实验 。采用 COD 消解仪 ( XJ
2III消解装
置 ,韶关市明天环保仪器有限公司 )测定 COD浓度 。
采用 pH计 ( PXS
2270,上海精科仪器有限公司 )测定
pH值 。采用原子吸收分光光度计 (W FX
2210,北京
瑞利分析仪器公司 ) 测定浸出液中的重金属质量
浓度 。
2
结果与讨论
2
11 正交实验
本次实验研究中以水泥 、
粉煤灰和煤渣掺量以
及养护时间为影响因素 ,以固化块的抗压强度为评
价指标 ,采用正交表 L
9
( 3
4
) ,进行 3 水平 4 因素正
交实验 。水 平因素 表见 表 1, 正交 实验 结果表 见
表 2。
表
1
水平因素
( 1 kg
污泥
)
Table 1
L evels and factors ( 1 kg of sludge)
水泥
( kg)
粉煤灰
( kg)
煤渣
( kg)
养护时间
( d)
1
0. 01
0. 02
0. 02
5
2
0. 05
0. 06
0. 06
6
3
0. 10
0. 10
0. 10
7
表
2
正交实验结果
( 1 kg
污泥
)
Table 2
Results of orthogona l exper im en ts( 1 kg of sludge)
实验
编号
水泥
( kg)
粉煤灰
( kg)
煤渣
( kg)
养护天数
( d)
抗压强度
( kPa)
1
0. 01
0. 02
0. 02
5
180
2
0. 01
0. 06
0. 06
6
190
3
0. 01
0. 10
0. 10
7
150
4
0. 05
0. 02
0. 06
7
210
5
0. 05
0. 06
0. 10
5
240
6
0. 05
0. 10
0. 02
6
250
7
0. 10
0. 02
0. 10
6
330
8
0. 10
0. 06
0. 02
7
250
9
0. 10
0. 10
0. 06
5
310
从表 2可以看出 ,各因素的影响从大到小排序
为 :水泥 >养护时间 >煤渣 >粉煤灰 。优化组合为 :
水泥 (0
110 kg/kg) 、养护时间 (6 d) 、煤渣 (0110 kg/
kg) 、
粉煤灰 ( 0
102 kg/kg)。上述组合 (即实验编号
7)所得出的固化块抗压强度较好 ,所以以优化组合
中固化剂的添加量为基础 ,对各固化剂的添加量进
行延展实验 。
2
12 水泥掺量实验
固定粉煤灰和煤渣的掺量分别为 0
102 kg/kg
和 0
11 kg/kg,养护时间为 6 d,考察水泥掺量对固化
块抗压强度以及固化块浸出液 COD 浓度的影响 。
先以水泥的掺量为 0 kg/ kg时进行空白实验 ,得出
固化块抗压强度以及固化块浸出液 COD 浓度分别
为 30 kPa和 449
12 mg/L。然后以不同水泥掺量进
2
1
9
1