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改性污泥作垃圾填埋场封场覆盖材料研究

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[摘要]随着我国经济迅速发展和人口日益增加,各种污水污泥的产量越来越大,已成为一个不容忽视的严重污染源。据中国水网《中国污泥处理处置市场报告》数据显示,截止到2009年2月,我国日产湿污泥近10万吨,按目前运营的污水处理厂日产生湿污泥量计算,预计到2010年底,我国湿污泥日产量至少达到近17.5万吨,即年产生湿污泥量近6387.5万吨。就武汉市而言2010年污泥预测产量达56.86万吨。如何将产量大、成分复杂的污泥,经过科学处理后使其减量化、无害化、资源化和稳定化,己成为我国乃至全世界环境保护领域广泛关注的课题之一。1国内外污泥处理处置研究现状1.1污泥来源及其对环境的影响污水处理会产生大量的固态、半固态废弃物——污泥,污泥一般含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属以及致病菌和病原菌等,且常常伴有恶臭气体,若不加处理而任意排放,会对环境造成严重的二次污染。污水厂污泥的产生、储存、处理处置及资源化过程中均可能危害环境,主要表现在:侵占土地、易腐变臭、污染土壤及地下水和地表水,其中重金属和有毒

随着我国经济迅速发展和人口日益增加,各种污水污泥的产量越来越大,已成为一个不容忽视的严重污染源。据中国水网《中国污泥处理处置市场报告》数据显示,截止到2009年2月,我国日产湿污泥近10万吨,按目前运营的污水处理厂日产生湿污泥量计算,预计到2010年底,我国湿污泥日产量至少达到近17.5万吨,即年产生湿污泥量近6387.5万吨。就武汉市而言2010年污泥预测产量达56.86万吨。如何将产量大、成分复杂的污泥,经过科学处理后使其减量化、无害化、资源化和稳定化,己成为我国乃至全世界环境保护领域广泛关注的课题之一。
1国内外污泥处理处置研究现状
1.1污泥来源及其对环境的影响
污水处理会产生大量的固态、半固态废弃物——污泥,污泥一般含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属以及致病菌和病原菌等,且常常伴有恶臭气体,若不加处理而任意排放,会对环境造成严重的二次污染。污水厂污泥的产生、储存、处理处置及资源化过程中均可能危害环境,主要表现在:侵占土地、易腐变臭、污染土壤及地下水和地表水,其中重金属和有毒有机物容易通过生态系统中的食物链迁移富集,对生态环境和人体健康具有长期潜在的危害性。
1.2国内污泥处理处置概况
污泥处理处置主要是针对减量化、稳定化、无害化、资源化四方面的任务。我国污泥处置方式主要有农用、卫生填埋、堆肥、焚烧、干燥等。长期以来,我国存在着重污水处理、轻污泥处理的倾向。虽然我国已经开始对污泥进行处置,但长期以来我国只着重废水处理,很多城市未把污泥的处理作为污水厂的必要组成部分,往往是污水处理厂建成后,污泥处理系统要经历相当长的时问后才着手建设,这使得污泥处理率很低;而且国家没有污泥排放标准,污水处理厂制定各项管理制度也主要是针对污水的,对污泥的管理基本是一项空白。
1.3国外污泥处理处置概况
世界各国根据其地理环境和土地资源状况,制订有不同的方针。目前,发达国家处置污泥的主要方法有:(1)污泥填埋,包括与城市垃圾混合填埋和单独填埋;(2)污泥农用,一部分是回用于农业耕地,包括牧场和可耕地;一部分回用于农业土地,包括森林、花园和社交场地;(3)海洋处置(欧盟已于1998年立法禁止该种处置措施);(4)污泥焚烧;(5)其他,包括污泥制砖、污泥制生化纤维板、污泥制陶粒等。污泥的各种处置途径各有其优缺点,这些优缺点也不是一成不变的,必须根据具体情况进行分析,采用适合的污泥处置途径。
2污泥改性处理技术研究
污泥的土力学性质极差(抗剪强度低),不能通过固结和晾晒降低其含水率来提高其强度。因此必须寻求一种经济有效的方法来改善其强度。从而达到填埋场封场覆盖的要求。固化处理是增强污泥强度的一种重要手段,该方法是在污泥中掺加固化材料,通过搅拌混合,使固化材料与污泥发生物理化学反应,改变污泥的高含水率低强度的性质,使其物理、力学性质发生根本的变化而形成土工材料,从而达到再生资源的目的。固化处理可以根据处理土的使用目的调整固化材料的配方。
污泥的改性处理可以通过添加石灰、粉煤灰、转炉炉渣、垃圾焚烧灰渣、粘土等材料实现。添加石灰可以使污泥颗粒在成分上和结构上发生变化。同时,添加石灰后,土体中的自由水和生石灰发生化学反应。含水量减少,产生氢氧化钙和碳酸钙,使混合土料中的颗粒组成发生变化。矿化垃圾的含水率远低于污泥,仅为15%~25%,在污泥中掺入一定比例的矿化垃圾可以大幅度降低污泥的含水率。污泥的高含水率、高粘度和易流变性构成了填埋场常规机械作业困难的原因,而通过在污泥中掺入合适比例的矿化垃圾,可以降低污泥的含水率与粘度,有效改善甚至消除污泥的流变特性。
污泥改性处理方案因其功能要求而不同,并且在可获原料不同的情况下,其处理方案也不尽相同,不同改性材料,其改性作用机理也相差甚远。改性污泥应用于卫生填埋场终场覆盖系统是一种新兴技术,尤其在污泥的改性处理理论和技术方面有待开展大量的研究。
3改性污泥替代填埋场覆盖材料研究
3.1填埋场覆盖材料的选择与运用
卫生的垃圾填埋场应具有完善的雨、污水分流及覆盖工艺技术,即防渗衬底、13覆盖、中间覆盖和最终覆盖等措施,以避免垃圾与环境的直接接触。垃圾填埋场覆盖材料是铺设于垃圾体表面,防止垃圾影响周边环境的一类材料。

3.2污泥作封场覆盖材料国内外研究现状、水平和发展趋势
目前,国外对于污泥用作填埋场封场覆盖材料的研究相对较多。
MALMSTEAD等人分析了几种造纸厂污泥的工程性质。包括含水量、有机质含量、比重、渗透系数、固结性等性质。结果表明,污泥有机质含量高,属于高有机质土。6种造纸厂污泥进行的实验室防渗层模拟实验显示:随着污泥的固结压缩和微生物的降解作用的进行,污泥的含水量逐步下降,渗透系数也逐渐减小,防渗性能逐渐增强。进一步的研究发现。造纸厂污泥作为防渗材料因冻融而产生裂缝导致防渗层损坏的几率要比粘土小。KIM等利用转炉炉渣对城市污泥进行改性,研究了污泥作为垃圾填埋场覆盖材料的可能性。
在国内,也有一些学者开展了这方面的研究。赵爱华等人研究了污水厂污泥、苏州河清淤污泥、自来水厂污泥和陈垃圾四种潜在的填埋场替代覆盖材料,分别对四种材料的性能进行了全面的测试和分析研究。实验结果表明,用自来水污泥和疏浚污泥作垃圾填埋场覆盖土的边坡稳定性能都很好,经适当预处理后,都可以作为填埋场终场覆盖系统的防水层。污水厂污泥由于含有较丰富的有机质,适用于作为填埋场终场覆盖系统的表面营养土层度。研究还对几种覆盖材料的技术经济进行了比较分析,结果表明用自来水污泥作填埋场覆盖材料防渗层运行成本最低。
分析目前的研究现状可知,对污泥用作填埋场覆盖材料的可能性已经开展了一些相关研究,得出了经适当预处理后(浓缩、消化、脱水),可将污泥用作填埋场终场覆盖系统的结论。但是,不难看出,研究人员仅说明经适当预处理后,污泥可以作为终场覆盖的隔离层或表面营养土层,却忽略了污泥作为覆盖材料在填埋场现场实际应用的技术难题,即忽略了如何实现在污泥推铺和压实过程中压实机和推土机可以正常工作而不陷落:忽略了因污泥流变性而使得填埋体易变形和滑坡的问题,以及如何防止污泥填埋后因其持水性强的特点而可能在雨季导致填埋场成为一片泥潭,并且保证在应用污泥进行覆盖后基本符合卫生条件。因此。对于污泥用作填埋场覆盖材料还有待于开展大量的研究。
4结论
对污泥进行改性处理后,通过一定的工艺流程,将其摊铺于填埋垃圾上方可以解决填埋场封场取土困难等难题,同时实现了污泥资源化利用,降低了污泥处理费用,无论从经济上还是技)术上进行分析都是具有可行性的,符合国家节约能源、保护环境的战略要求,应对其展开系统的研究。
参考文献略


来源:环境工程
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