污泥-生活垃圾混合填埋体降解产气过程

通过室内实验研究了不同污泥添加量条件下污泥-生活垃圾混合填埋体的产气过程,并建立了污泥-生活垃圾降解产气过程的动力学模型。研究结果表明,污泥-生活垃圾混合填埋体的产气过程分为三个阶段,即调整阶段、加速阶段和衰减阶段;随着污泥添加量的增加,累计产气量逐渐增大,但是当污泥添加量超过30%后,累计产气量逐渐减少;添加污泥后,产气过程的产甲烷阶段明显提前,并且降解产气中CH₄体积分数提高,缩短了填埋场达到稳定所需的时间;但是污泥对混合填埋体的降解速率的促进作用存在一定的范围,本实验中,污泥添加量为30%的混合填埋体的降解速率最快。     

添加污泥对渗滤液循环垃圾填埋层甲烷产生的影响

通过填埋模拟柱实验研究了渗滤液原液循环条件下,新鲜垃圾添加污泥(污水生物处理剩余污泥)的填埋方式对填埋层加速进入稳定的甲烷化阶段的影响.结果表明,原液循环条件下,新鲜垃圾添加好氧污泥后填埋(9∶1,湿基质量比),短期(105d)内不能加速填埋层进入稳定的甲烷化阶段;新鲜垃圾添加厌氧生物处理污泥混合后填埋(9∶1,湿基质量比),能够有效地加速填埋层进入稳定的甲烷化阶段,产甲烷滞后时间和甲烷化过程稳定时间分别为13和51d,实验期内(105d)最大产气速率、实际累积产气量分别为1.08L/kg·d和50.03L/kg(以湿垃圾为基准),其主要机理是引入了大量呈颗粒态聚集的甲烷化菌群.     

生化降解条件下水泥固化污泥的微观结构研究

采用水泥作为基材对污泥进行固化处理是污泥常用的预处理技术之一,但是污泥中有机质的降解会影响到固化体的微观结构,进而影响到宏观力学性质以及对污染物的封闭效应.通过好氧、厌氧以及添加渗滤液条件下的生化降解试验,获得了固化污泥有机质的降解规律;利用扫描电镜(SEM)与GIS技术对不同降解条件和不同降解时间下固化污泥的SEM图像进行微观结构的定性和定量研究,获得了固化污泥微观结构的变化规律.结果表明,三维SEM图像能够反映降解过程中固化污泥内部微观结构的变化;固化污泥的三维孔隙率变化分为3个阶段:加速降解阶段、过渡阶段以及降解稳定阶段,固化污泥的微观结构变化受到有机质降解过程的控制,三维孔隙率与有机质含量呈负相关关系.     

固化污泥的压缩特性研究

污泥经固化处理后可进行填埋处置,而固化污泥的压缩特性对其的填埋处置有着重要的影响。针对这种问题,开展了污泥中不同水泥添加量的固化污泥的压缩试验,并对比固化淤泥的压缩试验结果,分析固化污泥的压缩特点和压缩机理。结果表明:污泥的压缩特性有其自身的特殊性,其中主要原因是污泥中含有大量的有机物;固化淤泥的压缩特性具有突出特点是存在结构屈服应力,而固化污泥这样的特点表现的不明显,这是因为固化污泥中的有机物对其压缩性有重要影响;随着压缩的进行,固化污泥的胶结结构不断的被破坏,并进行调整、重组、压密,趋于封闭密实,更紧密的方向发展;有机物引起的结合水膜逐渐变薄,有机物起到的连接作用逐渐加强;结合水膜由厚变薄,颗粒的蠕动阻力逐渐增加;这三个方面不断变化的协同调整,以适应外力的变化,逐渐的抑制了固化污泥的变形。     

固化污泥固结渗透特性及孔隙变化试验研究

为了研究固化污泥在大变形固结过程中的渗透性特点,选用普通硅酸盐水泥(OPC)和硫铝酸盐水泥(SAC)作为固化材料,开展了14 d龄期重塑样和原状样的固结渗透试验,得到了固化污泥在不同应力条件下的压缩、渗透规律;通过不同固结压力下的离心试验,分析不同固结应力下固化污泥的孔隙组成.试验结果表明,20%添加量内,固化污泥压缩系数均在1 MPa-1以上,属于高压缩性土;固结应力在0~800 k Pa范围内时,固化污泥压缩系数随固结应力降低了两个数量级;固化污泥压缩、渗流过程存在明显非线性,在考虑渗透系数时,不适宜将渗透系数作为常数考虑;固化污泥固结过程中,大孔隙和中孔隙减少,而小孔隙反而增加,占总孔隙的50%以上.     

污泥固化土填埋处置中降解规律的研究

污泥固化土中的微生物能够将其中的有机物降解,影响污泥固化土的压缩沉降特性。针对这种问题,开展了7组有机物降解试验,分别从水泥添加量、隔离大气环境、暴露于大气的环境、渗滤液等角度研究污泥固化土的降解规律,获得了有机物降解的动力学模型。结果表明:污泥经固化处理后,其有机物的降解显著降低;水泥添加量相同情况下,有机物在暴露于大气的环境比隔离大气环境中更容易降解;往污泥固化土中添加渗滤液,可以加速有机物的降解。     

市政污泥固化土填埋处置中的压缩特性研究

针对污泥固化土填埋处置中的压缩问题,开展了不同水泥添加量和不同初始孔隙比的污泥固化土的压缩试验,分析了污泥固化土的压缩特性.结果表明:水泥添加量为40%的污泥固化土,压缩指数也达到了0.58,属于典型的高压缩性土.水泥添加量在10%~30%的情况下,压缩指数减小的幅度较大,在水泥添加量大于30%时,压缩指数减小的幅度较小.随着初始孔隙比的增加,污泥固化土的压缩指数增大.污泥固化土中的有机物对其压缩性有重要影响,随着压缩的进行,污泥固化土的结构被破坏,并不断的进行调整、重组、压密、趋于封闭密实、胶结更紧密的方向发展;有机物引起的结合水膜逐渐变薄,有机物起到的连接作用逐渐加强;结合水膜由厚变薄,颗粒的蠕动阻力逐渐增加;这3个方面不断变化的协同耦合调整,以适应外力的变化,逐渐地抑制了污泥固化土的变形.     

污泥固化的试验研究

为研究一种经济有效的途径将污泥单独填埋，以石灰、土和粉煤灰为固化材料，研究了不同配合比下固化污泥的工程性质．通过渗透性试验和强度试验，发现采用适当的配合比，渗透性有很大提高，固化污泥的强度随着时间的推移而增长，可以满足填埋的要求；采用冷冻干燥技术和扫描电镜研究了固化污泥的微观结构，发现固化后污泥的密实性有较大提高，这是其强度提高的一个重要原因；应用分彤几何的理论，对由扫描电镜获取的固化污泥微观结构图像进行了定量分析，结果表明分形雏数和强度之间有较强的正相关性。     

酒糟液厌氧发酵的影响因素研究

研究了温度、厌氧污泥接种量对酒糟液厌氧发酵过程中COD、p H值、产气率的影响.结果表明,各实验条件下,酒糟液的p H均呈现向中性的趋势变化;同一温度下,厌氧污泥接种量越高,酒糟液越容易发酵,且发酵越完全;温度对产气率的影响较大,当温度40℃时,产气率较高,且不同接种量条件下的产气率相差较大.在本实验条件下,温度为40℃、V(厌氧污泥)∶V(酒糟液)=4∶6时是酒糟液厌氧发酵的最适宜条件.     

污泥弃置场产气特性试验

以某污泥弃置场修复工程为例,采用室内试验模拟污泥的产气过程,并对气体产生速率常数进行温度修正,建立了能够反映现场条件的污泥弃置场产气动力学模型。采用所建立的模型预测污泥弃置场产气总量和产气速率,结果表明:污泥弃置场的产气过程长达50 a,但是产气总量和最大年产气量均较小;进行封场设计中应当建设气体导排系统,可以不考虑对气体进行集中处理。     

填埋场固化污泥工程特性变化研究

深圳机场北污泥填埋场将作为机场扩建场地,其填埋的固化污泥将作为地基使用。对填埋场固化污泥进行了岩土工程特性研究,包括有机质含量、含水率、初始孔隙比、界限含水率、颗粒级配、微观结构、压缩固结特性以及抗剪强度等。结果表明:固化污泥的有机质含量、含水率、孔隙比都随着埋深的增加而减小,其中填埋后有机质含量的变化与污泥的降解程度有关,是含水率及孔隙比变化的内在原因;污泥的液、塑限高,液性指数大于1,表观状态却呈现固体状态;固化污泥是多孔隙介质,结构性较差;固化污泥是高压缩性和欠固结土,其固结系数基本与常规淤泥相近,且随固结压力的增加而显著增大,呈现典型的大变形固结特性;固化污泥原状土和重塑土的抗剪强度均随着埋深的增加而增加,其中,随着埋深的增加,原状土的抗剪强度从13.8 kPa增加至23.7 kPa,重塑土的抗剪强度从13.0 kPa增加至14.3 kPa,这与污泥结构强弱密切相关。     

固化污泥的压实特性及微观机理研究

固化污泥进入填埋场需要压实,为探求一种经济有效的方法将其填埋,需要对压实过程中微观结构特征的变化进行研究,揭示污泥固化土的压实机理。对以水泥为固化材料的污泥进行击实试验,通过真空冷冻干燥技术制样,进行扫描电镜试验;借助GIS技术实现了SEM图像的三维可视化及三维孔隙率的定量计算,分析击实过程中微观孔隙的变化规律。结果表明,固化污泥的干密度随着击实功的增加先增加后趋于稳定、孔隙率先减小后趋于稳定。三维可视化模型实现了土体颗粒表面起伏形态的三维显示。对比结果显示三维孔隙率的变化情况,较好地描述了固化污泥击实过程中孔隙体积的变化,可以依据三维孔隙率的变化选取一个经济击实功。研究成果为污泥固化土这种特殊性质土体的基本力学性质研究提供基础参数,并为其实际填埋施工工艺选择提供理论依据。     

温度作用下填埋垃圾气体运移规律的研究

温度对填埋气体在多孔介质中的储存和释放过程有着重要影响。基于多孔介质渗流力学-热力学理论，考虑气体密度随压力变化影响条件下，建立了垃圾填埋垃圾气体运移过程的耦合动力学数学模型。并采用特征线有限元方法对数学模型进行离散。该数值模型可为预测和预报污染物在土壤中的扩散状况以及污染气体的排放和收集、防止二次污染提供了可靠的理论依据。．     

固化废弃泥流动性研究

市政工程建设产生大量废弃淤泥,废弃淤泥处置成为难题,目前常采用固化方法进行处理。为使流动固化处理后淤泥流动性和强度达到泵送施工的要求,需要分析淤泥流动性的大小与含水率和固化材料掺量之间的关系。通过对固化淤泥流动性的试验,得出如下结论:固化淤泥流动度随淤泥含水率增加而增加,随水泥掺量增加而降低;相比坍落度法,流动度法操作简易,数据更具连续性。     

某简易污泥填埋场污染物调查与扩散迁移研究

未经规范处理进行简易填埋处置的污泥对周围环境存在较大的污染风险。基于某简易污泥填埋场项目,通过对场地地貌及地质条件分析,从污泥、渗沥液、周围土壤、地下水四个方面出发进行污染物调查;并建立污染物Mn的扩散迁移模型,分析不同时间段Mn的扩散迁移规律。调查及模拟结果表明,污泥填埋场存在渗透性较好的沙砾石层,地下水水力联系条件良好,污染物易发生迁移扩散现象;大部分污染物对周边环境影响较小,少部分污染物指标超标;Mn在填埋场周围的地层中迁移速度较为显著,其污染范围在25年后可以达到距离1号坑约400 m的距离,为了防止扩散迁移可在地下水流向方向设置相应污染防治措施。     

污泥的压缩特性对比试验研究

目前脱水污泥的含水率在80%左右,仍不能满足污泥后续填埋、焚烧、堆肥等处置要求,因此了解污泥的固结排水规律对于建立污泥脱水的基本理论、进一步提高脱水效果有重要意义。针对这个问题,对比分析了污泥、淤泥和一般粘性土的压缩特性和压缩系数,并通过离心试验研究污泥固结过程中的水分转化过程,提出污泥的三阶段排水规律猜想。结果表明：污泥的压缩特性有其自身的特殊性,其孔隙比大,压缩性大,且压缩曲线是曲线形式,不同于淤泥和一般粘性土的直线;污泥和淤泥的压缩系数非常大,且随着固结压力的增大压缩系数减小速率也非常大。污泥固结过程中不仅自由水的量发生明显减少,结合水的量也显著减少,其固结不仅存在类似淤泥固结过程中的孔隙排水,同时还存在其他形式的水分排出过程。污泥的固结排水可以分出明显的三个阶段,I阶段主要是孔隙排水阶段,II阶段是细胞水、孔隙水的混合排水阶段,III阶段主要是细胞水排水阶段。     

渗沥液污染下水泥固化高岭土透水及变形特性

针对填埋场衬垫在高荷载作用下开裂破坏的现状,采用水泥固化高岭土,评价其抗渗、抗开裂及固结压缩特性,探究其作为填埋场衬垫材料的可行性.采用纯高岭土与水泥掺量5%、10%、15%的固化高岭土进行试验,室内模拟填埋场衬垫受渗沥液污染的工况,通过渗透试验测定水力传导系数,分析其抵抗污染物渗透能力;通过固结试验测定压缩系数,分析其固结压缩特性;通过干湿循环开裂试验测定开裂因子,分析其抵抗开裂变形特性.结果表明:试样水力传导系数随时间增加而下降,其中纯高岭土下降40.4%,而水泥固化后高岭土仅下降16.0%~27.1%.由于试验高岭土属于中压缩性土,试样孔隙比随荷载压力上升而下降,水泥掺量越多,孔隙比下降越少,200kPa荷载下,0.25~64min的轴向位移变化量占总变化量的65.1%~70.7%;掺入水泥后试样的开裂面积明显减小,最大开裂因子降幅达52.6%,水泥掺量10%与15%的试样开裂因子差别较小.水泥固化后高岭土的强度及抗开裂能力提高,满足作为填埋场衬垫材料的要求.     

垃圾渗滤液作用下污泥固化体变形与透水规律

为了克服传统污泥固化方法中固化成本高、强度低、渗透系数高等缺点,采用骨架构建法,对煤矸石、污泥进行固化处理。通过三轴试验、低温氮气吸附-脱附试验、渗透试验检测污泥固化体的宏观力学强度特性、孔隙参数、水力传导系数。通过实验可得:经过渗滤液作用后,2、3号试样的偏应力较大,9号试样的偏应力最小。当水泥、煤矸石掺入量达到最佳混合掺入量时,试样的黏聚力较高。9号试样的滞后环分离程度较大;且各试样的孔径曲线在2~4 nm处出现叠峰。各试样的水力传导系数始终小于1×10-7cm/s。根据试验结果,从微观和宏观两个方面分析了黏土对于污泥固化体强度特性、渗透特性的影响。