高水廢棄物的固化減量及機理研究.pdf

1、隨著對資源的大量開發(fā)和利用，一種具有高含水率特征的廢棄泥漿在能源和環(huán)保問題上開始引起人們的重視。目前的固化技術(shù)處理成本高、處理量小及應(yīng)用性差，不能滿足高含水率廢棄物的固化要求。高水廢棄物的固化減量處理對固化體用作農(nóng)用資源、填充材料、建筑材料等具有重要現(xiàn)實意義。
　　生活污泥作為一種高含水率廢棄物，具有含水率高、處理量大等特點，本文將高含水率生活污泥作為主要研究對象，選用磷酸鎂鉀水泥(MKPC)和復(fù)合水泥作為固化劑對生活污泥進行固化

2、，以及復(fù)合水泥對高含水率金渣進行固化處理，探究固化劑的配比和摻量對固化體的抗壓強度、含水率、增容比、流變性等性能影響。同時利用激光粒度分析、X射線衍射(XRD)分析、掃描電鏡(SEM)分析、水化熱分析等測試方法，從原料性能、物相組成、顯微結(jié)構(gòu)及水化進程進行分析，并探討了固化機理。
　　主要研究結(jié)論如下:
　　(1)在MKPC固化高含水率污泥體系中，固化污泥的強度、流變性、含水率、體積收縮率與污泥含水率、固化劑摻量及硅灰摻量密

3、切相關(guān)。隨著MKPC摻入量增加，固化污泥的強度逐漸增加，增加的幅度（斜率）與污泥初始含水率密切相關(guān)，含水率越低，固化污泥強度越高，當(dāng)污泥含水率從94％降到85％，摻加20 wt％ MKPC的固化污泥3d和7d的抗壓強度分別增加了0.47 MPa和2.4 MPa;適量的硅灰摻入可以提高固化污泥的強度，且強度滿足填埋要求。MKPC和硅灰顯著增加固化污泥的粘度和屈服應(yīng)力并降低拌合物的工作性。MKPC和硅灰均可以降低污泥的含水率，含水率為94％

4、的污泥經(jīng)7d固化后，含水率均可降到30％以下，滿足填埋要求(60％)。MKPC和硅灰均可降低污泥的體積，固化7d時，摻加30 wt％ MKPC的固化污泥增容比為0.53;在摻加30 wt％MKPC條件下，復(fù)摻30 wt％硅灰的固化污泥增容比為0.68。隨著MKPC摻量從20 wt％增加到40 wt％時，固化污泥7d的體積收縮率從40 wt％增加到62 wt％，MKPC的摻量越大，其體積收縮率越大;當(dāng)30 wt％ MKPC復(fù)摻硅灰時，隨硅

5、灰摻量增加，固化污泥的收縮率降低。
　　(2)在三元復(fù)合水泥固化高含水率污泥體系中，高鋁水泥(HAC)/二水石膏(C(S)H2)和硅酸鹽水泥(PC)/高鋁水泥均對固化體的力學(xué)性能、流變性、礦物組成及水化速率有影響。污泥含水率為94％，固化劑摻量為30 wt％。隨著HAC/C(S)H2比例降低，固化污泥的抗壓強度先增大后降低，未出現(xiàn)倒縮;隨著HAC/C(S)H2的降低，固化污泥的粘度和屈服應(yīng)力也逐漸降低;HAC/C(S)H2對固化污

6、泥的水化進程有影響，當(dāng)HAC/C(S)H2由15/10降低為13/12時，延遲了硅酸鹽水泥的水化時間。隨著PC/HAC增大，固化污泥的抗壓強度先增大后降低，未出現(xiàn)倒縮;且隨著PC/HAC的增大，固化污泥的粘度和屈服應(yīng)力逐漸降低。隨著復(fù)合水泥固化劑總摻量增大，固化污泥的抗壓強度也不斷增大，復(fù)合水泥固化劑摻量為40 wt％時，3d、7d和28d的抗壓強度分別為1.4 MPa、3 MPa和4.8 MPa;當(dāng)復(fù)合水泥固化劑摻量低于20wt％時，

7、固化體的最高強度將低于200kPa，無法滿足填埋要求(0.35MPa)。
　　(3)在復(fù)合水泥固化高含水率金渣體系中，金渣的性質(zhì)、復(fù)合水泥的配比對固化金渣的強度、凝結(jié)時間、礦物組成有很大影響。其中固化劑摻量為15wt％，水固比0.53。在HAC-PC-C(S)H2體系中，試樣(HAC∶PC∶ C(S)H2=15 wt％∶10 wt％∶75 wt％)1d，7d和28d的抗壓強度分別為1.2 MPa，3.4 MPa和2.8 MPa。固

8、化金渣中存在二水石膏的衍射峰，這可能由于金渣含有的可溶性硫酸鹽，導(dǎo)致二水石膏在液相中的溶解度太低。在HAC-PC-CH體系中，試樣(PC∶HAC∶CH=70 wt％∶10wt％∶20wt％)1d，7d和28d的抗壓強度分別為1 MPa，3 MPa和5 MPa，且后期強度倒縮不大。以硅酸鹽水泥為主體，摻加適量的鋁酸鹽水泥和少量的熟石灰可形成早期強度高，且強度較為穩(wěn)定的高標號填充體。熟石灰與高鋁水泥縮短固化金渣的初凝時間，獲得較好的早期強度