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近年来,随着社会经济的高速发展,固体废物所带来的环境问题日趋严峻,而污泥的处理处置问题越来越受到社会的关注。尽管固化/稳定化处理技术的提出为其提供了有效的技术支持,但目前我国固化/稳定化处理技术的研究对象主要是含重金属或含油污泥,对于有机污泥,如造纸、印染、皮革等有机污泥的研究相对较少。在该类污泥数量不断增加的同时,对其处理处置的研究主要局限于焚烧技术,而大部分的发展中地区多会选择安全填埋方式对有机污泥进行处理处置,焚烧技术并不适合这些地区。由于有机污泥特有的理化性质决定其不能直接进入填埋场进行填埋处置,因此利用固化/稳定化技术对其进行预处理的研究刻不容缓。
本课题研究以阳江市工业固体废物处理处置中心(下称固废中心)为依托,采用固化/稳定化处理技术预处理有机污泥。研究过程中选取造纸污泥(HYO3)为研究对象,首先对造纸污泥的理化性质进行分析测定,并选择了水泥、粉煤灰和煤渣作为辅助添加剂;然后通过建立L9(34)正交试验,把污泥固化块力学性质作为考察目标,获得水泥、粉煤灰、煤渣和养护天数等影响因素的试验主次顺序,并在此基础上探讨不同辅助添加剂的掺入量和养护天数对污泥固化/稳定化效果的影响;最终获得最佳配方,使污泥固化块的理化性质符合填埋场的进场标准同时降低污泥预处理成本。
本次研究所选取的造纸污泥含水率为78.5~80%,有机质含量约为58.64%,污泥浸出液中COD浓度约为1200 mg/L,各重金属浓度均低于相关标准的最低限值要求。但造纸污泥的力学性质和含水率仍未达到填埋场的进场标准。
根据正交试验结果可知,本试验研究过程中各影响因素的试验主次顺序为:水泥>养护天数>煤渣>粉煤灰,得到最优组合为:水泥(0.10kg/kg)、养护天数(6d)、煤渣(0.10kg/kg)、粉煤灰(0.02kg/kg)。
根据优化试验结果可知,水泥、粉煤灰和煤渣的掺量分别为0.12kg/kg、0.02kg/kg和0.10kg/kg,养护天数为6d时,固化块抗压强度达到360kPa。水泥和煤渣对提高造纸污泥固化块的抗压强度具有促进作用,而它们与粉煤灰对造纸污泥中的有机质和重金属均具有一定的稳定化作用。其中煤渣的添加起到了骨料添加剂和吸附剂的作用,对提高固化块的力学性质和稳定各种污染物具有较为明显的作用。
在最佳配方的条件下,固化块浸出液中COD浓度为115.7mg/L,重金属质量浓度满足国家标准。经养护后的固化块含水率均保持在35%左右,符合填埋场的进场标准。同时,采用上述配方预处理造纸污泥的综合成本为52元/吨,仅占造纸污泥的处理处置成本的11.3%。综上所述,采用本课题研究所获得最佳配方对造纸污泥进行固化/稳定化处理在技术和经济上是可行的。