頁巖成漿處理對污水污泥沉降性能的影響研究

趙洪春

（重慶建工第二建設(shè)有限公司，重慶 400030）

頁巖與水混合經(jīng)過一段時間浸泡后，會有部分頁巖形成漿體，用此漿體來提高污水污泥沉降性能可以簡化頁巖在污水污泥沉降中應(yīng)用的工藝，減少對能源的消耗。該文分別研究了上下層漿體對污水污泥沉降性能的影響。通過實驗得出，直徑為1.18mm以下的頁巖在24h內(nèi)成漿比例大概在45%～50%左右；上層漿體對污水污泥沉降效果好于下層漿體；在污水污泥中加入體積比為3%的上層頁巖漿體時，沉降效果最好。

頁巖成漿比例；沉降濃縮；含水率；沉降速率

0 引言

隨著經(jīng)濟發(fā)展和城市污水排放量日益增加，污水處理廠產(chǎn)生的脫水污泥逐漸增多，按含水率80%估算，2007年產(chǎn)生1500萬t左右的污泥[1]。由于很多處理方法不到位，大部分污水處理廠對含有各種有害物質(zhì)的污泥，多采用直接排放、用于農(nóng)肥和填埋的辦法，對環(huán)境造成二次污染，對人體健康造成了很大危害[2]。因此，如何恰當處理污泥對環(huán)境和污水處理廠運營成本具有重要的意義。

表1 污水污泥性質(zhì)及化學成分

圖1 污水污泥XRD圖譜

表2 頁巖的化學成分

有研究表明，目前將脫水污泥與取材廣泛的頁巖材料混合可以制成超輕陶粒，在建筑材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用[3]，本文研究了將頁巖進行簡單破碎過篩經(jīng)加水成漿處理后，加入污水污泥當中對其沉降效果的影響，為實現(xiàn)污泥建材資源化利用提供了基礎(chǔ)，具有較大的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。

1 原材料

1.1 污水污泥

實驗所用污泥樣品取自重慶市某污水處理廠的二沉池污泥，污泥含水率高達98%以上，為黑色糊狀，化學組成見表1，XRD圖譜分析見圖1。

1.2 頁巖

試驗所用頁巖來自重慶某頁巖磚廠，含水率在3%～4%，具體性質(zhì)見表2。

2 實驗方法和儀器

2.1 實驗方法

將所采集的頁巖用顎式破碎機進行破碎后，放入托盤中在105℃條件下進行烘干24h，然后用1.18mm的方孔篩進行篩分得到需要粒徑的頁巖（粒徑在1.18mm以下），然后與水按照一定的比例（2∶1、1∶1、1∶2）混合后浸泡一段時間（2h、12h、24h），攪拌、靜置后分為兩層，上層是顆粒比較小的頁巖漿體，下層是顆粒比較大的頁巖顆粒，利用上下兩層的漿體分別進行沉降試驗。

2.2 實驗儀器

本實驗所使用的儀器有：顎式破碎機、電子稱、方孔篩、量筒、燒杯、離心機、烘箱等。

3 實驗結(jié)果及分析

3.1 頁巖與水的成漿比例

頁巖和水混合以后，有部分頁巖不能溶于水中，以固體顆粒的形式存在下層液體中，實驗研究了在不同的浸泡時間和頁巖與水的不同比例下，將攪拌靜置不同時間后，頁巖能夠與水形成漿體的比例。

圖2 A浸泡時間對頁巖成漿比例的影響

圖2 B 靜置時間對頁巖成漿比例的影響

通過圖2A和圖2B可以看出，頁巖與水混合后，頁巖的成漿比例是隨著浸泡時間的延長而增大的，這是由于頁巖表面在水的作用下逐漸受到侵蝕，會逐漸變得柔軟多孔，進而形成漿體，但是由于浸泡時間本身和水作用的速率限制，頁巖的成漿比例變化不是很大，在24h內(nèi)的比例最高只有52%左右。由于頁巖顆粒在水溶液中會出現(xiàn)沉降，因此浸泡一段時間后，攪拌靜置的時間對成漿比例具有影響的，隨著靜置時間的增加，頁巖能夠在上層漿體的比例逐漸減小，因此，要想得到上層頁巖漿體，靜置時間不宜過長。

3.2 上層漿體對污水污泥成漿濃縮性能的影響

頁巖與水形成漿體后，取出上層漿體與污水污泥進行混合，進行沉降試驗，分別測試了對污水污泥沉降速率、沉降混合物含水率。

3.2.1 上層漿體對污水污泥成漿速率的影響

取出上層液體后，分別按頁巖漿體占總體積的不同比例（0、3%、5%、10%）進行實驗，利用100ml量筒進行沉降速率實驗[4]，攪拌均勻后靜置沉降，污水污泥沉降曲線見圖3。

圖3 上層頁巖漿體對污水污泥沉降速度的影響

由圖3可以看出，3%、5%、10%、0%的四組數(shù)據(jù)中，3%的沉降效果最好。由于上層頁巖漿體中含有大量的過于細小的顆粒，過于細小的頁巖顆粒自身的沉降速度比較慢，所以對污泥的沉降不僅不能促進，反而降低了污泥的沉降速率。因此，當加入體積3%的頁巖漿體時，污水污泥的沉降效果是最好的。

3.2.2 上層漿體對沉降混合物含水率的影響

在污水污泥中加入一定比例的上層頁巖漿體后，沉降后得到的混合物的含水率是不同的，含水率的大小直接影響污水污泥的處理效果和是否達到“減容”的目的。

表3 上層漿體對沉降混合物含水率的影響

通過表3可以看出，頁巖漿體的加入，可以明顯降低沉降后混合物的含水率，可以達到對原狀污水污泥進行“減容”的目的，可以大大減少處理后污泥的體積。隨著頁巖摻量的增加，沉降后混合物的含水率逐漸下降，所以考慮到頁巖和污水污泥的資源化利用，可以適當提高頁巖的摻量。經(jīng)過沉降后的混合物含水率還不能滿足建材利用，可以將混合物進行機械脫水和表面風干等措施，進一步降低含水率使其達到建材資源化利用的目的。

3.3 下層漿體對污水污泥成漿濃縮性能的影響

頁巖與水形成漿體后，取出下層漿體與污水污泥進行混合，進行沉降試驗，分別測試了對污水污泥沉降速率、沉降混合物含水率的影響。

3.3.1 下層漿體對污水污泥成漿速率的影響

取出下層液體后，分別按頁巖漿體與污水污泥的不同質(zhì)量比（0、1∶10、1∶15、1∶20）進行實驗，利用100ml量筒進行沉降速率實驗，攪拌均勻后靜置沉降，污水污泥沉降曲線見圖4。

圖4 上層頁巖漿體對污水污泥沉降速度的影響

表4 下層漿體對沉降混合物含水率的影響

從圖4可以看出，幾條沉降曲線幾乎重合，說明下層漿體對污水污泥的沉降影響不大，原因是當在污水污泥中加入下層頁巖漿體的時候，由于加入的頁巖顆粒較大，會迅速的沉降到容器的底部。通過沉降后的混合物發(fā)現(xiàn)，混合物一共分為三層，通過分析可以得出，下層為較大頁巖顆粒、中間為污泥夾雜頁巖顆粒、上層為細度較小的頁巖顆粒。

3.3.2 下層漿體對沉降混合物含水率的影響

通過表4可以看出，加入的頁巖質(zhì)量越多，沉降后的混合物的含水量越小，因為相比污泥來說，頁巖顆粒的密度較大，所以加入的頁巖質(zhì)量越多，含水量越小，但是由于污水污泥的含水量比較大，所以，沉降以后的含水量也都保持在80%～90%之間，比沒有摻加頁巖的沉降效果要好。

4 結(jié)論

（1）通過浸泡可以使得部分頁巖與水形成漿體，24h內(nèi)最高成漿比例約為52%。

（2）頁巖成漿后，上層漿體對污水污泥的沉降效果要好于下層漿體。

（3）上層漿體加入3%左右時，污水污泥的沉降效果最好。

（4）頁巖漿體的加入（10%以內(nèi)）可以降低沉降混合物的含水率，混合物含水率大約在90%以下。

[1]尹軍，譚學軍.污水污泥處理處置與資源化利用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

[2]黃雅曦.污泥處理與資源化利用現(xiàn)狀分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2003，22(6)：765-768.

[3]黃曉慶，黃少斌，楊順漢.污泥的特性與建筑材料資源化利用[J].粉煤灰，2006，(1)：45-48.

[4]胡鋒平，朱自偉，李偉民，等.城市污水處理廠污泥濃縮工藝的應(yīng)用與發(fā)展趨勢 [J].重慶建筑大學學報，2004，26(5)：124-127.

責任編輯：孫蘇，李紅

地熱采暖樓房樓梯緩臺巧改進

近年來，許多新建樓房都采用地熱采暖方式，地熱采暖樓房在樓梯間設(shè)有管道井，而在一些設(shè)計中，進戶緩臺處有管道從管道井經(jīng)緩臺鋪設(shè)進戶。管道基本為各戶采暖分支管道D32和各戶自來水分支管道D20(常見一梯三戶緩臺)或地熱管由管道井分水器經(jīng)緩臺鋪設(shè)進戶(常見一梯二戶緩臺)。緩臺鋪設(shè)管道并完成細石混凝土面層后緩臺標高增加5~7 mm，造成在樓梯面層設(shè)計時，所有踏步都增加相同厚度的面層，浪費材料且導致荷載增加。經(jīng)過工程實踐，總結(jié)和提出了一種方法，使踏步面層不加厚。該方法就是將樓梯梁標高全部改成比原標高提高50mm，踏步與中間緩臺隨著上提，而進戶緩臺處現(xiàn)澆板標高不動。這樣地熱層所增加的厚度就不會使樓梯面層加厚，但最底下的樓梯梁標高不能動，并且第一步踏步踢面高度要增加50mm，相應(yīng)的與其相關(guān)的單元門高度或地下室門口高度都要做相應(yīng)改動。

（摘自：《建筑工人》）

Study on Impact of Shale Pulping Treatment on Settling Property of Sewage and Sludge

Part of shale changes into liquid state after soaking in water for some time and it can simplify the technique for sewage and sludge settling and reduce energy consumption by improving the sewage and sludge settling property.The impact of upper and lower slurry on sewage and sludge settling property is studied respectively.The results show that the pulping ratio of shale with diameter within 1.8mm is about 45%-50%in 24h,the settling effect of upper slurry is better than that of lower slurry and the settling effect reaches the best when the upper shale slurry with volume ratio of 3%is added into the sewage and sludge.

shale pulping ratio;settling and concentration;moisture content;settling rate

X799.1

A

1671-9107（2014）04-0052-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.04.052

2012-12-31

趙洪春（1974-），男，四川蒼溪人，本科，工程師，主要從事施工管理工作。