掺石灰的污泥预处理及制备沥青混合料性能分析

侯艺桐　王乾

摘 要：污泥脱水已成为严峻的环境问题。本研究通过添加石灰改善污泥的脱水性能。污泥比阻和含水率發生明显降低。将制得的污泥固结体微粉的掺入有效提高了沥青混合料的成型强度。

关键词：污泥;石灰;沥青

污泥脱水的困难与污泥固体中的高有机物含量和胶体物质有关[1，2]。污泥脱水在一定压力下进行，然而污泥饼颗粒在高压力下容易变形，导致滤饼空隙闭合并随后降低污泥过滤性。为了降低污泥的可压缩性，使用物理调节剂。物理调节剂通常被称为骨架助洗剂，因为当添加到污泥中时，它们可以形成可渗透的和更刚性的晶格结构。[3]在机械脱水期间，这种结构可在高压下保持多孔。本文通过添加生石灰作为骨架构建体来提高污泥的脱水性能。通过检查污泥的可压缩性，来指出用骨架助剂进行调理大大降低了污泥的可压缩性，并产生了更加刚性和不可压缩的结构，能够在高压过滤期间保持高孔隙率。[4]目前大多数研究只集中在污泥脱水环节而后续污泥产生的环境问题越来越严重。本文通过添加石灰改善污泥脱水性能后将与处理后的污泥饼烘干后加入一定比例的固结剂来制备沥青混合料，研究其力学特性。这在一定程度上既解决了污泥脱水难的问题又解决了污泥后续处置的难题。

1 材料和方法

1.1 污泥来源

污泥取自某市政污水处理厂剩余污泥。污水处理厂采用了SBR反应器处理工艺。使用生石灰作为骨架助洗剂，将其磨碎并筛分至小于0.5mm 的粒度。

1.2 用石灰进行污泥预处理

将一定剂量的石灰（0.1g/gDS，0.3g/gDS，0.5g/gDS，075g/gDS，1g/gDS）加入100ml污泥的烧杯中，通过磁力搅拌器以300rpm搅拌10分钟来考察污泥的脱水性能。

1.3 污泥脱水测试

通过污泥脱水性能指标SRF、Wc来考察污泥的脱水性能。

2 结果与讨论

石灰预处理对污泥脱水性能的影响：

在试验中，在一定剂量的石灰加入，以帮助改善污泥的脱水性能。石灰对污泥脱水性能的影响如上图所示。随着石灰用量的增加，污泥SRF、Wc急剧下降。这可能是因为石灰在污泥中充当骨架助滤剂作用，改善了污泥的脱水性能使得污泥比阻和含水率显著下降。在接下来的实验中通过压缩系数来考察污泥的脱水通道。

3 沥青混合料的制备及其路用性能

将脱水后的污泥滤饼烘干后，将其与固结剂以2：1的比例混合，养护28天后研磨成一定细度微小球代替石灰石矿粉掺入沥青中制备得沥青混合料。沥青混合料级配采用AC-16I，如表所示。混合料油石比为5.0%。制备不同掺量污泥固结体（即代替石灰石矿粉的质量分数）的沥青混合料，随后进行沥青混合料路用性能分析。

成型强度：对于成型强度马歇尔试件，击实总次数和分别两次击实的次数一致。区别在于养生温度。试件成型后在110℃烘箱中放置24h，再进行二次击实，脱模，常温下继续放置24h，然后在60℃的条件下试压。测得试验中成型强度如下表所示。

从表中可以看出，污泥固结体微粉的掺入可以有效提高沥青混合料的成型强度，且随着污泥固结体微粉掺量的增加，沥青混合料的强度也会随之增加。当污泥固结体微粉掺量为80%时，成型强度为6.5kN。就本试验而言，排水污泥固结体微粉最佳掺量为80%。

4 结语

石灰的加入改善了污泥脱水通道增强了污泥脱水性能。制得的污泥固结体微粉的掺入可以有效提高沥青混合料的初始强度与成型强度，且随着污泥固结体微粉掺量的增加，沥青混合料的强度也会随之增加。当污泥固结体微粉掺量为80%时，成型强度为6.5kN。

参考文献：

[1]潘胜，黄光团，谭学军，等.Fenton试剂对剩余污泥脱水性能的改善[J].净水技术，2012，31（3）：26-31+35.

[2]P.Shukla，H.Sun，S.Wang，H.M.Ang，M.O.Tadé，Co-SBA-15 for heterogeneous oxidation of phenol with sulfate radical for wastewater treatment，Catal.Today175（2011） 380-385.

[3]吴彦.稻壳基骨架颗粒制备及调理城市污泥脱水作用和机理分析[D].湖南大学，2016.

[4]朱熙，李飞，宋永伟.高钙矾石改性剂对污泥孔隙结构的影响[J].环境工程学报，2017，11（07）：4331-4336.