改性污泥稳定化过程及其卫生填埋技术研究

论文摘要

随着我国城市污水处理率的逐年提高,污水厂污泥的产量急剧增加,污泥的处理处置问题日益严重。常用的土地利用、填埋、焚烧和制造建筑材料等处置方法各有利弊,根据我国目前的经济现状和未来的发展趋势,在今后相当长的时间里,填埋仍将是我国污泥处置的主要方式。然而,传统的污泥填埋方式存在着污泥强度低难以压实、渗透性低无法排水、卫生条件差以及场地不可持续使用等问题。针对上述问题,本文提出了改性污泥的概念,将原生污泥经改性材料改性后使其达到填埋场准入条件,之后再进行卫生填埋。根据上海市的具体情况本课题选择矿化垃圾和镁盐为改性材料,以改性污泥为研究对象,分析其厌氧产气及填埋稳定化过程,并针对改性污泥不同于生活垃圾的特性,提出污泥卫生填埋场的设计技术方案以及污泥运输、预处理及卫生填埋的相关规定,得出主要结论如下:(1)污泥需经过改性后达到填埋场准入条件后才能进入卫生填埋场,一般常用的改性材料主要包括镁盐或铝盐固化剂、矿化垃圾、生活垃圾焚烧炉渣、堆肥厂残渣、生活垃圾、建筑垃圾、粉煤灰、石灰、土等,结合上海市及老港填埋场的具体实际情况,认为目前在老港最适宜的改性材料为矿化垃圾和镁盐。(2)矿化垃圾和镁盐改性材料隶属于两种不同类型的改性材料,各有不同特性,矿化垃圾对污泥厌氧产气有促进作用,镁盐对污泥的厌氧产气则有一定的抑制作用。从对污泥厌氧产气的角度来分析评价两种改性材料,对于准备对污泥填埋气进行收集利用的污泥填埋场,适宜选用矿化垃圾作为改性材料,他能够加速填埋堆体进入产甲烷阶段,且提高填埋气中的甲烷含量;对于填埋规模较小填埋气无法收集利用的污泥填埋场则适宜选择镁盐进行改性,它能够有效的抑制填埋气的产生,成为甲烷减排的有效途径。(3)原生污泥及镁盐改性污泥经过120天的填埋稳定化后,各项指标均有所改变,原生污泥各项指标均出现了特定的峰值,表示其处于正常的降解状态,而镁盐改性污泥的各项指标均趋于平缓,说明其稳定性较强,在填埋前期的降解速率较慢。根据拟合关系式对污泥及改性污泥的有机质含量达到200 g/kg所需时间进行预测,所需时间分别为3.95年、2.27年和4.58年。(4)污泥卫生填埋场的设计要特别注意填埋气导气系统和渗滤液导排系统的设计,需要考虑到污泥低渗透性、高含水率、高流动性、粒径细小的特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 城市污泥产生量
• 1.1.2 上海市污泥填埋处置需求分析
• 1.1.3 上海污泥卫生填埋现状
• 1.1.4 老港填埋场污泥卫生填埋面临的技术问题
• 1.2 课题来源
• 1.3 研究目的，内容，创新点和技术路线
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 创新点
• 1.3.4 技术路线
• 第二章 城市污泥处理资源化在国内外研究进展
• 2.1 城市污泥分类及性质
• 2.1.1 城市污泥分类
• 2.1.2 城市污泥的性质
• 2.2 国内外研究进展
• 2.2.1 城市污泥处置技术
• 2.2.2 国外城市污泥处理资源化技术
• 2.2.3 国内城市污泥处理资源化技术
• 2.2.4 城市污泥卫生填埋研究现状及发展趋势
• 第三章 实验材料、装置及分析方法
• 3.1 实验材料
• 3.2 实验装置
• 3.2.1 改性污泥产气实验装置
• 3.2.2 改性污泥稳定化过程研究实验装置
• 3.2.3 不同排水层排水实验装置
• 3.3 分析方法
• 3.3.1 固相组分指标测定
• 3.3.2 气相组分分析
• 3.3.3 液相组分分析
• 第四章 污泥改性比选研究
• 4.1 污泥直接填埋工艺存在的问题
• 4.2 污泥填埋准入条件
• 4.3 改性材料的选择及混合比例
• 4.3.1 改性材料的选择
• 4.3.2 各种改性材料的最小混合比例
• 4.3.3 本实验拟选择的改性材料
• 第五章 镁盐改性污泥厌氧产气研究
• 5.1 污泥产气的主要影响因素
• 5.2 镁盐改性材料主要成分及性质
• 5.3 镁盐对污泥产气的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 改性污泥填埋稳定化过程研究
• 6.1 改性污泥填埋稳定化过程化学性质的变化
• 6.2 不同填埋时期改性污泥的植物毒性
• 6.3 改性污泥的红外光谱分析
• 6.4 改性污泥渗滤液中COD、氨氮与填埋时间的定量关系
• 6.5 改性污泥填埋气随填埋时间的变化
• 6.6 改性污泥稳定化时间预测
• 6.7 本章小结
• 第七章 污泥卫生填埋设计技术研究
• 7.1 污泥卫生填埋场设计关键点
• 7.2 填埋气收集导排系统
• 7.2.1 导气系统的作用及组成
• 7.2.2 填埋气产生量预测模型分析
• 7.2.3 导气石笼井有效收集半径确定
• 7.2.4 填埋气导排系统设计
• 7.3 渗滤液收排系统
• 7.3.1 收排系统作用
• 7.3.2 收排系统组成
• 7.3.3 不同排水层导排性实验分析
• 7.3.4 渗滤液产生量分析
• 7.4 防渗系统
• 7.4.1 防渗系统的作用及分类
• 7.4.2 水平防渗系统的构成
• 7.5 示范工程技术路线
• 7.6 示范工程设计方案
• 第八章 上海市城镇污水处理厂污泥运输及预处理与卫生填埋操作技术管理规定
• 8.1 国内污泥相关规范概况
• 8.2 规定包括的内容
• 8.3 规定关键点
• 第九章 结论与建议
• 9.1 结论
• 9.2 建议
• 参考文献
• 附录一
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录