脱水污泥的环境与工程性质及其填埋处置方法研究

论文摘要

脱水污泥的填埋处理是比较符合中国国情的处置方式。本文从环境岩土工程的角度,采用试验研究、理论分析和数值模拟的方法,对脱水污泥的环境与工程性质进行了系统的研究,并以粉煤灰、粉质粘土和石灰等作为固化材料,对脱水污泥的填埋特性进行了改良,内容如下:对当前国内外脱水污泥的处置方法进行了比较研究,总结了各种处置方法的优缺点,提出污泥填埋是比较适合中国国情的处置途径。针对污泥填埋存在的技术难题,提出用固化材料改良脱水污泥的填埋特性,进行单独填埋。石灰、粉质粘土和粉煤灰的加入,改良了污泥的填埋特性。经过一定时间的养护,固化污泥强度完全可以达到填埋处理标准。通过对体积安定性观察,发现石灰的加入对于提高试样的体积安定性有利。通过正交试验,发现在本研究中,质量相同的粉质粘土的固化效果优于粉煤灰,原因可能是粉煤灰的活性在污泥这种特殊的环境下没有被激发出来。微观结构的研究表明,固化材料的加入提高了污泥密实度。土颗粒面积和土颗粒周长是两个可以有效应用与土体微观结构研究定量研究的参数。土体的密实度评价可以通过土体微观结构中的面积参数来实现,较大的面积参数对应着土体较大的密实度,土颗粒周长可以用来对土颗粒之间的联系进行定量的描述,周长小的土体联结更紧密。不同的固化材料对渗滤液影响的差异较大。添加石灰的填埋柱的渗透性最大,渗滤液的产生量最大,PH值最高,渗滤液的COD值远高于其它污泥填埋柱。石灰一方面使固化污泥中的Cu离子趋于不稳定;另一方面,对污泥中的Zn离子具有固化作用。而粉煤灰和粉质粘土对渗滤液的影响则相对较小。对不同地质条件下污染物的运移规律进行了数值模拟。研究表明,吸附函数、渗透系数和水力梯度对污染物的运移具有显著的影响。在常见水力梯度条件下,当渗透系数较小时,污染物的运移以弥散为主,污染晕接近圆形,污染晕半径较小。当渗透系数增大达到1×10-4m/s,流速较大,对流在运移过程中居于主要地位,污染晕显著扩大。为了使填埋场的纳污量最大化,提高填埋场的使用寿命,运用多种边坡稳定分析方法,对特定填埋场的边坡坡比进行了优化计算。计算结果表明,在满足稳定性要求的条件下,当采用坡比在1:4～1:5左右时,填埋场的容量可以达到最大。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 脱水污泥的定义
• 1.2 污泥处置方法概况
• 1.3 污泥填埋技术进展
• 1.4 适合我国国情的污泥处置途径分析
• 1.5 本文的工作
• 第二章 改良污泥填埋特性的试验研究
• 2.1 污泥的填埋特性及其影响因素
• 2.2 污泥填埋的技术难题及其解决方案
• 2.3 试验设计
• 2.4 固化材料性质
• 2.5 单一材料固化方案试验
• 2.6 三种固化材料的正交试验
• 2.7 两种材料固化方案试验
• 2.8 本章总结
• 第三章 固化污泥的微观结构及其定量分析参数研究
• 3.1 土体微观结构的概念
• 3.2 土体微观结构的研究方法
• 3.3 固化污泥微观结构的扫描电镜研究
• 3.4 土体微观结构的定量分析方法
• 3.5 土体微观结构的定量分析参数
• 3.6 本章总结
• 第四章 不同固化材料对渗滤液性质的影响研究
• 4.1 渗滤液研究试验设计
• 4.2 不同材料对渗滤液性质影响分析
• 4.3 本章总结
• 第五章 不同地质条件下渗滤液对地下水污染研究
• 5.1 渗滤液对地下水可能造成的污染及其后果
• 5.2 污染物在地下水中的迁移模式
• 5.3 污染物迁移理论
• 5.4 渗滤液对地下水污染研究
• 5.5 本章总结
• 第六章 填埋场边坡稳定性分析
• 6.1 填埋场稳定性
• 6.2 边坡稳定性分析方法
• 6.3 填埋场边坡稳定性分析及其优化
• 6.4 本章结论
• 第七章 全文总结及建议
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 附录
• 致谢