摻石灰的污泥預處理及制備瀝青混合料性能分析

侯藝桐　王乾

摘 要：污泥脫水已成為嚴峻的環境問題。本研究通過添加石灰改善污泥的脫水性能。污泥比阻和含水率發生明顯降低。將制得的污泥固結體微粉的摻入有效提高了瀝青混合料的成型強度。

關鍵詞：污泥;石灰;瀝青

污泥脫水的困難與污泥固體中的高有機物含量和膠體物質有關[1，2]。污泥脫水在一定壓力下進行，然而污泥餅顆粒在高壓力下容易變形，導致濾餅空隙閉合并隨后降低污泥過濾性。為了降低污泥的可壓縮性，使用物理調節劑。物理調節劑通常被稱為骨架助洗劑，因為當添加到污泥中時，它們可以形成可滲透的和更剛性的晶格結構。[3]在機械脫水期間，這種結構可在高壓下保持多孔。本文通過添加生石灰作為骨架構建體來提高污泥的脫水性能。通過檢查污泥的可壓縮性，來指出用骨架助劑進行調理大大降低了污泥的可壓縮性，并產生了更加剛性和不可壓縮的結構，能夠在高壓過濾期間保持高孔隙率。[4]目前大多數研究只集中在污泥脫水環節而后續污泥產生的環境問題越來越嚴重。本文通過添加石灰改善污泥脫水性能后將與處理后的污泥餅烘干后加入一定比例的固結劑來制備瀝青混合料，研究其力學特性。這在一定程度上既解決了污泥脫水難的問題又解決了污泥后續處置的難題。

1 材料和方法

1.1 污泥來源

污泥取自某市政污水處理廠剩余污泥。污水處理廠采用了SBR反應器處理工藝。使用生石灰作為骨架助洗劑，將其磨碎并篩分至小于0.5mm 的粒度。

1.2 用石灰進行污泥預處理

將一定劑量的石灰（0.1g/gDS，0.3g/gDS，0.5g/gDS，075g/gDS，1g/gDS）加入100ml污泥的燒杯中，通過磁力攪拌器以300rpm攪拌10分鐘來考察污泥的脫水性能。

1.3 污泥脫水測試

通過污泥脫水性能指標SRF、Wc來考察污泥的脫水性能。

2 結果與討論

石灰預處理對污泥脫水性能的影響：

在試驗中，在一定劑量的石灰加入，以幫助改善污泥的脫水性能。石灰對污泥脫水性能的影響如上圖所示。隨著石灰用量的增加，污泥SRF、Wc急劇下降。這可能是因為石灰在污泥中充當骨架助濾劑作用，改善了污泥的脫水性能使得污泥比阻和含水率顯著下降。在接下來的實驗中通過壓縮系數來考察污泥的脫水通道。

3 瀝青混合料的制備及其路用性能

將脫水后的污泥濾餅烘干后，將其與固結劑以2：1的比例混合，養護28天后研磨成一定細度微小球代替石灰石礦粉摻入瀝青中制備得瀝青混合料。瀝青混合料級配采用AC-16I，如表所示。混合料油石比為5.0%。制備不同摻量污泥固結體（即代替石灰石礦粉的質量分數）的瀝青混合料，隨后進行瀝青混合料路用性能分析。

成型強度：對于成型強度馬歇爾試件，擊實總次數和分別兩次擊實的次數一致。區別在于養生溫度。試件成型后在110℃烘箱中放置24h，再進行二次擊實，脫模，常溫下繼續放置24h，然后在60℃的條件下試壓。測得試驗中成型強度如下表所示。

從表中可以看出，污泥固結體微粉的摻入可以有效提高瀝青混合料的成型強度，且隨著污泥固結體微粉摻量的增加，瀝青混合料的強度也會隨之增加。當污泥固結體微粉摻量為80%時，成型強度為6.5kN。就本試驗而言，排水污泥固結體微粉最佳摻量為80%。

4 結語

石灰的加入改善了污泥脫水通道增強了污泥脫水性能。制得的污泥固結體微粉的摻入可以有效提高瀝青混合料的初始強度與成型強度，且隨著污泥固結體微粉摻量的增加，瀝青混合料的強度也會隨之增加。當污泥固結體微粉摻量為80%時，成型強度為6.5kN。

參考文獻：

[1]潘勝，黃光團，譚學軍，等.Fenton試劑對剩余污泥脫水性能的改善[J].凈水技術，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]吳彥.稻殼基骨架顆粒制備及調理城市污泥脫水作用和機理分析[D].湖南大學，2016.

[4]朱熙，李飛，宋永偉.高鈣礬石改性劑對污泥孔隙結構的影響[J].環境工程學報，2017，11（07）：4331-4336.