页岩成浆处理对污水污泥沉降性能的影响研究

页岩成浆处理对污水污泥沉降性能的影响研究

赵洪春

（重庆建工第二建设有限公司，重庆 400030）

页岩与水混合经过一段时间浸泡后，会有部分页岩形成浆体，用此浆体来提高污水污泥沉降性能可以简化页岩在污水污泥沉降中应用的工艺，减少对能源的消耗。该文分别研究了上下层浆体对污水污泥沉降性能的影响。通过实验得出，直径为1.18mm以下的页岩在24h内成浆比例大概在45%～50%左右；上层浆体对污水污泥沉降效果好于下层浆体；在污水污泥中加入体积比为3%的上层页岩浆体时，沉降效果最好。

页岩成浆比例；沉降浓缩；含水率；沉降速率

0 引言

随着经济发展和城市污水排放量日益增加，污水处理厂产生的脱水污泥逐渐增多，按含水率80%估算，2007年产生1500万t左右的污泥[1]。由于很多处理方法不到位，大部分污水处理厂对含有各种有害物质的污泥，多采用直接排放、用于农肥和填埋的办法，对环境造成二次污染，对人体健康造成了很大危害[2]。因此，如何恰当处理污泥对环境和污水处理厂运营成本具有重要的意义。

表1 污水污泥性质及化学成分

图1 污水污泥XRD图谱

表2 页岩的化学成分

有研究表明，目前将脱水污泥与取材广泛的页岩材料混合可以制成超轻陶粒，在建筑材料领域具有广泛的应用[3]，本文研究了将页岩进行简单破碎过筛经加水成浆处理后，加入污水污泥当中对其沉降效果的影响，为实现污泥建材资源化利用提供了基础，具有较大的经济、环境和社会效益。

1 原材料

1.1 污水污泥

实验所用污泥样品取自重庆市某污水处理厂的二沉池污泥，污泥含水率高达98%以上，为黑色糊状，化学组成见表1，XRD图谱分析见图1。

1.2 页岩

试验所用页岩来自重庆某页岩砖厂，含水率在3%～4%，具体性质见表2。

2 实验方法和仪器

2.1 实验方法

将所采集的页岩用颚式破碎机进行破碎后，放入托盘中在105℃条件下进行烘干24h，然后用1.18mm的方孔筛进行筛分得到需要粒径的页岩（粒径在1.18mm以下），然后与水按照一定的比例（2∶1、1∶1、1∶2）混合后浸泡一段时间（2h、12h、24h），搅拌、静置后分为两层，上层是颗粒比较小的页岩浆体，下层是颗粒比较大的页岩颗粒，利用上下两层的浆体分别进行沉降试验。

2.2 实验仪器

本实验所使用的仪器有：颚式破碎机、电子称、方孔筛、量筒、烧杯、离心机、烘箱等。

3 实验结果及分析

3.1 页岩与水的成浆比例

页岩和水混合以后，有部分页岩不能溶于水中，以固体颗粒的形式存在下层液体中，实验研究了在不同的浸泡时间和页岩与水的不同比例下，将搅拌静置不同时间后，页岩能够与水形成浆体的比例。

图2 A浸泡时间对页岩成浆比例的影响

图2 B 静置时间对页岩成浆比例的影响

通过图2A和图2B可以看出，页岩与水混合后，页岩的成浆比例是随着浸泡时间的延长而增大的，这是由于页岩表面在水的作用下逐渐受到侵蚀，会逐渐变得柔软多孔，进而形成浆体，但是由于浸泡时间本身和水作用的速率限制，页岩的成浆比例变化不是很大，在24h内的比例最高只有52%左右。由于页岩颗粒在水溶液中会出现沉降，因此浸泡一段时间后，搅拌静置的时间对成浆比例具有影响的，随着静置时间的增加，页岩能够在上层浆体的比例逐渐减小，因此，要想得到上层页岩浆体，静置时间不宜过长。

3.2 上层浆体对污水污泥成浆浓缩性能的影响

页岩与水形成浆体后，取出上层浆体与污水污泥进行混合，进行沉降试验，分别测试了对污水污泥沉降速率、沉降混合物含水率。

3.2.1 上层浆体对污水污泥成浆速率的影响

取出上层液体后，分别按页岩浆体占总体积的不同比例（0、3%、5%、10%）进行实验，利用100ml量筒进行沉降速率实验[4]，搅拌均匀后静置沉降，污水污泥沉降曲线见图3。

图3 上层页岩浆体对污水污泥沉降速度的影响

由图3可以看出，3%、5%、10%、0%的四组数据中，3%的沉降效果最好。由于上层页岩浆体中含有大量的过于细小的颗粒，过于细小的页岩颗粒自身的沉降速度比较慢，所以对污泥的沉降不仅不能促进，反而降低了污泥的沉降速率。因此，当加入体积3%的页岩浆体时，污水污泥的沉降效果是最好的。

3.2.2 上层浆体对沉降混合物含水率的影响

在污水污泥中加入一定比例的上层页岩浆体后，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响污水污泥的处理效果和是否达到“减容”的目的。

表3 上层浆体对沉降混合物含水率的影响

通过表3可以看出，页岩浆体的加入，可以明显降低沉降后混合物的含水率，可以达到对原状污水污泥进行“减容”的目的，可以大大减少处理后污泥的体积。随着页岩掺量的增加，沉降后混合物的含水率逐渐下降，所以考虑到页岩和污水污泥的资源化利用，可以适当提高页岩的掺量。经过沉降后的混合物含水率还不能满足建材利用，可以将混合物进行机械脱水和表面风干等措施，进一步降低含水率使其达到建材资源化利用的目的。

3.3 下层浆体对污水污泥成浆浓缩性能的影响

页岩与水形成浆体后，取出下层浆体与污水污泥进行混合，进行沉降试验，分别测试了对污水污泥沉降速率、沉降混合物含水率的影响。

3.3.1 下层浆体对污水污泥成浆速率的影响

取出下层液体后，分别按页岩浆体与污水污泥的不同质量比（0、1∶10、1∶15、1∶20）进行实验，利用100ml量筒进行沉降速率实验，搅拌均匀后静置沉降，污水污泥沉降曲线见图4。

图4 上层页岩浆体对污水污泥沉降速度的影响

表4 下层浆体对沉降混合物含水率的影响

从图4可以看出，几条沉降曲线几乎重合，说明下层浆体对污水污泥的沉降影响不大，原因是当在污水污泥中加入下层页岩浆体的时候，由于加入的页岩颗粒较大，会迅速的沉降到容器的底部。通过沉降后的混合物发现，混合物一共分为三层，通过分析可以得出，下层为较大页岩颗粒、中间为污泥夹杂页岩颗粒、上层为细度较小的页岩颗粒。

3.3.2 下层浆体对沉降混合物含水率的影响

通过表4可以看出，加入的页岩质量越多，沉降后的混合物的含水量越小，因为相比污泥来说，页岩颗粒的密度较大，所以加入的页岩质量越多，含水量越小，但是由于污水污泥的含水量比较大，所以，沉降以后的含水量也都保持在80%～90%之间，比没有掺加页岩的沉降效果要好。

4 结论

（1）通过浸泡可以使得部分页岩与水形成浆体，24h内最高成浆比例约为52%。

（2）页岩成浆后，上层浆体对污水污泥的沉降效果要好于下层浆体。

（3）上层浆体加入3%左右时，污水污泥的沉降效果最好。

（4）页岩浆体的加入（10%以内）可以降低沉降混合物的含水率，混合物含水率大约在90%以下。

[1]尹军，谭学军.污水污泥处理处置与资源化利用[M].北京：化学工业出版社，2005.

[2]黄雅曦.污泥处理与资源化利用现状分析[J].农业环境科学学报，2003，22(6)：765-768.

[3]黄晓庆，黄少斌，杨顺汉.污泥的特性与建筑材料资源化利用[J].粉煤灰，2006，(1)：45-48.

[4]胡锋平，朱自伟，李伟民，等.城市污水处理厂污泥浓缩工艺的应用与发展趋势 [J].重庆建筑大学学报，2004，26(5)：124-127.

责任编辑：孙苏，李红

地热采暖楼房楼梯缓台巧改进

近年来，许多新建楼房都采用地热采暖方式，地热采暖楼房在楼梯间设有管道井，而在一些设计中，进户缓台处有管道从管道井经缓台铺设进户。管道基本为各户采暖分支管道D32和各户自来水分支管道D20(常见一梯三户缓台)或地热管由管道井分水器经缓台铺设进户(常见一梯二户缓台)。缓台铺设管道并完成细石混凝土面层后缓台标高增加5~7 mm，造成在楼梯面层设计时，所有踏步都增加相同厚度的面层，浪费材料且导致荷载增加。经过工程实践，总结和提出了一种方法，使踏步面层不加厚。该方法就是将楼梯梁标高全部改成比原标高提高50mm，踏步与中间缓台随着上提，而进户缓台处现浇板标高不动。这样地热层所增加的厚度就不会使楼梯面层加厚，但最底下的楼梯梁标高不能动，并且第一步踏步踢面高度要增加50mm，相应的与其相关的单元门高度或地下室门口高度都要做相应改动。

（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

赵洪春（1974-），男，四川苍溪人，本科，工程师，主要从事施工管理工作。