酸雨作用下污泥固化土长期强度研究

1、酸雨作用下污泥固化土长期强度研究酸雨作用下污泥固化土长期强度研究0引言污泥是城市污水处置厂的次要副产品之一，估计到2010年在下国城市污水排放总量将达464X108m3将发生0.125X1080.21X108t污泥（含水率400%。由于污泥中含有少量的无机质、病菌、寄生虫及、重金属、无机净化物等，将其恣意堆放或处置不当，都能够造成严重的二次净化1-2。依据在下国目前的经济开展程度，短期内处理污泥的平安处置，临时完成资源化应用，是契合在下国国情的污泥处置处置技术道路。其中采用固化处置技术，进步污泥的物理力学性质，将污泥处置为可以再生资源应用的土资料，是一条可行的污泥处置处置技术道路之一。该方法进

2、步了污泥的物理力学功能，满足了对污泥中净化物封锁的要求，完成了污泥的资源化利用，而且工艺技术道路复杂，处置本钱较低，曾经在上海、深圳等地的停止了使用3-4。但是污泥固化土是一种以水泥为固化基材的改性土资料，其资料性质的波动次要依托其中呈碱性水化产物的胶结作用来维持。目前酸雨危害曾经成为普遍存在的成绩，污泥固化土作为土资料在运用进程中假如遭到酸雨的作用，污泥固化土中的水化产物具有发作分解的可能，从而污泥固化土的资料波动性将会遭到影响5。为了明白污泥固化土在酸雨作用条件下强度变化规律，采用室内实验强化酸雨环境，获得污泥固化土资料波动性与环境因子的.关系，并采用化学动力学实际预测酸雨作用临时条件下污

3、泥固化土的强度变化规律，为污泥固化技术的推行提供资料波动性方面的实际根据。1 污泥固化土与酸反响的化学动力学方程污泥固化后发生强度的基本缘由是由于水泥水化产物的胶结以及和粘土矿物中活性成分反响的后果，生成的水化产物次要包括水化硅酸钙、水化铝酸钙、氢氧化钙以及碳酸钙等6。这些水化产物的一个共同点是其中都有钙元素，水化产物遇酸反响意味着水化产物中结合态的钙转化为离子态的钙，可溶态钙离子量可以直接作为反映水化产物被酸反响掉的量。假定水化产物和酸反响是一个n级反响，其化学方程式可表述为：C-M+H+Ca2+M+H2O(1)式中M表示不同的水化产物基团。在温度T时水化产物和酸反响的化学动力学方程可以表示

4、为：TCa2CMaHB+=k-dtd(2)式中y为反响速率，Ca2+、C-M、H+辨别表示反响体系中Ca2K水化产物以及酸的浓度，a、B为水化产物和酸的反响级数，k为速率常数，t为反响日子。式(2)中Y可以通过实验测定，待求参数为k、a和B。依据文献7提供的计算办法求得。2 实验方案及计算参数污泥固化土选取5个配比，辨别为5:0.5:2、5:1:2、5:2:0、5:2:1、5:2:2(污泥、水泥、淤泥的分量比)，养护至28天龄期。在200ml锥形瓶中参加100ml不同浓度的盐酸，磁力加热搅拌器上预热至一定温度后，参加一定质量粉碎后过2mm的筛的污泥固化土试样，继续坚持恒温加热搅拌至1小时后将悬

5、浊液迅速过滤至装有无水乙醇的烧杯中，阻止化学反响的持续停止，采用原子吸收办法测定溶液中Ca2+勺浓度。以水化产物形状存在的钙采取以下办法测定：采用上述相似方案，依照1:10的固液比振荡8小时并静置16小时后采用原子吸收分光光度计测其中钙离子的量，这局部钙离子是以可溶态方式存在；然后依照EPAMethod3052,6010B(1996)办法测定其中一切钙的量。将两次测得的钙的量相减失掉的钙离子量即是以水化产物形状存在的钙。计算失掉污泥固化土与盐酸反响的化学动力学参数如表1。3 污泥固化土临时强度的预测3.1 水化产物分解量的计算假定水化产物白初始浓度为A,酸的初始浓度为B,经过日子t后水化产物的

6、分解量为x,即生成的Ca2舟为x,耗费的酸量的2x由式(2)可得：k(Ax)a(B2x)Bdtdx=-(3)在酸雨继续作用下可以假定酸的浓度不断坚持不变，并将所求得a、B代入上式并停止积分可以失掉：/=/-btadxkBdtAx011.5(4)可以求得经过日子t后生成得Ca2就度，即被反响掉得水化产物量为：21.5)2b=A-(A-a-ktB(5)表1污泥固化土与盐酸反响化学动力学参数Tab.1chemicalkineticsparameterofsolidificationsludgeandhydrochloricacid参数试样T()2030405:2:00.520.520.425:2:1

7、0.480.380.525:2:20.560.410.495:0.5:20.470.530.49a5:1:20.460.460.515:2:01.431.421.415:2:11.481.551.435:2:21.481.421.425:0.5:21.411.461.395:1:21.401.391.455:2:05.232E-026.580E-029.262E-025:2:16.559E-047.372E-033.538E-025:2:26.144E-052.150E-031.255E-025:0.5:21.364E-024.394E-024.973E-02k5:1:21.513E-032.

8、396E-033.158E-02由表1可以看出污泥固化土与盐酸反响动力学参数a可以近似取0.5,B近似取1.5，k值随温度和资料配比不同而变化。3.2水化产物分解量与强度的关系为了在实验室日子尺度内取得污泥固化土受酸作用形成水化产物增加惹起强度损失之间的关系，采取加大酸的浓度和抽真空饱和的措施延长日子尺度，详细实验方案如下：(1) 采用不同配比将污泥固化土养护至28天龄期，采用1:10固液比，浸取液为去离子水，测定其中可溶态Ca2+总量；(2) 将试样置于不同浓度的盐酸中抽真空饱和24小时再静置一定日子后停止无侧限抗压强度实验；(3)测定(2)步骤中溶解在盐酸中的Ca2+总量；(4)将毁坏后的

9、试样依照1:10的固液比，浸取液为去离子水，测定其中可溶态Ca2+总量；(5)将(3)和(4)中失掉的Ca2+1相加再减去(1)中失掉的Ca2+1即为在酸的作用下被分解的水化产物量。3.3污泥固化土临时强度预测采用上述实验方案取得了不同配比的污泥固化土在酸的作用下水化产物分解量(即Ca2+损失量)和强度损失量之间的关系，如图1、2所示。从图中可以看出，强度的损失率和水化产物分解率根本成较好的线性相关关系。采用公式(5)可以计算失掉不同酸雨条件下以及不同作用日子污泥固化土水化产物分解率；经过图1和图2可以失掉水化产物分解率和强度损失率的关系。将这两个步骤相结合可以对不同酸雨条件下不同配比的污泥固

10、化土临时强度停止预测，本文计算了pH=4和pH=5两种条件下不同配比污泥固化土从10年100年强度损失率，如表2所示。表2不同酸雨条件下不同固化污泥强度损失率Tab.2lossrationofsolidificationsludgestrengthunderdifferentacidraincondition时间pH=4pH=5(年)5:0.5:25:1:25:2:25:2:05:2:15:0.5:25:1:25:2:25:2:05:2:1100.120.010.000.380.000.000.000.000.010.00200.250.010.000.760.010.010.000.000.

11、020.00300.370.020.001.140.010.010.000.000.040.00400.490.030.001.520.010.020.000.000.050.00500.610.030.001.900.020.020.000.000.060.00600.740.040.002.280.020.020.000.000.070.00700.860.050.002.660.030.030.000.000.080.00800.980.050.003.030.030.030.000.000.100.00901.100.060.003.410.030.030.000.000.110.001001.230.070.003.790.040.040.000.000.120.00110从表2可以看出，酸雨的强度对污泥固化土的临时强度存在影响，例如5:0.5:2的污泥固化土在pH=4的酸雨作用100年条件下其强度损失为1.23%，但是在pH=5的酸雨作用同样的日子其强度损失仅为0.04%。所以依据本地域酸雨的实践状况选择最为经济的固化资料和比例显得较为重要。4结论(1) 从研讨的后果来看，正常的酸雨强度对污泥固化土的强度影响很小，根本可以疏忽不计，因而在实践的工程设计当中可以