建筑垃圾协同处置污泥生产新型路基材料配合比

城市污泥是污水处理厂处理污水中的必然产物，其处置是污水处理后不可回避的问题。随着污水处理率的提高，污水处理厂的数量增加，城市污泥的产量也急剧增加，污泥处置的矛盾日益突出。由于城市污泥具有容量大、不稳定、易腐败、有恶臭、有毒有害等特点，因此必须对其进行处理处置，使其转化为可被人类利用的资源。将这部分污泥无害化资源化利用，可减少土地占用且有助于减少环境污染，污泥通过无害化的工艺处理，可制成无机再生细骨料用于路基产品及砖制品，否则将会造成巨大的资源浪费。本研究利用含水率60%的污泥添加生石灰和氨基璜酸，杀死污泥中的病源微生物、寄生虫卵等有害物质，降低有机质；高pH可使大部分金属离子沉淀，降低其可溶性和活跃程度，去除污泥中的臭气，避免污染环境，达到污泥无害化，具备建材利用的稳定化条件。在建筑垃圾处置及资源化生产新型路基材料过程中，添加一定比例处置后的污泥可达到污泥资源化的目的，建成污泥资源化的产业发展模式。1、新型路基材料试验设计1.1试验目的将含水率60%左右的污泥通过污泥复合处理剂中温消化杀菌及重金属螯合剂沉淀金属离子，使有机质降解率、蠕虫卵死亡率、粪大肠菌群菌值等指标达到城镇污水处理厂污染物排放标GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》。新型路基材料所用原材料有石灰、粉煤灰、建筑垃圾再生级配料、自制固化剂和水等。通过研究无害化污泥加入量对新型路基材料的7 d无侧限抗压强度、最大干密度、劈裂强度、抗压回弹模量、抗冲刷性能和抗冻性能的影响，可为无害化污泥用于新型路基材料提供试验数据。1.2试验材料石灰：细度不小于180目，有效氧化钙和氧化镁含量不小于60%以上，未消化残渣含量不大于17%。氨基磺酸：无色、无味又无毒的固体强酸杀菌剂。二硫代氨基甲酸酯：金属螯合剂。粉煤灰：SiO2≥56%，Al2O3≥16%，烧失量≤20%，0.075 mm筛孔通过率70%。污泥：含水率60%左右的生活污水厂污泥。再生骨料：包括0~5 mm细骨料、5~10 mm中骨料、10~31.5 mm粗骨料。1.3试验设备2PG1000×800齿辊破碎机1台，XLH2000轮碾机2台，500×2000双轴搅拌机1台，800 t/h无机拌合站1个。1.4试验方案采用对比试验研究无害化污泥掺入新型路基材料，以确定掺入污泥对新型路基材料各种性能的影响。针对无害化污泥10%的掺加量，设计强度0.8 MPa的路基材料配合比，以探讨在其他因素（石灰、粉煤灰、水）不变情况下，用10%污泥替代10%再生细骨料的可行性。本文中不掺加污泥的混合料为1号，掺加污泥的混合料为2号（表1）。表12种路基材料原材料用量kg/t在相同条件下，对2种配合比的路基材料做7 d无侧限抗压强度试验。1.5结果分析试验结果为1号配合比7 d无侧限抗压强度平均值为0.86 MPa，2号配合比7 d无侧限抗压强度平均为0.96 MPa，结果表明掺入无害化污泥的新型路基材料对产品的7 d无侧限抗压强度没有影响，且略有提高，因此选取无害化的污泥作为新型路基材料原材料，对其力学、物料性能进行深入研究。2、利用污泥生产的新型路基材料的力学性能2.1试验方案确定采用无害化污泥做原料后，根据骨料掺量、拌合水、石灰掺量等影响新型路基材料性能的因素设计不同的配合比并制成产品，用于检测其各项性能。其中无害化污泥掺量为0,3%,5%,8%，10%,12%,15%,20%共8种；拌合水为5%,6%,7%，8%,9%,10%,11%,12%共8种；石灰掺量为1%,2%,3%,4%,5%,6%,7%,8%共8种。2.2试验方法采用JTGE51—2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》的试验方法，分别将不同配合比的新型路基材料制成试件，每组13个，按不同龄期（7 d，180 d）进行标准养护，测定其无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量。2.3配合比设计以石灰产量掺量4%、拌合水8%、无害化污泥污泥掺量10%为基准，分别调整石灰、拌合水、无害化污泥掺量设计3组配合比，考察以上3种因素对新型路基材料的最大干密度、7 d无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量的影响。2.3.1不同无害化污泥掺量下的配合比由于本研究的重点是污泥，故对污泥量做较细划分，即0,3%,5%,8%,10%,12%,15%,20%共8种，其配合比见表2。表2不同无害化污泥掺量下的配合比%2.3.2不同拌合水分下的配合比将拌合水分为5%,6%,7%,8%,9%,10%，11%,12%共8种，其配合比见表3。表3不同拌合水分下的配合比%2.3.3不同石灰掺量的配合比将石灰掺量分为1%,2%，3%,4%,5%,6%,7%,8%共8种，其配合比见表4。表4不同石灰掺量的配合比2.3.4结果分析试验数据表明，无害化污泥、拌合水、石灰掺量，对新型路基材料的影响如下。（1）当无害化污泥和石灰掺量一定、拌合水为8%时，路基材料干密度达到最大值，7 d无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量最大。（2）当拌合水、石灰和骨料掺量一定、无害化污泥掺量由0至12%递增时，7 d无侧限抗压强度和抗压回弹模量随之递增；无害化污泥由12%至20%递增时，7 d无侧限抗压强度和抗压回弹模量也随之递减。无害化污泥掺量从0至10%递增时，劈裂强度随之递增；无害化污泥由10%至20%递增时，劈裂强度随之递减。（3）当拌合水和无害化污泥掺量一定、石灰掺量由1%至5%递增时，7 d无侧限抗压强度、劈裂强度和抗压回弹模量随之递增；石灰掺量由5%至8%递增时，7 d无侧限抗压强度和劈裂强度和抗压回弹模量随之递减。3、利用污泥生产的新型路基材料路用物理性能3.1试验方案及配合比设计在确定采用无害化污泥做原料的基础上，根据污泥、拌合水、石灰掺量等影响新型路基材料路用物理性能的因素，设计不同配合比制成相应产品，以检测其各项性能。配合比与表2相同，试件分3组共24个。3.2试验方法采用JTGE51—2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》试验方法进行测试。将不同配合比的新型路基材料制成试件，每组13个试件，按不同龄期进行标准养护后测定其抗冻性能和抗冲刷性能。3.3新型路基材料的路用物理性能试验结果见表5。表5新型路基材料的路用物理性能试验结果3.4试验结果分析分析试验数据得出结论如下。（1）当石灰和粉煤灰掺量一定、无害化污泥掺量由0至10%递增时，抗冻性能和抗冲刷性能随之递增，无害化污泥由10%至20%递增时，抗冻性能和抗冲刷性能随之递减。

（2）当无害化污泥和石灰掺量一定、拌合水在8%时，干密度达到最大，抗冻性能和抗冲刷性能也最佳。（3）当拌合水及无害化污泥掺量一定、石灰掺量由1%递增至5%时，抗冻性能和抗冲刷性能随之递增；石灰掺量由5%递增至8%时，抗冻性能和抗冲刷性能随之递减。

4、掺加无害化污泥生产新型路基材料的配合比设计方法（1）根据用户对产品强度等级的要求进行配合比设计，寻找技术和经济上最优化的临界点。（2）根据试验数据确定无害化污泥最高掺量为10%（重量比），各种路用性能7 d无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量、抗冻性能和抗冲刷性能均能满足要求。强度等级越高，石灰和粉煤灰掺量越多，强度等级越低则相反。（3）制备不同比例的石灰、粉煤灰的新型路基材料，确定其最佳含水率和最大干密度，确定同一龄期和同一压实度试件的7 d无侧限抗压强度，按强度最高的石灰/粉煤灰比例，制备同一种试样3~5种不同配合比的掺加无害化污泥的石灰/粉煤灰稳定再生骨料，确定最佳含水率和最大干密度；再按最