CN105067411A - 污泥固化处理室内试验的制样器及其制样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种污泥固化处理室内试验的制样器及其制样方法，该制样器用于静压制样、击实制样和脱样三个方面，主要包括千斤顶、固定支架、底座、下夹环、上夹环、对开模、护模器、传力导杆、反力顶板、击实锤。该制样方法是利用上述装置进行静压制样、击实制样和脱样。本发明能够快速的制取均匀标准的试样，操作上简单快捷方便实用，并可为大量污泥固化处理后的物理力学特性的研究提供试验基础，也可在土工试验技术领域推广。

Description

污泥固化处理室内试验的制样器及其制样方法

技术领域

本发明涉及的是污水厂产生的脱水污泥经固化处理后进行室内试验的制样器及其制样方法，能够实现固化污泥室内试验的快速制样，并达到均匀标准的制样目的，可为大量污泥固化处理后进行填埋处置或资源化利用物理力学性质的研究提供试验基础，也可在土工试验技术领域推广，属于资源利用与环境保护技术领域。

背景技术

污泥是污水进行脱水处理后的产物，主要以有机物为主，并含有大量的微生物、病原体、重金属等。长期以来，我国污水处理界受传统“重水轻泥”思想的影响，导致污泥安全、有效、卫生的处理处置问题一直未得到很好的解决。根据《国家环境保护“十二五”规划》，全国年产生污泥将达到6000万吨左右。结合我国目前污泥处理处置的现状，从经济可行的角度出发，通过固化技术将污泥转化为可以再生利用的土材料，或作为填埋处置的预处理手段是符合我国国情的污泥处理及资源化途径之一。

污泥经固化处理后可作为土材料或作为填埋处置的预处理手段都将面临压实、固结压缩、渗透、强度等问题，针对这些问题需要开展固化污泥的室内试验（击实试验、渗透试验、固结试验、三轴试验、无侧限抗压强度试验、直剪试验等），而室内试验的基础条件是制取均匀标准的试样。目前国内针对固化污泥室内试验的制样器和制样方法的研究鲜有报道，本发明针对该问题基于同种制样方法研制了成套操作上简单快捷方便实用统一用于固化污泥室内试验的制样器，可以快速的制取均匀标准的试样，并可为大量污泥固化处理后的物理力学特性的研究提供试验基础，而且也为解决环境工程领域面临的大量污泥缺少安全处置途径的难题提供试验技术支撑。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种污泥固化处理室内试验的制样器及其制样方法，使用该发明可以快速的制取均匀标准的固化污泥试样，促进污泥固化处理后进行填埋处置或资源化利用基础性质的试验研究，提高土工试验技术研究水平。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的污泥固化处理室内试验的制样器，包括对开模和传力导杆，所述传力导杆具有与对开模内壁相适配的工作部，

还包括固定支架，所述固定支架的底部安装有千斤顶，所述固定支架的顶部安装有反力顶板，

当用于静压制样时，所述对开模安装在底座上，所述底座安装在千斤顶上，所述传力导杆安装在反力顶板上；

当用于击实制样时，所述对开模安装在底座上，所述传力导杆上套设有击实锤；

当用于脱样时，所述对开模安装在反力顶板上，所述底座安装在千斤顶上，所述传力导杆安装在底座上。

具体地，所述反力顶板包括静压制样装置的反力顶板和脱样装置的反力顶板，所述静压制样装置的反力顶板采用实心圆板；所述脱样装置的反力顶板采用空心圆板；

所述底座包括静压制样装置的底座、击实制样装置的底座和脱样装置的底座，所述静压制样装置的底座为双向底座，其下部具有用于连接千斤顶的凹槽，上部具有用于容纳对开模的凹槽；所述击实制样装置的底座为单向底座，底座上部具有用于容纳对开模的凹槽；所述脱样装置的底座为双向底座，其下部具有用于连接千斤顶的凹槽，上部具有用于连接传力导杆的凹槽。

具体地，所述对开模上具有上夹环和下夹环，所述静压制样装置的底座、击实制样装置的底座和脱样装置的反力顶板上具有与下夹环相连接的螺纹孔。

具体地，所述传力导杆包括依次连接的工作部、杆体和连接部，所述工作部与杆体固定连接，所述连接部与杆体可拆卸的螺纹连接，杆体是带有刻度的金属圆杆，击实锤放置于传力导杆不同刻度尺的位置自由落下，对应不同击实功，制取不同击实程度的固化污泥试样。

具体地，所述固定支架由三根在竖直方向平行分布的金属圆杆和三层水平方向的圆板固定连接而成，三根金属圆杆位于正三角形的三个顶点上。

具体地，所述对开模由两片圆心角均为180°的金属圆弧片组成。

具体地，用于击实试验时，对开模尺寸内径102mm，高度116mm；当用于渗透试验时，环刀尺寸内径61.8mm，高度40mm；当用于固结试验时，环刀尺寸内径61.8mm，高度20mm；当用于直剪试验时，环刀尺寸内径61.8mm，高度20mm；当用于三轴试验时，对开模尺寸内径39.1mm，高度80mm；当用于无侧限抗压强度试验时，对开模尺寸内径39.1mm，高度80mm，与之相配置的不同尺寸的传力导杆落高为305mm、200mm、150mm和300mm，不同质量的击实锤为2.5kg、48g、32g和25g。

本发明同时提出一种污水厂产生的脱水污泥经固化处理后进行室内试验的制样方法，具体操作如下：

静压制样时，先将静压制样装置的底座、对开模、下夹环、上夹环、护模器连接固定，往护模器内倒入所要求的固化污泥，再将其与千斤顶连接，放入传力导杆，手动千斤顶，使之缓慢匀速抬升，并上升至传力导杆刻度尺指定的位置，停止上升，手动千斤顶，使之缓慢匀速下降，并取出；

击实制样时，先将击实制样装置的底座、对开模、下夹环、上夹环、护模器连接固定，往护模器内逐份倒入所要求的固化污泥，放入传力导杆，再将击实锤在传力导杆指定的位置自由落下，锤击传力导杆的底端，分层击实固化污泥；

脱样时，将反力顶板、对开模、下夹环、上夹环连接固定，脱样装置的底座与千斤顶连接，放入传力导杆，手动千斤顶，使之缓慢匀速抬升，推出试样。

使用时，制样器是指静压制样装置、击实制样装置和脱样装置三个方面，主要包括千斤顶、固定支架、底座、下夹环、上夹环、对开模、护模器、传力导杆、反力顶板、击实锤，其中静压制样装置的底座下部与千斤顶的顶部相连接，底座上部设置对开模，并通过下夹环将其两者固定连接，上夹环将对开模夹紧；脱样装置的反力顶板下部设置对开模，通过下夹环将其两者固定，上夹环将对开模夹紧，底座上部与传力导杆相连接，下部与千斤顶相连接。

静压制样装置的底座为双向底座，底座下部中间位置为圆形固定凹槽，底座上部中间位置也为圆形固定凹槽，并且底座上部两边均有螺纹型圆孔。对开模是由两片圆心角均为180°的金属圆弧片组成。下夹环为带孔的圆环型，采用下夹环利用螺丝可把静压制样装置的底座与对开模连接固定起；上夹环为对开环，通过螺丝可以把对开模进行连接夹紧。

击实制样装置的底座为单向底座，底座上部中间位置为圆形固定凹槽，并且底座上部两边均有螺纹型圆孔。传力导杆的一端是螺纹连接，可以拆卸；另一端是固定连接，不可拆卸；传力导杆的中间段是带有刻度的金属圆杆，击实锤放置于传力导杆不同刻度尺的位置自由落下，对应不同击实功，制取不同击实程度的固化污泥试样。

脱样装置的底座为双向底座，底座下部和上部中间位置均为圆形固定凹槽。脱样装置的反力顶板采用空心圆板，并且下部两边均有螺纹型圆孔。

有益效果：本发明针对固化污泥制样的问题研制了成套操作上简单快捷方便实用统一用于固化污泥室内试验的制样器和制样方法，可以快速的制取均匀标准的试样，并可为大量污泥固化处理后的物理力学特性的研究提供试验基础，而且也为解决环境工程领域面临的大量污泥缺少安全处置途径的难题提供试验技术支撑。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的污泥固化处理室内试验的制样器所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明实施例的静压制样装置示意图

图2是本发明实施例的击实制样装置示意图

图3是本发明实施例的脱样装置示意图

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

1—千斤顶，2—固定支架，31—静压制样装置的底座，32—击实制样装置的底座，33—脱样装置的底座，4—下夹环，5—上夹环，6—对开模，7—护模器，8—传力导杆，91—静压制样装置的反力顶板，92—脱样装置的反力顶板，10—击实锤。

具体实施方式

实施例：

本实施例的静压制样装置如图1所示，静压制样装置的底座31为双向底座，其下部中间位置为圆形固定凹槽，上部中间位置也为圆形固定凹槽，并且上部两边均有螺纹型圆孔；静压制样装置的反力顶板91采用实心圆板；静压制样装置的底座31安装在千斤顶1上，千斤顶1和静压制样装置的反力顶板91均安装在固定支架2上，对开模6安装在静压制样装置的底座31上，对开模6上具有上夹环5和下夹环4，上方安装有护模器7，传力导杆8从上方伸入对开模6中，依靠千斤顶1的压力进行静压制样。

击实制样装置如图2所示，击实制样装置的底座32为单向底座，上部中间位置为圆形固定凹槽，上部两边均有螺纹型圆孔；上方安装有对开模6，对开模6上具有上夹环5和下夹环4，上方安装有护模器7，传力导杆8伸入对开模6中，依靠击实锤10在一定高度下落的冲击力进行击实制样。

脱样装置如图3所示，脱样装置的底座33为双向底座，下部和上部中间位置均为圆形固定凹槽。脱样装置的底座33安装在千斤顶1上，千斤顶1和脱样装置的反力顶板92均安装在固定支架2上，对开模6安装在脱样装置的反力顶板92上，对开模6上具有上夹环5和下夹环4，脱样装置的反力顶板92采用空心圆板，并且其下部两边均有螺纹型圆孔，下夹环4与螺纹型圆孔固定连接，传力导杆8从下方伸入对开模6中，依靠千斤顶1的压力进行脱样。

使用时，以制作无侧限抗压强度试样为例，静压制样时的操作步骤如下：

（1）先往污泥中添加10%的粉煤灰，充分搅拌后再加入20%的水泥，制备固化污泥。

（2）将底座的上部放置对开模，用下夹环将对开模和底座固定起来，并用上夹环将对开模夹紧，对开模顶部放置护模器。

（3）依据试验要求，称取所需质量的固化污泥148.8g，并往对开模（内径39.1mm，高度80mm）内装入指定的固化污泥148.8g。

（4）再将其与千斤顶顶部相连接，放入传力导杆，手动千斤顶，静压固化污泥，静压时当传力导杆的底部与护模器顶部齐平，继续缓慢匀速抬升千斤顶，当护模器的顶部在传力导杆上刻度尺读数与传力导杆的底端圆盘厚度之和等于扣除对开模与护模器连接螺纹段长度的护模器高度时，即40mm，停止千斤抬升。

（5）卸载千斤顶，使之缓慢匀速下降，依次拆卸，取出固定的对开模试样。

击实制样时的操作步骤如下：

（1）先往污泥中添加10%的粉煤灰，充分搅拌后再加入20%的水泥，制备固化污泥。

（2）将击实制样装置的底座、对开模、下夹环、上夹环、护模器连接固定好。

（3）依据试验要求，称取所需质量的固化污泥148.8g，分三层往对开模（内径39.1mm，高度80mm）内逐层倒入所要求的固化污泥。

（4）放入传力导杆，再将击实锤（25g）在传力导杆指定的位置（300mm）自由落下，锤击传力导杆的底端，按照要求的干密度分层击实固化污泥，击完一层，对固化污泥的表面进行刮毛处理，直到击实完最后一层固化污泥。

（5）依次拆卸，取出固定的对开模试样。

脱样时的操作步骤如下：

（1）将制取的固定对开模试样置于养护箱中，进行恒温恒湿养护，1d后脱模。

（2）将反力顶板、对开模、下夹环、上夹环连接固定好，脱样装置的底座与千斤顶连接，放入传力导杆，手动千斤顶，使之缓慢匀速抬升，推出试样，进行脱模。

（3）脱模后继续养护至试验龄期7d，获取了控制型干密度为0.58g/cm³的固化污泥试样，可以进行无侧限抗压强度试验。

附注：当制取环刀试样，需要进行脱模时，可以直接用传力导杆缓慢均匀的推出环刀试样。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种污泥固化处理室内试验的制样器，包括对开模和传力导杆，所述传力导杆具有与对开模内壁相适配的工作部，

其特征在于：还包括固定支架，所述固定支架的底部安装有千斤顶，所述固定支架的顶部安装有反力顶板，

当用于静压制样时，所述对开模安装在底座上，所述底座安装在千斤顶上，所述传力导杆安装在反力顶板上；

当用于击实制样时，所述对开模安装在底座上，所述传力导杆上套设有击实锤；

当用于脱样时，所述对开模安装在反力顶板上，所述底座安装在千斤顶上，所述传力导杆安装在底座上。

2.根据权利要求1所述的污泥固化处理室内试验的制样器，其特征在于：

所述反力顶板包括静压制样装置的反力顶板和脱样装置的反力顶板，所述静压制样装置的反力顶板采用实心圆板；所述脱样装置的反力顶板采用空心圆板；

所述底座包括静压制样装置的底座、击实制样装置的底座和脱样装置的底座，所述静压制样装置的底座为双向底座，其下部具有用于连接千斤顶的凹槽，上部具有用于容纳对开模的凹槽；所述击实制样装置的底座为单向底座，底座上部具有用于容纳对开模的凹槽；所述脱样装置的底座为双向底座，其下部具有用于连接千斤顶的凹槽，上部具有用于连接传力导杆的凹槽。

3.根据权利要求1所述的污泥固化处理室内试验的制样器，其特征在于：所述对开模上具有上夹环和下夹环，所述静压制样装置的底座、击实制样装置的底座和脱样装置的反力顶板上具有与下夹环相连接的螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的污泥固化处理室内试验的制样器，其特征在于：所述传力导杆包括依次连接的工作部、杆体和连接部，所述工作部与杆体固定连接，所述连接部与杆体可拆卸的螺纹连接，杆体是带有刻度的金属圆杆。

5.根据权利要求1所述的污泥固化处理室内试验的制样器，其特征在于：所述固定支架由三根在竖直方向平行分布的金属圆杆和三层水平方向的圆板固定连接而成，三根金属圆杆位于正三角形的三个顶点上。

6.根据权利要求1所述的污泥固化处理室内试验的制样器，其特征在于：所述对开模由两片圆心角均为180°的金属圆弧片组成。

7.根据权利要求1所述的污泥固化处理室内试验的制样器，其特征在于：当用于击实试验时，对开模尺寸内径102mm，高度116mm；当用于渗透试验时，环刀尺寸内径61.8mm，高度40mm；当用于固结试验时，环刀尺寸内径61.8mm，高度20mm；当用于直剪试验时，环刀尺寸内径61.8mm，高度20mm；当用于三轴试验时，对开模尺寸内径39.1mm，高度80mm；当用于无侧限抗压强度试验时，对开模尺寸内径39.1mm，高度80mm，与之相配置的不同尺寸的传力导杆落高为305mm、200mm、150mm和300mm，不同质量的击实锤为2.5kg、48g、32g和25g。

8.一种污水厂产生的脱水污泥经固化处理后进行室内试验的制样方法，其特征在于：

静压制样时，先将静压制样装置的底座、对开模、下夹环、上夹环、护模器连接固定，往护模器内倒入所要求的固化污泥，再将其与千斤顶连接，放入传力导杆，手动千斤顶，使之缓慢匀速抬升，并上升至传力导杆刻度尺指定的位置，停止上升，手动千斤顶，使之缓慢匀速下降，并取出；

击实制样时，先将击实制样装置的底座、对开模、下夹环、上夹环、护模器连接固定，往护模器内逐份倒入所要求的固化污泥，放入传力导杆，再将击实锤在传力导杆指定的位置自由落下，锤击传力导杆的底端，分层击实固化污泥；

脱样时，将反力顶板、对开模、下夹环、上夹环连接固定，脱样装置的底座与千斤顶连接，放入传力导杆，手动千斤顶，使之缓慢匀速抬升，推出试样。