CN106277703B - 一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，属于污泥处理技术领域。本发明首先将加筋材料纤维掺入到污泥中，充分搅拌后进行机械脱水，然后将黏性土、石英砂及水泥掺入到污泥中，搅拌均匀后养护，对污泥进行固化/稳定化处理。本发明中纤维的掺入能够增加污泥的压缩量，显著改善污泥的机械脱水效率和固结效果；其次，存留在污泥中的纤维为后续污泥的固化/稳定化过程提供了柔性骨架，有效提高了污泥固化体的强度；黏性土和石英砂的加入能提高污泥中无机结合料的含量，改善水泥的固化效果。此外，黏性土中含有的黏土矿物对污泥中的重金属具有一定吸附作用；石英砂能进一步改善纤维和污泥界面间的力学作用方式和传递效率。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，更具体地说，涉及一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法。
背景技术
随着我国城市化进程的加快，市政污泥的产量急剧增加，污泥产量的增加给生态环境带来了严重的威胁，如何安全处理和处置污泥是维持城市可持续发展必须要解决的关键问题。由于污泥初始含水率极高(>95％)，经过机械脱水后含水率仍然较高，达80％左右，高含水率不仅使污泥的体积居高不下，而且使污泥的力学性质比较差，严重限制了其处理处置的效率。因此，通过降低含水率来减小污泥体积，及增加脱水后污泥的力学性质，进而降低后端处置技术难度及处理费用已经成为污泥处理处置的核心问题。将污泥的前期脱水和后期处置相结合，寻找经济高效的处置方式是目前解决污泥处置难题的关键。
国际上对于污泥一般采用焚烧、填埋、堆肥、固化等方法进行处理，但考虑到我国目前的环境及经济水平尚不能承受焚烧技术的广泛使用，又由于工业污水与生活污水的混合收集造成污泥中普遍存在重金属而使得堆肥技术难以应用。填埋技术因为污泥含水率过高、强度极低也存在种种问题。
根据我国污泥处理处置现状，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岩土工程材料或作为填埋处置的预处理手段，是符合我国国情的后端处置技术之一。采用固化技术处理污泥，可以降低污泥的含水率，提高污泥的强度，且稳定污泥中的有毒有害物质。
目前国内对于污泥的固化主要以水泥和石灰这两类无机固化剂为主，再添加一些辅助固化材料，如粉煤灰、矿渣等。然而，污泥由于高含水率、高有机物含量及富含重金属等因素会阻碍水泥、石灰水化产物的形成，从而极大制约水泥、石灰的固化/稳定化效果，使得固化体的抗压强度低于填埋要求。根本原因是污泥中有机质含量高，无机固体颗粒成分少，无法为水泥水化产物构建有效的骨架。
为了能提高污泥前期的脱水效率，文献[1](王鹏，唐朝生，孙凯强等.纤维加筋市政污泥固结特性试验研究.工程地质学报,2015,23(4):687-694.)提出在污泥中加入聚丙烯短丝纤维，以增强污泥的渗透性，取得了一定的效果。但该文献中只对聚丙烯短丝纤维加筋污泥在固结过程中的脱水特性进行了初步研究，对污泥脱水后的力学性质没有进行后续的研究，且纤维加筋是一种物理作用方式，无法对污泥中的有毒有害物质进行固化/稳定化处理。此外，仅仅经过机械脱水后的污泥仍然具有较高的含水率，纤维加筋的力学效果不能得到有效发挥。还必须强调的是，纤维加筋的力学效果受许多因素的影响，如纤维种类、掺量、长度、直径和被加筋对象的物理性质等，涉及非常复杂的科学问题，需要开展大量研究工作对相关技术方法和原理进行筛选、优化。而文献[1]的研究内容过于简单，也未针对上述关键力学性质问题、选材问题和后续固化工艺问题提出具有实质参考价值的信息。因此，单独采用现有技术和方法并不能达到同时提高污泥前期脱水效率和后期力学强度的目的，无法满足一般资源化利用要求。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有技术中污泥机械脱水效率低及后期固化/稳定化后固化体力学性质差等问题，提供了一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法；本发明采用人工合成波形纤维或自然植物纤维作为加筋材料，由于波形纤维特殊的波形结构，其与被加筋体界面之间的接触特征和微观力学作用特征得到改善，能进一步提高污泥的机械脱水效率，且对于后期强度的效果也明显好于现有技术中采用直线形纤维的技术方案；而与人工合成纤维不同的是，自然植物纤维具有较好的降解性，来源广泛，成本低廉，在污泥中掺入自然植物纤维在改善污泥机械脱水效率及改善污泥力学性质的同时，还能实现废物利用，具有很好的经济效益。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，其步骤为：
步骤一、将一定量的纤维与污泥充分搅拌，使纤维在污泥中均匀分散，然后进行机械脱水处理；
步骤二、在脱水后的纤维加筋污泥中再加入一定量的添加材料和固化材料，充分搅拌后养护。
更进一步地，步骤一中使用的纤维为人工合成波形纤维或者自然植物纤维中的一种。
更进一步地，所述的人工合成波形纤维原材料为聚丙烯、聚乙烯或尼龙，该材料类型纤维具有强度高、分散性好、化学稳定性强等优点。
更进一步地，所述的自然植物纤维为废弃的剑麻纤维、椰子纤维、棕榈纤维或甘蔗渣，该类型纤维强度高、无污染、易降解，作为工业废料，其来源广泛，且对它们的利用实现了变废为宝。
更进一步地，步骤一中纤维的掺量占污泥重量的0.05％-0.8％；当纤维掺量少于0.05％时，由于纤维数量有限，无法在污泥中相互搭接成网，其加筋效果提升不明显，当掺量大于0.8％时，过多的纤维会在污泥中成团，难以分散，加筋效果反而变差。基于大量试验分析，本发明提出的最优掺量为0.2％。
更进一步地，所述的人工合成波形纤维的长度为30-60mm，直径为0.8-1.2mm，波高为0.2-0.3mm，波长为3.5-4.5mm。在该结构参数下的纤维/污泥界面作用力能得到有效发挥。当纤维长度小于30mm时，由于波浪周期少导致有效加筋长度过短，加筋效果不明显，当纤维长度大于80mm时，相同掺量条件下分散在污泥中的纤维数量减小，且搅拌过程中难以分散均匀，不利于发挥纤维的加筋效果。当纤维直径小于0.8mm时，纤维在外力作用下波形结构易发生变形，加筋效果降低，而当纤维直径大于1.2mm时，相同掺量条件下分散在污泥中的纤维数量减小，也不利于发挥纤维的加筋效果。当纤维的波高介于0.2-0.3mm时，其与污泥界面间的咬合效果和力学传递效率能达到最佳。当波长小于3.5mm时，波形纤维的加工难度显著提高，对材料和工艺要求提高，成本增加，当波长大于4.5mm时，单位长度纤维上的有效波浪周期减小，加筋效果降低。上述结构参数是经过大量试验验证和优选最终确定的，增大或减小上述结构参数均会削弱纤维加筋污泥的综合性能。
更进一步地，所述的自然植物纤维长度为40-100mm。
更进一步地，步骤二所述的添加材料为黏性土和石英砂，黏性土中砂含量小于10％，粉粒含量小于70％，黏粒含量大于30％。黏性土为风干粉末状态，粒径小于2mm。符合上述颗分参数范围的黏性土在自然界中分布较广，容易获取，且相对较高含量的黏粒对污泥中的重金属具有一定的吸附作用，能改善稳定化效果。石英砂粒径为0.5-2mm，为无水状态。固化材料为普通硅酸盐水泥。
更进一步地，步骤二中黏性土的用量为污泥重量的15％-30％，石英砂的用量为污泥重量的10％-20％，硅酸盐水泥的用量为污泥重量的15％-25％。
更进一步地，步骤二中的养护时间为7-28天。
更进一步地，步骤一中将纤维掺入污泥时，先将纤维等分成多份，每次将一小份纤维均匀撒在污泥表面，然后采用电动搅拌器充分搅拌，使纤维在污泥中均匀分散，待所有纤维加入后，再对污泥进行机械脱水处理。
更进一步地，步骤二中添加材料先于固化材料加入污泥中，添加材料石英砂先于黏性土加入污泥中；添加材料在加入前先等分成多份，每次将一小份添加材料撒在污泥表面，然后采用电动搅拌器充分搅拌，使添加材料在污泥中均匀分散，待所有添加材料加入后，再一次性加入固化材料，采用电动搅拌器充分搅拌，使固化材料在污泥中均匀分散。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，在污泥中加入纤维，使污泥的渗透系数显著增加，从而改善污泥机械脱水效率，在同等荷载条件下使污泥减容更多；
(2)本发明的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，存留在污泥中的纤维能显著提高污泥脱水后的力学性质，为水泥等材料固化/稳定化污泥提供了柔性骨架，显著增加了固化体的力学强度，且由于波形纤维具有特殊的波形结构，其加筋效果比一般直线形纤维得到极大提升；
(3)本发明的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，在污泥中掺入废弃的自然植物纤维，在改善污泥脱水和固化效果的同时，实现了废物利用；此外，这类植物纤维能够自动降解，绿色环保，经济适用；
(4)本发明的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，在污泥中掺入添加材料黏性土和石英砂，能提高污泥中无机结合料的含量，改善水泥的固化效果；黏性土中含有的黏土矿物对污泥中的重金属具有一定吸附作用，改善污泥中污染物的稳定化效果；石英砂能进一步改善纤维和污泥界面间的摩擦作用和力学传递效率，进一步提升纤维的加筋效果和加筋污泥的力学强度；
(5)本发明的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，技术工艺简单，施工方便，成本较低，具有较好的应用前景。
附图说明
图1为在100kPa固结压力下，本发明中人工合成波形纤维和自然植物纤维相对于人工合成直线形短丝纤维加筋污泥压缩量随纤维掺量的变化图；
图2为在100kPa固结压力下，本发明中人工合成波形纤维和自然植物纤维相对于人工合成直线形短丝纤维加筋污泥排水固结后剪切强度随纤维掺量的变化图；
图3为本发明中污泥：水泥：黏性土：石英砂的质量比为10：2：3：1的条件下，人工合成波形纤维和自然植物纤维相对于人工合成直线形短丝纤维加筋污泥固化28天后无侧限抗压强度随纤维掺量的变化图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
本发明的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，采用纤维作为污泥加筋材料。发明人指出：纤维主要分为人工合成纤维和自然植物纤维两大类，前者包括玻璃纤维、石棉纤维、钢纤维、碳纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维和尼龙纤维等，后者包括剑麻纤维、椰子纤维、棕榈纤维或者甘蔗渣等。纤维在形态方面还分为直线形纤维和波形纤维。纤维材料的选取对本发明具有极其重要的意义，应遵循以下原则：
(1)在化学性能方面，纤维必须无毒无害，不对环境造成污染，且在复杂的环境中具有较好的化学稳定性；
(2)物理性能方面，纤维必须具有较强的分散性和力学性能，容易与污泥拌合均匀；
(3)在经济可行性方面，纤维成本较低，简单易得，且施工工艺简单。
基于此，本发明选取人工合成波形纤维和自然植物纤维作为加筋材料，其中人工合成波形纤维的原材料为聚丙烯、聚乙烯或尼龙，自然植物纤维包括剑麻纤维、椰子纤维、棕榈纤维或甘蔗渣。
发明人指出：目前市场上存在的纤维主要是直线形，工程中应用的加筋纤维也都是直线形。波形纤维由于具有特殊的波浪形结构和波形参数，需要特殊的设计和加工制作工艺，其成形过程比传统直线形纤维要复杂得多。由于波形纤维特殊的波形结构，其与被加筋体界面之间的接触特征和微观力学作用特征得到改善，能进一步提高污泥的机械脱水效率，且对于后期强度的效果也明显好于现有技术中采用直线形纤维的技术方案。同时，采用波形纤维加筋技术其工程成本却并未增加，因此大大提升了其市场竞争力。与人工合成纤维不同的是，自然植物纤维具有较好的降解性，来源广泛，成本低廉，在污泥中掺入自然植物纤维在改善污泥机械脱水效率及改善污泥力学性质的同时，还能实现废物利用，具有很好的经济效益。尤其对于一些短期或者临时性的污泥处理与处置，自然植物纤维具有显著的优势。
对于添加材料，本发明采用的是黏性土和石英砂，目的是增加污泥中无机物含量，在污泥固化体中能够充当骨架作用。黏性土可根据粒径要求就地取材，风干粉碎，并过筛处理。石英砂可采用一般河沙，并过筛处理。黏性土和石英砂相对于一般的粉煤灰及矿渣来源更广，简单易得，成本更低。除了能改善固化效果，黏性土中的黏粒对污泥中的重金属还具有一定的吸附作用，进一步改善污泥的稳定化效果，石英砂由于硬度高和多棱角，能进一步改善纤维和污泥界面的力学作用特性和加筋污泥的强度。
在选取被加筋污泥时，对污泥种类无明确要求，来自污水处理厂、自来水厂、河湖清淤等一般市政污泥均可采用纤维加筋处理。
实施例1
结合附图，本实施例的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，选取人工合成聚丙烯波形纤维为代表性加筋材料，选取南京市内河道污泥为代表性被加筋污泥。波形纤维长度为30mm，直径为0.8mm，波高为0.2mm，波长为3.5mm，抗拉强度为540MPa，弹性模量为5650MPa，断裂伸长率为18％，耐酸碱性和分散性极好。污泥的比重为2.48，初始含水率为78％。
本实施例采取以下步骤进行制样：
(1)称取500g污泥，计算所需纤维掺量；所需纤维掺量占污泥重量的0.05％，则所需纤维为0.25g，将称量好的纤维均分为5份，每份0.05g，依次将每份纤维均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有纤维都均匀地分散在污泥中，然后在100kPa压力下对污泥进行机械压缩脱水处理，直到变形稳定。
(2)再称取所需的黏性土、石英砂及普通硅酸盐水泥质量，如所需黏性土掺量为15％，石英砂掺量为10％，水泥掺量为15％，则所需黏性土为75g，石英砂为50g，水泥为75g，将称量好的黏性土和石英砂都均分为5份，每份黏性土为15g，每份石英砂为10g，依次将每份石英砂均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有石英砂都均匀地分散在污泥中，然后依次将每份黏性土均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有黏性土都均匀地分散在污泥中，最后将水泥一次性加入污泥中并充分搅拌均匀，养护7天。
实施例2
本实施例的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，选取人工合成聚丙烯波形纤维为代表性加筋材料，选取一般市政污泥为代表性被加筋污泥。波形纤维长度为60mm，直径为1.2mm，波高为0.3mm，波长为4.5mm，抗拉强度为540MPa，弹性模量为5650MPa，断裂伸长率为18％，耐酸碱性和分散性极好。一般市政污泥的初始含水率为80％。
本实施例采取以下步骤进行制样：
(1)称取500g污泥，计算所需纤维掺量；所需纤维掺量为0.8％，则所需纤维为4g，将称量好的纤维均分为10份，每份0.4g，依次将每份纤维均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有纤维都均匀地分散在污泥中，然后在100kPa压力下对污泥进行机械压缩脱水处理，直到变形稳定。
(2)再称取所需的黏性土、石英砂及水泥质量，如所需黏性土掺量为30％，石英砂掺量为20％，水泥掺量为25％，则所需黏性土为150g，石英砂为100g，水泥为125g，将称量好的黏性土和石英砂都均分为10份，每份黏性土为15g，每份石英砂为10g，依次将每份石英砂均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有石英砂都均匀地分散在污泥中，然后依次将每份黏性土均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有黏性土都均匀地分散在污泥中，最后将水泥一次性加入污泥中并充分搅拌均匀，养护28天。
实施例3
本实施例一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，选取人工合成聚丙烯波形纤维为代表性加筋材料，选取一般市政污泥为代表性被加筋污泥。波形纤维长度为40mm，直径为1.0mm，波高为0.25mm，波长为4.0mm，抗拉强度为540MPa，弹性模量为5650MPa，断裂伸长率为18％，耐酸碱性和分散性极好。一般市政污泥的初始含水率为80％。
本实施例采取以下步骤进行制样：
(1)称取500g污泥，计算所需纤维掺量；所需纤维掺量为0.1％，则所需纤维为0.5g，将称量好的纤维均分为5份，每份0.1g，依次将每份纤维均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有纤维都均匀地分散在污泥中，然后在100kPa压力下对污泥进行机械压缩脱水处理，直到变形稳定。
(2)再称取所需的黏性土、石英砂及水泥质量，如所需黏性土掺量为20％，石英砂掺量为15％，水泥掺量为20％，则所需黏性土为100g，石英砂为75g，水泥为100g，将称量好的黏性土和石英砂都均分为10份，每份黏性土为10g，每份石英砂为7.5g，依次将每份石英砂均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有石英砂都均匀地分散在污泥中，然后依次将每份黏性土均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有黏性土都均匀地分散在污泥中，最后将水泥一次性加入污泥中并充分搅拌均匀，养护14天。
实施例4
本实施例选取剑麻纤维为代表性加筋材料，选取一般市政污泥为代表性被加筋污泥。剑麻纤维比重为1.26左右，密度为1.45g/cm3，长度为40mm，断裂伸长率为2.2％，空气中含水率在10％左右，吸水快，强度高，在水中的强度比干强增大15％左右。一般市政污泥的初始含水率为80％。
采取以下步骤进行制样：
(1)称取500g污泥，计算所需纤维掺量；所需纤维掺量为0.05％，则所需纤维为0.25g，将称量好的纤维均分为5份，每份0.05g，依次将每份纤维均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有纤维都均匀地分散在污泥中，然后在100kPa压力下对污泥进行机械压缩脱水处理，直到变形稳定。
(2)再称取所需的黏性土、石英砂及水泥质量，如所需黏性土掺量为15％，石英砂掺量为10％，水泥掺量为15％，则所需黏性土为75g，石英砂为50g，水泥为75g，将称量好的黏性土和石英砂都均分为5份，每份黏性土为15g，每份石英砂为10g，依次将每份石英砂均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有石英砂都均匀地分散在污泥中，然后依次将每份黏性土均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有黏性土都均匀地分散在污泥中，最后将水泥一次性加入污泥中并充分搅拌均匀，养护7天。
实施例5
本实施例选取剑麻纤维为代表性加筋材料，选取一般市政污泥为代表性被加筋污泥。剑麻纤维比重为1.26左右，密度为1.45g/cm3，长度为100mm，断裂伸长率为2.2％，空气中含水率在10％左右，吸水快，强度高，在水中的强度比干强增大15％左右。一般市政污泥的初始含水率为80％。
采取以下步骤进行制样：
(1)称取500g污泥，计算所需纤维掺量；所需纤维掺量为0.8％，则所需纤维为4g，将称量好的纤维均分为10份，每份0.4g，依次将每份纤维均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有纤维都均匀地分散在污泥中，然后在100kPa压力下对污泥进行机械压缩脱水处理，直到变形稳定。
(2)再称取所需的黏性土、石英砂及水泥质量，如所需黏性土掺量为30％，石英砂掺量为20％，水泥掺量为25％，则所需黏性土为150g，石英砂为100g，水泥为125g，将称量好的黏性土和石英砂都均分为10份，每份黏性土为15g，每份石英砂为10g，依次将每份石英砂均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有石英砂都均匀地分散在污泥中，然后依次将每份黏性土均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有黏性土都均匀地分散在污泥中，最后将水泥一次性加入污泥中并充分搅拌均匀，养护28天。
实施例6
本实施例选取剑麻纤维为代表性加筋材料，选取一般市政污泥为代表性被加筋污泥。剑麻纤维比重为1.26左右，密度为1.45g/cm3，长度为80mm，断裂伸长率为2.2％，空气中含水率在10％左右，吸水快，强度高，在水中的强度比干强增大15％左右。一般市政污泥的初始含水率为80％。
采取以下步骤进行制样：
(1)称取500g污泥，计算所需纤维掺量；所需纤维掺量为0.1％，则所需纤维为0.5g，将称量好的纤维均分为5份，每份0.1g，依次将每份纤维均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有纤维都均匀地分散在污泥中，然后在100kPa压力下对污泥进行机械压缩脱水处理，直到变形稳定。
(2)再称取所需的黏性土、石英砂及水泥质量，如所需黏性土掺量为20％，石英砂掺量为15％，水泥掺量为20％，则所需黏性土为100g，石英砂为75g，水泥为100g，将称量好的黏性土和石英砂都均分为10份，每份黏性土为10g，每份石英砂为7.5g，依次将每份石英砂均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有石英砂都均匀地分散在污泥中，然后依次将每份黏性土均匀撒到污泥表面并搅拌均匀，直到所有黏性土都均匀地分散在污泥中，最后将水泥一次性加入污泥中并充分搅拌均匀，养护14天。
根据土工试验标准及测试方法，对本发明人工合成波形纤维和自然植物纤维相对于人工合成直线形短丝纤维加筋污泥进行一维压缩固结试验(固结压力为100kPa)，得出图1(图1所示的最终压缩量即代表机械脱水效率，压缩量越大，说明机械排水效果越好)的结果：纤维的掺入能够增加污泥的压缩量，显著改善污泥的机械脱水效率和固结效果，从图1中可以看出波形纤维和剑麻纤维对其压缩量的影响明显高于直线形短丝纤维，且剑麻纤维的效果最好。对机械脱水后的纤维加筋污泥进一步开展直剪试验，得出图2的结果：发现纤维的加入明显提高了污泥的抗剪强度，力学性质得到改善，掺入波形纤维和剑麻纤维的污泥抗剪强度也明显强于直线形短丝纤维，且在0.8％纤维掺量时，掺入波形纤维的污泥的抗剪强度是掺入直线形短丝纤维的污泥强度的1.5倍。其次，对本发明人工合成波形纤维和自然植物纤维相对于人工合成直线形短丝纤维加筋污泥与黏性土、石英砂及水泥混合养护28天后的固化体进行无侧限抗压强度试验，得出的试验结果如图3，从图3中可以发现，在纤维掺量等其它条件一样时，掺入波形纤维和剑麻纤维的污泥的无侧限抗压强度明显强于直线形短丝纤，且波形纤维的加筋效果最好。
实施例7
本实施例的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，基本同实施例1，其不同之处在于：本实施例选取人工合成聚乙烯波形纤维为代表性加筋材料。
实施例8
本实施例的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，基本同实施例2，其不同之处在于：本实施例选取人工合成尼龙波形纤维为代表性加筋材料。
实施例9
本实施例的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，基本同实施例4，其不同之处在于：本实施例选取废弃的甘蔗渣为代表性加筋材料。
实施例10
本实施例的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，基本同实施例4，其不同之处在于：本实施例选取废弃的椰子纤维为代表性加筋材料。
实施例11
本实施例的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，基本同实施例4，其不同之处在于：本实施例选取废弃的棕榈纤维为代表性加筋材料。
实施例1～11所述的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，在污泥中加入人工合成波形纤维和自然植物纤维，使污泥的渗透系数显著增加，从而改善污泥机械脱水效率，在同等荷载条件下使污泥减容更多，存留在污泥中的纤维能显著提高污泥脱水后的力学性质，为水泥等材料固化/稳定化污泥提供了柔性骨架，显著增加了固化体的力学强度。在污泥中加入黏性土和石英砂添加材料，能提高污泥中无机结合料的含量，改善水泥的固化效果。此外，黏性土中含有的黏土矿物对污泥中的重金属具有一定吸附作用，改善污泥中污染物的稳定化效果。石英砂能进一步改善纤维和污泥界面间的力学作用方式和传递效率，提升纤维的加筋效果。通过对比，本发明采用的人工合成波形纤维和自然植物纤维加筋对污泥的处理效果比一般直线形短丝纤维的处理效果更佳，且技术工艺简单，施工方便，成本较低，具有较好的应用前景。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，其步骤为：
步骤一、将一定量的纤维与污泥充分搅拌，使纤维在污泥中均匀分散，然后进行机械脱水处理；使用的纤维为人工合成波形纤维或者自然植物纤维中的一种，所述的人工合成波形纤维原材料为聚丙烯、聚乙烯或尼龙；所述的自然植物纤维为剑麻纤维、椰子纤维、棕榈纤维或甘蔗渣；纤维的掺量占污泥重量的0.05％-0.8％；所述的人工合成波形纤维的长度为30-60mm，直径为0.8-1.2mm，波高为0.2-0.3mm，波长为3.5-4.5mm；
步骤二、在脱水后的纤维加筋污泥中再加入一定量的添加材料和固化材料，充分搅拌后养护；所述的添加材料为黏性土和石英砂，固化材料为普通硅酸盐水泥。
2.根据权利要求1所述的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，其特征在于：步骤二中黏性土的用量为污泥重量的15％-30％，石英砂的用量为污泥重量的10％-20％，硅酸盐水泥的用量为污泥重量的15％-25％。
3.根据权利要求2所述的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，其特征在于：步骤一中将纤维掺入污泥时，先将纤维等分成多份，每次将一小份纤维均匀撒在污泥表面，然后采用电动搅拌器充分搅拌，使纤维在污泥中均匀分散，待所有纤维加入后，再对污泥进行机械脱水处理。
4.根据权利要求3所述的一种纤维物理加筋和化学固化共同作用的污泥处理方法，其特征在于：步骤二中添加材料先于固化材料加入污泥中，添加材料石英砂先于黏性土加入污泥中；添加材料在加入前先等分成多份，每次将一小份添加材料撒在污泥表面，然后采用电动搅拌器充分搅拌，使添加材料在污泥中均匀分散，待所有添加材料加入后，再一次性加入固化材料，采用电动搅拌器充分搅拌，使固化材料在污泥中均匀分散。
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