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污泥路用材料的研究与示范应用

[来源:【官网】中国绿色市政市容网][发布日期:21-05-05]

 污泥路用材料的研究与示范应用”研究项目于20119月立项,20135月完成,并于20137月通过了北京市科委的项目成果鉴定。该项目研究北京市市政工程研究院承担。项目研究成果获2014年度“全国市政行业市政工程科学技术奖”二等奖,其成果适用于市政道路工程建设

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干化污泥复合材料生产现场

    项目研究技术原理

    随着我国城市污水处理力度的加大,产生的污泥逐渐成为困扰城市发展的难题。为降低焚烧填埋造成的污染,污泥处理工艺也在逐渐多样化,但目前的处理工艺均以污泥的稳定化、减量化、无害化为目的,未实现资源化,处理后的污泥填埋、堆放仍将对城市土壤、环境产生一定影响。

    “污泥路用材料的研究与示范应用”研究项目是针对石灰干化工艺处理后的干化污泥产品进行资源化的技术研究。利用多种胶结材料、掺合料、固化剂对干化污泥进行固化,经配合比优化及污染物指标控制,配制的干化污泥复合材料可以满足二级及二级以下道路或城市次干路及以下等级道路路面底基层应用要求,固化后不会造成二次污染,建立可长期稳定、消纳处置污泥的技术和途径,实现了污泥的资源化,缓解了天然材料资源的匮乏。

    该项目研究采用的技术原理:通过充分利用石灰干化污泥活性组分的基础上,添加多种固化材料,按照道路路面基层材料的性能指标进行试验,通过性能指标控制优化配合比,同时进行固化材料浸出液的污染物指标控制。优选出适合路面基层用且不会造成二次污染的干化污泥复合材料。

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干化污泥复合材料试件断面

    关键技术及创新点

    该项目研究的关键技术如下。

    1) 石灰干化污泥的性能指标控制标准,包括:含水率、活性组分含量、絮凝物含量、颗粒分散情况等。

    2)控制干化污泥复合材料的性能指标、试验方法及控制标准。

    3)达到应用指标要求的配合比优化技术。

    4)污染物控制方法。

    5)结合经济性、稳定性和最大化利用的目标,确定石灰干化污泥的适宜掺量(经综合评定,干化污泥占复合材料的30%为宜)。

    6)探讨石灰干化污泥复合材料在生产、施工过程中的控制指标及控制标准,确保工程应用中的质量稳定性。编制技术指南指导生产、摊铺、碾压等工艺流程。

    该项目研究的创新点如下。

    1)对石灰干化污泥进行路用性能分析,成功配制可用于路面底基层的干化污泥复合材料,通过配合比优化以及性能指标参数测试,为石灰干化污泥在道路工程应用提供了技术支撑。

    2)利用扫描电镜,对干化污泥复合材料与常规二灰土进行微观结构观察,分析比较其微观结构的相似与不同。

    3)研究分析了干化污泥在道路工程路面底基层中使用的技术可行性,成功实施了干化污泥复合材料路用的示范工程。

    4)系统研究了路用干化污泥复合材料的制备技术,首次将石灰干化污泥灰应用于路面底基层结构中。并对其生产、施工、养护等工艺进行了系统研究。

    5)对干化污泥复合材料固化样品进行环保性分析:测定样品中重金属及其溶出物、细菌以及有机物等含量。使干化污泥复合材料中污染物得到有效控制。

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干化污泥复合材料基层试验段施工作业现场

    与国内外同类技术的比较

    经科技查新,目前国内外对于污泥在道路工程中的相关应用可见相关文献报道较少。国内文献:上海交通大学将粉煤灰加入淤泥,使淤泥固化,依托江苏231省道工程项目,系统分析了粉煤灰固化淤泥填筑路堤的施工技术。国外文献:1)采用汽车烤漆污泥作为沥青混合物中填料,研究了其可行性;2)将污水处理厂污泥和市政固体废物焚化炉底灰加工处理,压制成烧结砖,用于路面材料的工艺过程。与以上文献资料对比可见,石灰干化污泥用于路面底基层的技术研究及应用均没有先例。

    目前该课题的研究成果已经申报2项专利。其中一项项实用新型专利《底基层含有石灰干化污泥无机混合料的道路结构》已经授权,另一项发明专利《一种石灰干化污泥配制的无机混合料》已进入复审阶段。

    项目应用成果与效益

    目前,该项目成果已在实际工程中进行了试验性应用,采用干化污泥复合材料作为路面底基层的试验性道路工程总长度为1km。其中一段为北京房山区某县道道路工程,该试验路面层为5cm的沥青面层,基层分上基层和下基层,上基层采用18cm的二灰碎石,下基层采用18cm干化污泥复合材料;另一段试验路为方庄污水处理厂厂区道路,铺筑路长500m,该段路面层为水泥混凝土路面,底基层采用干化污泥铺筑。经施工验收,均满足工程应用要求,同时取得了良好的环境效益及经济效益。

    目前,我国城市市政道路工程施工中,基层材料中的级配碎石主要来源于天然石材。应用“污泥路用材料的研究与示范应用”项目技术进行石灰干化处理后的污泥复合材料中含有大量的石灰有效成分,将该有效成分充分利用,可在实现污泥的稳定化、减量化、无害化的基础上,进一步实现污泥的资源化利用,以替代传统的级配碎石基层材料。该项目技术的研发与应用,在实现污泥消纳无害化、资源化利用的同时,也保护了有限的天然石材资源,同时也可降低基层材料的生产成本,综合经济和社会效益显著,具有良好的推广应用价值。

    (北京市市政工程研究院 供稿)

    注:本文刊载于《市政技术》2016年第4期,第5、6页。

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