随着基础设施建设的迅猛发展,产生大量高含水率污泥,亟需高效的资源化处理策略。一项最新研究提出絮凝 - 固化 - 真空预压(FSVP)组合工艺,旨在提升污泥脱水效率并增强固化体强度,以满足后续机械施工需求。该研究利用响应面法优化复合固化剂配方,确定最佳组成为53%水泥、32%稻壳灰和15%水玻璃,有效降低了水泥用量并增强了固化效果。
真空预压技术虽成本低、操作简单,但在处理细颗粒污泥时易发生膜堵塞,且仅能去除自由水,难以有效提取结合水,导致固结效果不佳。为此,研究者引入絮凝剂将细颗粒聚集成大絮体,并发现聚合氯化铝与阴离子聚丙烯酰胺的复配使用效果最佳,能显著增加微孔含量(孔径集中在0.01微米)并提高土体密实度。然而,仅靠絮凝无法达到工程所需的承载力,必须配合固化剂使用。
稻壳灰作为生物质发电的副产物,富含活性二氧化硅,具有火山灰活性,是替代部分水泥的理想材料。研究团队通过实验验证,复合固化剂能诱导水化与火山灰反应,填充大孔隙并生成C-S-H凝胶,从而大幅提升土体强度。测试数据显示,采用优化配方后,7天时铲式剪切强度达58 kPa,无侧限抗压强度达365 kPa;28天时抗压强度进一步增至586 kPa,充分证明了该技术的可行性。
实验对比表明,经pH调节及絮凝剂处理后的污泥组(M3组)排水量较对照组提升近60%,表面沉降速率最快。而直接添加固化剂的组别虽然早期强度发展快、沉降迅速稳定,但排水总量反而下降。这揭示了在FSVP工艺中,絮凝与真空预压的协同作用对于快速排水至关重要,而固化剂则主要承担后期强度构建的任务,两者需合理配比以平衡脱水与固结需求。
对于中国环保与基建行业而言,该研究提供的稻壳灰替代水泥方案不仅降低了处理成本,更契合了“以废治废”的循环经济理念,为国内高含水率污泥的规模化工程处置提供了极具参考价值的技术路径。
