研究背景

 污泥是在污水处理过程中，水中的固化物、漂浮物在絮凝剂的作用下，缓慢沉淀堆积形成的高含水率，高有机物，渗透性能差的，低强度，高污染的特殊土体。污泥的组成成分复杂，主要由有机物，和少量的无机颗粒构成，并且夹杂着大量的微生物，病原体，重金属等有机污染物。因此，不对污泥进行妥善处理，会对环境造成二次污染，进而发展为更为严峻的社会环境灾害。

图1 污泥引发灾害

 污泥的规范处置方式主要包括填埋处置、焚烧处理、土地利用等，以达到减量化、稳定化、无害化、资源化的最终目的。以上三大常用的处理方法都具有局限性，因此，开展围绕固化/稳定化技术，以达到改善力学性质，稳定污染物，抑制微生物的作用。

研究进展

（1）建立污泥骨架，强化污泥力学性能。针对污泥含水率高，无机物质含量低，力学性能极差的特点，使用水泥作为污泥的固化材料。由于水泥是胶凝材料，本身是无法提供骨架，对污泥固化的效果有限。从效果和经济的角度，选用膨润土作为构建污泥骨架的材料，以减少水泥的用量和提高固化污泥的强度。

（2）固化污泥在不同掺料和不同养护龄期条件下的强度研究。将膨润土和水泥按照配比表掺入污泥，在恒温恒湿养护箱中养护至相同时间，通过无侧限抗压强度试验和快速直剪试验，获得掺入比和固化污泥强度的关系，进而建立掺料量和固化污泥强度模型，寻找最好配比；保证污泥中的将膨润土和水泥掺入比不变，在恒温恒湿养护箱中养护至不同时间，通过无侧限抗压强度试验和快速直剪试验，建立养护龄期和固化污泥强度的关系；污泥在不同的掺入比和养护龄期下强度时不同的，为了获得最优方案，建立多因素优化模型，获得最佳的水泥和膨润土的掺入比养护到适宜的龄期，以减少掺料用量和优化施工时间。

（3）水泥和膨润土对重金属固化效果研究。对同一养护时间下的不同掺料比的土样进行毒性浸出试验和孔隙水化学成分分析，选比高效高性能低成本的配比；对同一掺料比在不同养护龄期下的土样进行毒性浸出试验和孔隙水成分分析，选比固化效果强耗时短的龄期。

（4）固化污泥的固化机理。强度试样后的土样进行含水率试验，通过龄期和含水率变化关系，建立含水率和强度模型，预测在污泥固化过程中水份的变化方式，探究污泥固化机理。采用SEM扫描电镜对固化污泥试验，观测水泥水化过程中固化污泥表面变化，分析污泥固化程度。利用GIS软件对SEM扫描电镜图像进行分析。基于GIS软件可以对固化污泥SEM图像进行三维孔隙分析，并定量计算三维孔隙率。