摘要：氧化剂和活化剂投加量等因素对污泥中TPH去除效果的影响，结果表明，碱活化PS体系中，随着CaO投加量增加，TPH去除率相应增加，但CaO过量后TPH去除率增加幅度反而降低；随着PS投加量增加，TPH去除率呈现先上升后下降趋势，表明存在着最佳药剂投加量，药剂过多或过少均不利于TPH氧化降解。
1.前言
污泥主要是指污水处理过程所产生的固体沉淀物质，根据其来源可分为市政污泥和工业污泥。其中，工业污泥主要包括造纸污泥、炼钢炼铁污泥、电镀污泥、印染污泥、油田与炼厂含油污泥等。随着我国城市化和工业化进程不断加快，市政污水污泥和工业污水污泥也在迅速增加。由于我国污水处理厂长期以来一直存在着“重水轻泥”倾向，导致90%以上污水处理厂没有配套污泥处理设施，产生的污泥一般直接进行干化焚烧、填埋或废弃等处理，其中10%污泥采用干化焚烧、6%污泥进行填埋、1%污泥用于堆肥，还存在83%的未妥善处置污泥。这些未妥善处置污泥中含有大量的病原菌、寄生虫（卵）、重金属（铜、锌、铬、汞)以及持久性有机物（多环芳烃、总石油烃等）等有毒有害物质，若不进行合理处理处置，将对人类健康和生态环境造成极大危害。
2.造纸污泥灰
纸浆和造纸厂生产大量的残留废物流;纸浆生产和造纸厂操作产生的固体废物是潮湿的，并含有一些可燃部分，包括有机木材或可回收能量的回收纸纤维（因此可作为回收燃料燃烧），但也含有氯化有机物，大量灰烬以方解石和高岭石粘土的形式，以及微量的重金属。在700-800°C下造纸污泥的燃烧可以产生高含量的高活性硅铝酸盐组分，类似偏高岭土，它具有良好的火山灰特性，并且可以被有效地碱激活。然而，当使用这些材料进行碱活化时，重要的是要知道造纸污泥灰的组成，因为全世界范围内的造纸污泥灰分中存在非常广泛的组成范围，从主要是硅铝酸盐的自然材料，一直到一些主要含有方解石和非常少的铝硅酸盐材料，并且这在任何混合设计过程中都必须仔细考虑。
3.水处理产生的污泥灰
水库污泥主要来自集水区表层岩石组分，其在储集层底部积聚为松散的颗粒聚集体;这种材料定期从水库中移出，通常需要在垃圾填埋场进行处理。它主要由蒙脱石和蒙脱石粘土等组成。在一项研究中，油藏泥浆被粉碎，研磨并在850°C下煅烧6h。如图7所示，通过与不同的碱性水溶液，氢氧化钠和硅酸钠混合，使30％高炉矿渣和70％煅烧的储层泥浆粉末的混合物活化，导致抗压强度高达63MPa，如图7所示。江闯等人还从水处理残余物中产生了碱活化材料，这些残余物是在处理过程中从饮用水中去除的悬浮固体（主要是粘土）和用于去除的絮凝剂的组合。在900℃煅烧水处理残余物产生了富含活性钙的材料，其可以与基于飞灰的碱活化材料混合以提供改进的强度。
4.天然矿物质
张晓慧等人通过用氢氧化钠和碳酸钠热活化钠长石来合成碱活化材料。将以不同比例与NaOH或Na2CO3混合的阿尔卑斯粉末在850-1150℃的温度下加热，然后快速冷却至室温并粉碎，得到粉末，其为X射线无定形且高度反应性的。研磨粉末加水制成糊状样品，然后在25℃下固化。当钠长石在1000℃用50％NaOH煅烧时，鉴定主矿物为无序的沸石/长石型化合物，并且该硬化的糊状物在28天时显示出44.2MPa的抗压强度。由于在这样的条件下用于实现活化的非常高的碱含量，所以存在风化倾向，但是作为概念的证据，该工作证明可以从长石生产碱活化材料。
火山灰，这是罗马混凝土中使用的原始火山灰，也适用于碱激活;来自伊朗的浮石型灰烬作为碱激活粘合剂的前体与硅酸钠溶液结合显示了价值，尽管掺入少量铝酸钙水泥对于降低由于活性氧化铝含量低火山灰[116,117]。在一些不同的研究小组的研究中，喀麦隆的天然火山灰也被证明对生产致密和多孔的碱活化材料有价值。
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5.粘合剂系统
近的一篇出版物详细描述了低钙和高钙碱活化材料，而参考文献的第8章总结了以前关于混合碱激活水泥的出版物。用补充材料代替波特兰水泥通常会导致凝固时间长和早期强度降低，但添加额外的碱源以加速反应可以产生有用的混合水泥。碱可以通过使用强碱性溶液而不是混合水来提供，或者作为固体或溶解的Na/K化合物供应，该化合物可以与PC熟料反应以便原位产生碱性。以下段落主要描述混合碱活化水泥的最新进展。根据反应条件，颗粒形状，矿物学和颗粒度测定的结果，混合碱性水泥中粉煤灰的反应速度比没有添加碱时快得多。飞灰的反应性随着玻璃体含量的增加[121]和粒径的减小以及由活化剂产生的碱度增加而增加。加西亚洛代罗等分析了用不同碱度溶液活化的混合水泥，并发现虽然碱性活化剂的类型影响反应动力学和次生反应产物（特别是碳酸盐）的形成，但它似乎没有任何实质性影响主要胶凝凝胶的性质形成。热力学稳定的大多数产品是一种水凝胶的混合物，其形成对所用活化剂的不确定性;然而，这些凝胶的比例将受到活化剂类型的显着影响。虽然高度浓缩的碱促进了飞灰的反应和（N，C）-A-S-H型凝胶的沉淀，但使用中等碱度的活化剂有利于形成C-A-S-H型凝胶[124]。表明，Na2SO4与煅烧粘土，白色波特兰水泥和石灰石的组合导致比例不同，C-A-S-H和N-A-S-H相的混合物，这取决于混合设计。
吴昊等人根据介质的pH值（高于12-13）和参与水合反应的离子种类，提供了铝酸钙和硅酸钙不同水合机理的证据。Na2SO4或Na2CO3的存在通过有利于碳酸铝（来自Na2CO3）或硫铝酸盐（来自Na2SO4）形成来改善合成铝酸三钙的机械强度发展。碳酸铝形成比立方和六方水合物的沉淀更受欢迎。Na2SO4刺激形成U相，其形态类似于单硫代铝酸钙，通过使材料致密化而促进基质中的强度发展。用8MNaOH溶液水合C3S和C2S有利于氢氧化钙的沉淀，导致更快的水合作用和更高的C3S和C2S反应程度，但特别是后者。鉴于正常水合作用下C2S的初始活性较低，这一发现对可能创建一个新的贝利特水门汀系列产生了影响。还有人表示非水力多晶型γ-C2S可以被碱激活，这为C2S基水泥的发展提供了更大的空间。
张亚娇等人也表明使用固体Na2CO3和K2CO3作为活化剂以由20％熟料+40％高炉矿渣+40％偏高岭土的混合物获得混合水泥。从商业的角度来看，固体碳酸盐活化剂的使用是非常有吸引力的，因为与水性硅酸盐或氢氧化物溶液相比，它们获得成本更低，并且处理起来更难。用5％的Na2CO3作为活化剂获得最高的机械强度值，其产生（N，C）-A-S-H和C-A-S-Hcementiious凝胶作为主要反应产物的混合物，亚稳态单碳铝酸钙，后来演变成方解石或球霰石形式的碳酸钙。
张译之等人在来自铝酸钙水泥（CAC）的活性铝存在下将高炉矿渣或硅藻土与碱性活化剂结合。主要的反应产物是一种胶凝凝胶，其与结晶相如钙矾石，U相和硬脂酸盐一起沉淀。在中等碱性条件下，熔渣混合粘合剂反应生成C-（A）-S-H样凝胶，但在这种条件下硅藻土反应性证明非常低。高pH（高碱度）下矿渣和硅藻土的更高反应性有利于它们与CAC的相互作用。
6.结语
本文主要综述了目前在污泥污染领域应用的综述，论述了造纸污泥灰、水处理产生的污泥灰、天然矿物质、粘合剂系统等的研究进展，研究结果表明，氧化剂和活化剂的投加量对污泥有一定的去除效果，但是药剂添加量应当适量，存在一个最优投放量，这些成果可以为后人的研究提供一定的参考价值。
参考文献：
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［4］张亚娇，王蓉，宋晓光.总石油烃和多环芳烃污染土壤化学氧化修复小试研究［J］.工程勘察，2017（S2）：392-398.
［5］张译之，贾汉忠，汪立今.Fe2+活化过硫酸盐在石油污染土壤中修复实验研究［J］.岩石矿物学杂志，2017，36（6）：881-886.
论文作者:张新宇
论文发表刊物:《建筑实践》2019年10期
论文发表时间:2019/9/2
标签：污泥论文; 活化剂论文; 凝胶论文; 材料论文; 水泥论文; 碱性论文; 火山灰论文; 《建筑实践》2019年10期论文;