【摘 要】
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随着工业化和城市化进程的不断推进,大量未处理及处理后的污废水和雨水排入城市水体,使其水质受到强烈冲击,水体返黑返臭的问题突出。底泥是黑臭水体的重要内源污染,目前多对底泥进行疏浚并加以异位处理。本文设计并验证了一套超声-生物联合法,用以异位处理城市河道黑臭水体疏浚底泥,并资源化利用其制备免烧砖的工艺流程,为城市河道黑臭底泥资源化提供了新的思路。基于免烧砖制备的原料要求,首先探究了超声破解对黑臭底泥的
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随着工业化和城市化进程的不断推进,大量未处理及处理后的污废水和雨水排入城市水体,使其水质受到强烈冲击,水体返黑返臭的问题突出。底泥是黑臭水体的重要内源污染,目前多对底泥进行疏浚并加以异位处理。本文设计并验证了一套超声-生物联合法,用以异位处理城市河道黑臭水体疏浚底泥,并资源化利用其制备免烧砖的工艺流程,为城市河道黑臭底泥资源化提供了新的思路。基于免烧砖制备的原料要求,首先探究了超声破解对黑臭底泥的处理效果。当超声频率为40k Hz、超声时间为40s时,底泥有机质含量、含水率和比阻分别从10.06%、60.18%和3.22×10~9s~2/g降至9.52%、47.44%和1.07×10~9s~2/g。其次,通过单一微生物制剂的处理效果对比,筛选得到枯草芽孢杆菌菌剂和中性蛋白酶利于降低底泥含水率,硝化菌剂和纤维素酶适于降低底泥有机质含量和比阻。采用正交试验优化生物处理条件和复配组合,确定了在环境温度25℃、搅拌次数50次/天、中性蛋白酶和硝化菌剂复配质量比为10:1、复合微生物制剂投加总量为2.2g/L的条件下,7天后底泥有机质含量、含水率和比阻大幅降至3.43%、24.86%和1.96×10~7S~2/g,处理效果远好于传统絮凝剂PAC和PAM,且能耗更低,满足《非烧结淤泥砖》和《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》（GB/T25031-2010）中对制备免烧砖泥质的要求。以超声-生物法联合处理后的底泥为原料,辅以胶凝材料和固结剂,制备免烧砖。工艺流程包括底泥粉碎、原料混合搅拌、压制成型、高温恒湿养护（3h）、常温养护（21d）等步骤,制备的免烧砖砖体抗压强度和抗折强度可达16.4MPa和3.5MPa,满足GB26541-2011《蒸压粉煤灰多孔砖》中MU15级标准。同时,免烧砖尺寸偏差、外观质量、抗压强度、抗折强度、吸水性和抗盐冻性等物理性能均满足标准中的相关要求。通过SEM和接触角测试可知,免烧砖砖体内部结构致密,截面多为聚团物质;水泥、生石灰等物料水化作用比较充分。经核算,超声-生物联合处理底泥的成本约0.04元/块,制砖电耗约0.14度/块,低于传统烧结红砖约0.2度/块的耗电量,合计成本约0.18元/块,低于传统粘土免烧砖0.30元/块的制备成本。以年产5000万块规模计,本工艺将节约300万度电,相当于节省1.08×10~6吨标煤,同时减少了约280万吨CO2和6.4万吨SO2的排放,具有显著的经济、环境和社会效益。
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