本發(fā)明涉及污泥處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法。

背景技術(shù)：

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，市政污泥的產(chǎn)量急劇增加，污泥產(chǎn)量的增加給生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的威脅，如何安全處理和處置污泥是維持城市可持續(xù)發(fā)展必須要解決的關(guān)鍵問題。由于污泥初始含水率極高(>95％)，經(jīng)過機(jī)械脫水后含水率仍然較高，達(dá)80％左右，高含水率不僅使污泥的體積居高不下，而且使污泥的力學(xué)性質(zhì)比較差，嚴(yán)重限制了其處理處置的效率。因此，通過降低含水率來減小污泥體積，及增加脫水后污泥的力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而降低后端處置技術(shù)難度及處理費用已經(jīng)成為污泥處理處置的核心問題。將污泥的前期脫水和后期處置相結(jié)合，尋找經(jīng)濟(jì)高效的處置方式是目前解決污泥處置難題的關(guān)鍵。

國際上對于污泥一般采用焚燒、填埋、堆肥、固化等方法進(jìn)行處理，但考慮到我國目前的環(huán)境及經(jīng)濟(jì)水平尚不能承受焚燒技術(shù)的廣泛使用，又由于工業(yè)污水與生活污水的混合收集造成污泥中普遍存在重金屬而使得堆肥技術(shù)難以應(yīng)用。填埋技術(shù)因為污泥含水率過高、強(qiáng)度極低也存在種種問題。

根據(jù)我國污泥處理處置現(xiàn)狀，從經(jīng)濟(jì)可行的角度出發(fā)，通過固化技術(shù)將污泥轉(zhuǎn)化為可以再生利用的巖土工程材料或作為填埋處置的預(yù)處理手段，是符合我國國情的后端處置技術(shù)之一。采用固化技術(shù)處理污泥，可以降低污泥的含水率，提高污泥的強(qiáng)度，且穩(wěn)定污泥中的有毒有害物質(zhì)。

目前國內(nèi)對于污泥的固化主要以水泥和石灰這兩類無機(jī)固化劑為主，再添加一些輔助固化材料，如粉煤灰、礦渣等。然而，污泥由于高含水率、高有機(jī)物含量及富含重金屬等因素會阻礙水泥、石灰水化產(chǎn)物的形成，從而極大制約水泥、石灰的固化/穩(wěn)定化效果，使得固化體的抗壓強(qiáng)度低于填埋要求。根本原因是污泥中有機(jī)質(zhì)含量高，無機(jī)固體顆粒成分少，無法為水泥水化產(chǎn)物構(gòu)建有效的骨架。

為了能提高污泥前期的脫水效率，文獻(xiàn)[1](王鵬，唐朝生，孫凱強(qiáng)等.纖維加筋市政污泥固結(jié)特性試驗研究.工程地質(zhì)學(xué)報,2015,23(4):687-694.)提出在污泥中加入聚丙烯短絲纖維，以增強(qiáng)污泥的滲透性，取得了一定的效果。但該文獻(xiàn)中只對聚丙烯短絲纖維加筋污泥在固結(jié)過程中的脫水特性進(jìn)行了初步研究，對污泥脫水后的力學(xué)性質(zhì)沒有進(jìn)行后續(xù)的研究，且纖維加筋是一種物理作用方式，無法對污泥中的有毒有害物質(zhì)進(jìn)行固化/穩(wěn)定化處理。此外，僅僅經(jīng)過機(jī)械脫水后的污泥仍然具有較高的含水率，纖維加筋的力學(xué)效果不能得到有效發(fā)揮。還必須強(qiáng)調(diào)的是，纖維加筋的力學(xué)效果受許多因素的影響，如纖維種類、摻量、長度、直徑和被加筋對象的物理性質(zhì)等，涉及非常復(fù)雜的科學(xué)問題，需要開展大量研究工作對相關(guān)技術(shù)方法和原理進(jìn)行篩選、優(yōu)化。而文獻(xiàn)[1]的研究內(nèi)容過于簡單，也未針對上述關(guān)鍵力學(xué)性質(zhì)問題、選材問題和后續(xù)固化工藝問題提出具有實質(zhì)參考價值的信息。因此，單獨采用現(xiàn)有技術(shù)和方法并不能達(dá)到同時提高污泥前期脫水效率和后期力學(xué)強(qiáng)度的目的，無法滿足一般資源化利用要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中污泥機(jī)械脫水效率低及后期固化/穩(wěn)定化后固化體力學(xué)性質(zhì)差等問題，提供了一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法；本發(fā)明采用人工合成波形纖維或自然植物纖維作為加筋材料，由于波形纖維特殊的波形結(jié)構(gòu)，其與被加筋體界面之間的接觸特征和微觀力學(xué)作用特征得到改善，能進(jìn)一步提高污泥的機(jī)械脫水效率，且對于后期強(qiáng)度的效果也明顯好于現(xiàn)有技術(shù)中采用直線形纖維的技術(shù)方案；而與人工合成纖維不同的是，自然植物纖維具有較好的降解性，來源廣泛，成本低廉，在污泥中摻入自然植物纖維在改善污泥機(jī)械脫水效率及改善污泥力學(xué)性質(zhì)的同時，還能實現(xiàn)廢物利用，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，其步驟為：

步驟一、將一定量的纖維與污泥充分?jǐn)嚢?，使纖維在污泥中均勻分散，然后進(jìn)行機(jī)械脫水處理；

步驟二、在脫水后的纖維加筋污泥中再加入一定量的添加材料和固化材料，充分?jǐn)嚢韬箴B(yǎng)護(hù)。

更進(jìn)一步地，步驟一中使用的纖維為人工合成波形纖維或者自然植物纖維中的一種。

更進(jìn)一步地，所述的人工合成波形纖維原材料為聚丙烯、聚乙烯或尼龍，該材料類型纖維具有強(qiáng)度高、分散性好、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點。

更進(jìn)一步地，所述的自然植物纖維為廢棄的劍麻纖維、椰子纖維、棕櫚纖維或甘蔗渣，該類型纖維強(qiáng)度高、無污染、易降解，作為工業(yè)廢料，其來源廣泛，且對它們的利用實現(xiàn)了變廢為寶。

更進(jìn)一步地，步驟一中纖維的摻量占污泥重量的0.05％-0.8％；當(dāng)纖維摻量少于0.05％時，由于纖維數(shù)量有限，無法在污泥中相互搭接成網(wǎng)，其加筋效果提升不明顯，當(dāng)摻量大于0.8％時，過多的纖維會在污泥中成團(tuán)，難以分散，加筋效果反而變差。基于大量試驗分析，本發(fā)明提出的最優(yōu)摻量為0.2％。

更進(jìn)一步地，所述的人工合成波形纖維的長度為30-60mm，直徑為0.8-1.2mm，波高為0.2-0.3mm，波長為3.5-4.5mm。在該結(jié)構(gòu)參數(shù)下的纖維/污泥界面作用力能得到有效發(fā)揮。當(dāng)纖維長度小于30mm時，由于波浪周期少導(dǎo)致有效加筋長度過短，加筋效果不明顯，當(dāng)纖維長度大于80mm時，相同摻量條件下分散在污泥中的纖維數(shù)量減小，且攪拌過程中難以分散均勻，不利于發(fā)揮纖維的加筋效果。當(dāng)纖維直徑小于0.8mm時，纖維在外力作用下波形結(jié)構(gòu)易發(fā)生變形，加筋效果降低，而當(dāng)纖維直徑大于1.2mm時，相同摻量條件下分散在污泥中的纖維數(shù)量減小，也不利于發(fā)揮纖維的加筋效果。當(dāng)纖維的波高介于0.2-0.3mm時，其與污泥界面間的咬合效果和力學(xué)傳遞效率能達(dá)到最佳。當(dāng)波長小于3.5mm時，波形纖維的加工難度顯著提高，對材料和工藝要求提高，成本增加，當(dāng)波長大于4.5mm時，單位長度纖維上的有效波浪周期減小，加筋效果降低。上述結(jié)構(gòu)參數(shù)是經(jīng)過大量試驗驗證和優(yōu)選最終確定的，增大或減小上述結(jié)構(gòu)參數(shù)均會削弱纖維加筋污泥的綜合性能。

更進(jìn)一步地，所述的自然植物纖維長度為40-100mm。

更進(jìn)一步地，步驟二所述的添加材料為黏性土和石英砂，黏性土中砂含量小于10％，粉粒含量小于70％，黏粒含量大于30％。黏性土為風(fēng)干粉末狀態(tài)，粒徑小于2mm。符合上述顆分參數(shù)范圍的黏性土在自然界中分布較廣，容易獲取，且相對較高含量的黏粒對污泥中的重金屬具有一定的吸附作用，能改善穩(wěn)定化效果。石英砂粒徑為0.5-2mm，為無水狀態(tài)。固化材料為普通硅酸鹽水泥。

更進(jìn)一步地，步驟二中黏性土的用量為污泥重量的15％-30％，石英砂的用量為污泥重量的10％-20％，硅酸鹽水泥的用量為污泥重量的15％-25％。

更進(jìn)一步地，步驟二中的養(yǎng)護(hù)時間為7-28天。

更進(jìn)一步地，步驟一中將纖維摻入污泥時，先將纖維等分成多份，每次將一小份纖維均勻撒在污泥表面，然后采用電動攪拌器充分?jǐn)嚢瑁估w維在污泥中均勻分散，待所有纖維加入后，再對污泥進(jìn)行機(jī)械脫水處理。

更進(jìn)一步地，步驟二中添加材料先于固化材料加入污泥中，添加材料石英砂先于黏性土加入污泥中；添加材料在加入前先等分成多份，每次將一小份添加材料撒在污泥表面，然后采用電動攪拌器充分?jǐn)嚢?，使添加材料在污泥中均勻分散，待所有添加材料加入后，再一次性加入固化材料，采用電動攪拌器充分?jǐn)嚢?，使固化材料在污泥中均勻分散?/p>

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)本發(fā)明的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，在污泥中加入纖維，使污泥的滲透系數(shù)顯著增加，從而改善污泥機(jī)械脫水效率，在同等荷載條件下使污泥減容更多；

(2)本發(fā)明的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，存留在污泥中的纖維能顯著提高污泥脫水后的力學(xué)性質(zhì)，為水泥等材料固化/穩(wěn)定化污泥提供了柔性骨架，顯著增加了固化體的力學(xué)強(qiáng)度，且由于波形纖維具有特殊的波形結(jié)構(gòu)，其加筋效果比一般直線形纖維得到極大提升；

(3)本發(fā)明的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，在污泥中摻入廢棄的自然植物纖維，在改善污泥脫水和固化效果的同時，實現(xiàn)了廢物利用；此外，這類植物纖維能夠自動降解，綠色環(huán)保，經(jīng)濟(jì)適用；

(4)本發(fā)明的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，在污泥中摻入添加材料黏性土和石英砂，能提高污泥中無機(jī)結(jié)合料的含量，改善水泥的固化效果；黏性土中含有的黏土礦物對污泥中的重金屬具有一定吸附作用，改善污泥中污染物的穩(wěn)定化效果；石英砂能進(jìn)一步改善纖維和污泥界面間的摩擦作用和力學(xué)傳遞效率，進(jìn)一步提升纖維的加筋效果和加筋污泥的力學(xué)強(qiáng)度；

(5)本發(fā)明的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，技術(shù)工藝簡單，施工方便，成本較低，具有較好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為在100kPa固結(jié)壓力下，本發(fā)明中人工合成波形纖維和自然植物纖維相對于人工合成直線形短絲纖維加筋污泥壓縮量隨纖維摻量的變化圖；

圖2為在100kPa固結(jié)壓力下，本發(fā)明中人工合成波形纖維和自然植物纖維相對于人工合成直線形短絲纖維加筋污泥排水固結(jié)后剪切強(qiáng)度隨纖維摻量的變化圖；

圖3為本發(fā)明中污泥：水泥：黏性土：石英砂的質(zhì)量比為10：2：3：1的條件下，人工合成波形纖維和自然植物纖維相對于人工合成直線形短絲纖維加筋污泥固化28天后無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨纖維摻量的變化圖。

具體實施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。

本發(fā)明的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，采用纖維作為污泥加筋材料。發(fā)明人指出：纖維主要分為人工合成纖維和自然植物纖維兩大類，前者包括玻璃纖維、石棉纖維、鋼纖維、碳纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維和尼龍纖維等，后者包括劍麻纖維、椰子纖維、棕櫚纖維或者甘蔗渣等。纖維在形態(tài)方面還分為直線形纖維和波形纖維。纖維材料的選取對本發(fā)明具有極其重要的意義，應(yīng)遵循以下原則：

(1)在化學(xué)性能方面，纖維必須無毒無害，不對環(huán)境造成污染，且在復(fù)雜的環(huán)境中具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性；

(2)物理性能方面，纖維必須具有較強(qiáng)的分散性和力學(xué)性能，容易與污泥拌合均勻；

(3)在經(jīng)濟(jì)可行性方面，纖維成本較低，簡單易得，且施工工藝簡單。

基于此，本發(fā)明選取人工合成波形纖維和自然植物纖維作為加筋材料，其中人工合成波形纖維的原材料為聚丙烯、聚乙烯或尼龍，自然植物纖維包括劍麻纖維、椰子纖維、棕櫚纖維或甘蔗渣。

發(fā)明人指出：目前市場上存在的纖維主要是直線形，工程中應(yīng)用的加筋纖維也都是直線形。波形纖維由于具有特殊的波浪形結(jié)構(gòu)和波形參數(shù)，需要特殊的設(shè)計和加工制作工藝，其成形過程比傳統(tǒng)直線形纖維要復(fù)雜得多。由于波形纖維特殊的波形結(jié)構(gòu)，其與被加筋體界面之間的接觸特征和微觀力學(xué)作用特征得到改善，能進(jìn)一步提高污泥的機(jī)械脫水效率，且對于后期強(qiáng)度的效果也明顯好于現(xiàn)有技術(shù)中采用直線形纖維的技術(shù)方案。同時，采用波形纖維加筋技術(shù)其工程成本卻并未增加，因此大大提升了其市場競爭力。與人工合成纖維不同的是，自然植物纖維具有較好的降解性，來源廣泛，成本低廉，在污泥中摻入自然植物纖維在改善污泥機(jī)械脫水效率及改善污泥力學(xué)性質(zhì)的同時，還能實現(xiàn)廢物利用，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。尤其對于一些短期或者臨時性的污泥處理與處置，自然植物纖維具有顯著的優(yōu)勢。

對于添加材料，本發(fā)明采用的是黏性土和石英砂，目的是增加污泥中無機(jī)物含量，在污泥固化體中能夠充當(dāng)骨架作用。黏性土可根據(jù)粒徑要求就地取材，風(fēng)干粉碎，并過篩處理。石英砂可采用一般河沙，并過篩處理。黏性土和石英砂相對于一般的粉煤灰及礦渣來源更廣，簡單易得，成本更低。除了能改善固化效果，黏性土中的黏粒對污泥中的重金屬還具有一定的吸附作用，進(jìn)一步改善污泥的穩(wěn)定化效果，石英砂由于硬度高和多棱角，能進(jìn)一步改善纖維和污泥界面的力學(xué)作用特性和加筋污泥的強(qiáng)度。

在選取被加筋污泥時，對污泥種類無明確要求，來自污水處理廠、自來水廠、河湖清淤等一般市政污泥均可采用纖維加筋處理。

實施例1

結(jié)合附圖，本實施例的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，選取人工合成聚丙烯波形纖維為代表性加筋材料，選取南京市內(nèi)河道污泥為代表性被加筋污泥。波形纖維長度為30mm，直徑為0.8mm，波高為0.2mm，波長為3.5mm，抗拉強(qiáng)度為540MPa，彈性模量為5650MPa，斷裂伸長率為18％，耐酸堿性和分散性極好。污泥的比重為2.48，初始含水率為78％。

本實施例采取以下步驟進(jìn)行制樣：

(1)稱取500g污泥，計算所需纖維摻量；所需纖維摻量占污泥重量的0.05％，則所需纖維為0.25g，將稱量好的纖維均分為5份，每份0.05g，依次將每份纖維均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有纖維都均勻地分散在污泥中，然后在100kPa壓力下對污泥進(jìn)行機(jī)械壓縮脫水處理，直到變形穩(wěn)定。

(2)再稱取所需的黏性土、石英砂及普通硅酸鹽水泥質(zhì)量，如所需黏性土摻量為15％，石英砂摻量為10％，水泥摻量為15％，則所需黏性土為75g，石英砂為50g，水泥為75g，將稱量好的黏性土和石英砂都均分為5份，每份黏性土為15g，每份石英砂為10g，依次將每份石英砂均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有石英砂都均勻地分散在污泥中，然后依次將每份黏性土均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有黏性土都均勻地分散在污泥中，最后將水泥一次性加入污泥中并充分?jǐn)嚢杈鶆?，養(yǎng)護(hù)7天。

實施例2

本實施例的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，選取人工合成聚丙烯波形纖維為代表性加筋材料，選取一般市政污泥為代表性被加筋污泥。波形纖維長度為60mm，直徑為1.2mm，波高為0.3mm，波長為4.5mm，抗拉強(qiáng)度為540MPa，彈性模量為5650MPa，斷裂伸長率為18％，耐酸堿性和分散性極好。一般市政污泥的初始含水率為80％。

本實施例采取以下步驟進(jìn)行制樣：

(1)稱取500g污泥，計算所需纖維摻量；所需纖維摻量為0.8％，則所需纖維為4g，將稱量好的纖維均分為10份，每份0.4g，依次將每份纖維均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有纖維都均勻地分散在污泥中，然后在100kPa壓力下對污泥進(jìn)行機(jī)械壓縮脫水處理，直到變形穩(wěn)定。

(2)再稱取所需的黏性土、石英砂及水泥質(zhì)量，如所需黏性土摻量為30％，石英砂摻量為20％，水泥摻量為25％，則所需黏性土為150g，石英砂為100g，水泥為125g，將稱量好的黏性土和石英砂都均分為10份，每份黏性土為15g，每份石英砂為10g，依次將每份石英砂均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有石英砂都均勻地分散在污泥中，然后依次將每份黏性土均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有黏性土都均勻地分散在污泥中，最后將水泥一次性加入污泥中并充分?jǐn)嚢杈鶆颍B(yǎng)護(hù)28天。

實施例3

本實施例一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，選取人工合成聚丙烯波形纖維為代表性加筋材料，選取一般市政污泥為代表性被加筋污泥。波形纖維長度為40mm，直徑為1.0mm，波高為0.25mm，波長為4.0mm，抗拉強(qiáng)度為540MPa，彈性模量為5650MPa，斷裂伸長率為18％，耐酸堿性和分散性極好。一般市政污泥的初始含水率為80％。

本實施例采取以下步驟進(jìn)行制樣：

(1)稱取500g污泥，計算所需纖維摻量；所需纖維摻量為0.1％，則所需纖維為0.5g，將稱量好的纖維均分為5份，每份0.1g，依次將每份纖維均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有纖維都均勻地分散在污泥中，然后在100kPa壓力下對污泥進(jìn)行機(jī)械壓縮脫水處理，直到變形穩(wěn)定。

(2)再稱取所需的黏性土、石英砂及水泥質(zhì)量，如所需黏性土摻量為20％，石英砂摻量為15％，水泥摻量為20％，則所需黏性土為100g，石英砂為75g，水泥為100g，將稱量好的黏性土和石英砂都均分為10份，每份黏性土為10g，每份石英砂為7.5g，依次將每份石英砂均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有石英砂都均勻地分散在污泥中，然后依次將每份黏性土均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有黏性土都均勻地分散在污泥中，最后將水泥一次性加入污泥中并充分?jǐn)嚢杈鶆?，養(yǎng)護(hù)14天。

實施例4

本實施例選取劍麻纖維為代表性加筋材料，選取一般市政污泥為代表性被加筋污泥。劍麻纖維比重為1.26左右，密度為1.45g/cm³，長度為40mm，斷裂伸長率為2.2％，空氣中含水率在10％左右，吸水快，強(qiáng)度高，在水中的強(qiáng)度比干強(qiáng)增大15％左右。一般市政污泥的初始含水率為80％。

采取以下步驟進(jìn)行制樣：

(1)稱取500g污泥，計算所需纖維摻量；所需纖維摻量為0.05％，則所需纖維為0.25g，將稱量好的纖維均分為5份，每份0.05g，依次將每份纖維均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有纖維都均勻地分散在污泥中，然后在100kPa壓力下對污泥進(jìn)行機(jī)械壓縮脫水處理，直到變形穩(wěn)定。

(2)再稱取所需的黏性土、石英砂及水泥質(zhì)量，如所需黏性土摻量為15％，石英砂摻量為10％，水泥摻量為15％，則所需黏性土為75g，石英砂為50g，水泥為75g，將稱量好的黏性土和石英砂都均分為5份，每份黏性土為15g，每份石英砂為10g，依次將每份石英砂均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有石英砂都均勻地分散在污泥中，然后依次將每份黏性土均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有黏性土都均勻地分散在污泥中，最后將水泥一次性加入污泥中并充分?jǐn)嚢杈鶆?，養(yǎng)護(hù)7天。

實施例5

本實施例選取劍麻纖維為代表性加筋材料，選取一般市政污泥為代表性被加筋污泥。劍麻纖維比重為1.26左右，密度為1.45g/cm³，長度為100mm，斷裂伸長率為2.2％，空氣中含水率在10％左右，吸水快，強(qiáng)度高，在水中的強(qiáng)度比干強(qiáng)增大15％左右。一般市政污泥的初始含水率為80％。

采取以下步驟進(jìn)行制樣：

(1)稱取500g污泥，計算所需纖維摻量；所需纖維摻量為0.8％，則所需纖維為4g，將稱量好的纖維均分為10份，每份0.4g，依次將每份纖維均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有纖維都均勻地分散在污泥中，然后在100kPa壓力下對污泥進(jìn)行機(jī)械壓縮脫水處理，直到變形穩(wěn)定。

(2)再稱取所需的黏性土、石英砂及水泥質(zhì)量，如所需黏性土摻量為30％，石英砂摻量為20％，水泥摻量為25％，則所需黏性土為150g，石英砂為100g，水泥為125g，將稱量好的黏性土和石英砂都均分為10份，每份黏性土為15g，每份石英砂為10g，依次將每份石英砂均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有石英砂都均勻地分散在污泥中，然后依次將每份黏性土均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有黏性土都均勻地分散在污泥中，最后將水泥一次性加入污泥中并充分?jǐn)嚢杈鶆?，養(yǎng)護(hù)28天。

實施例6

本實施例選取劍麻纖維為代表性加筋材料，選取一般市政污泥為代表性被加筋污泥。劍麻纖維比重為1.26左右，密度為1.45g/cm³，長度為80mm，斷裂伸長率為2.2％，空氣中含水率在10％左右，吸水快，強(qiáng)度高，在水中的強(qiáng)度比干強(qiáng)增大15％左右。一般市政污泥的初始含水率為80％。

采取以下步驟進(jìn)行制樣：

(1)稱取500g污泥，計算所需纖維摻量；所需纖維摻量為0.1％，則所需纖維為0.5g，將稱量好的纖維均分為5份，每份0.1g，依次將每份纖維均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有纖維都均勻地分散在污泥中，然后在100kPa壓力下對污泥進(jìn)行機(jī)械壓縮脫水處理，直到變形穩(wěn)定。

(2)再稱取所需的黏性土、石英砂及水泥質(zhì)量，如所需黏性土摻量為20％，石英砂摻量為15％，水泥摻量為20％，則所需黏性土為100g，石英砂為75g，水泥為100g，將稱量好的黏性土和石英砂都均分為10份，每份黏性土為10g，每份石英砂為7.5g，依次將每份石英砂均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有石英砂都均勻地分散在污泥中，然后依次將每份黏性土均勻撒到污泥表面并攪拌均勻，直到所有黏性土都均勻地分散在污泥中，最后將水泥一次性加入污泥中并充分?jǐn)嚢杈鶆?，養(yǎng)護(hù)14天。

根據(jù)土工試驗標(biāo)準(zhǔn)及測試方法，對本發(fā)明人工合成波形纖維和自然植物纖維相對于人工合成直線形短絲纖維加筋污泥進(jìn)行一維壓縮固結(jié)試驗(固結(jié)壓力為100kPa)，得出圖1(圖1所示的最終壓縮量即代表機(jī)械脫水效率，壓縮量越大，說明機(jī)械排水效果越好)的結(jié)果：纖維的摻入能夠增加污泥的壓縮量，顯著改善污泥的機(jī)械脫水效率和固結(jié)效果，從圖1中可以看出波形纖維和劍麻纖維對其壓縮量的影響明顯高于直線形短絲纖維，且劍麻纖維的效果最好。對機(jī)械脫水后的纖維加筋污泥進(jìn)一步開展直剪試驗，得出圖2的結(jié)果：發(fā)現(xiàn)纖維的加入明顯提高了污泥的抗剪強(qiáng)度，力學(xué)性質(zhì)得到改善，摻入波形纖維和劍麻纖維的污泥抗剪強(qiáng)度也明顯強(qiáng)于直線形短絲纖維，且在0.8％纖維摻量時，摻入波形纖維的污泥的抗剪強(qiáng)度是摻入直線形短絲纖維的污泥強(qiáng)度的1.5倍。其次，對本發(fā)明人工合成波形纖維和自然植物纖維相對于人工合成直線形短絲纖維加筋污泥與黏性土、石英砂及水泥混合養(yǎng)護(hù)28天后的固化體進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，得出的試驗結(jié)果如圖3，從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，在纖維摻量等其它條件一樣時，摻入波形纖維和劍麻纖維的污泥的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度明顯強(qiáng)于直線形短絲纖，且波形纖維的加筋效果最好。

實施例7

本實施例的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，基本同實施例1，其不同之處在于：本實施例選取人工合成聚乙烯波形纖維為代表性加筋材料。

實施例8

本實施例的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，基本同實施例2，其不同之處在于：本實施例選取人工合成尼龍波形纖維為代表性加筋材料。

實施例9

本實施例的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，基本同實施例4，其不同之處在于：本實施例選取廢棄的甘蔗渣為代表性加筋材料。

實施例10

本實施例的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，基本同實施例4，其不同之處在于：本實施例選取廢棄的椰子纖維為代表性加筋材料。

實施例11

本實施例的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，基本同實施例4，其不同之處在于：本實施例選取廢棄的棕櫚纖維為代表性加筋材料。

實施例1～11所述的一種纖維物理加筋和化學(xué)固化共同作用的污泥處理方法，在污泥中加入人工合成波形纖維和自然植物纖維，使污泥的滲透系數(shù)顯著增加，從而改善污泥機(jī)械脫水效率，在同等荷載條件下使污泥減容更多，存留在污泥中的纖維能顯著提高污泥脫水后的力學(xué)性質(zhì)，為水泥等材料固化/穩(wěn)定化污泥提供了柔性骨架，顯著增加了固化體的力學(xué)強(qiáng)度。在污泥中加入黏性土和石英砂添加材料，能提高污泥中無機(jī)結(jié)合料的含量，改善水泥的固化效果。此外，黏性土中含有的黏土礦物對污泥中的重金屬具有一定吸附作用，改善污泥中污染物的穩(wěn)定化效果。石英砂能進(jìn)一步改善纖維和污泥界面間的力學(xué)作用方式和傳遞效率，提升纖維的加筋效果。通過對比，本發(fā)明采用的人工合成波形纖維和自然植物纖維加筋對污泥的處理效果比一般直線形短絲纖維的處理效果更佳，且技術(shù)工藝簡單，施工方便，成本較低，具有較好的應(yīng)用前景。

以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。