江蘇省科技計劃項目申報書江蘇省科技計劃項目申報書江蘇省科技計劃項目申報書江蘇省科技計劃項目申報書編制僅供參考審核批準生效日期地址：電話：傳真:郵編:□□前沿技術(shù)項目□專題項目計劃類別：指南代碼：申報ID號：江蘇省科技計劃項目申報書(科技支撐計劃--工業(yè)部分)項目名稱：污水廠污泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)應(yīng)用研究承擔(dān)單位：江蘇明軒環(huán)?？萍加邢薰舅诘貐^(qū)：單位地址：郵編：項目負責(zé)人：電話：主管部門：申報日期：2009年月日江蘇省科學(xué)技術(shù)廳二○○九年制

一、立項依據(jù)1、本項目國內(nèi)外科技創(chuàng)新發(fā)展概況和最新發(fā)展趨勢我國對于污水廠污泥的處理尚未形成成熟的技術(shù)。針對這一問題由河海大學(xué)研發(fā)了污水廠污泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)，并與江蘇明軒環(huán)?？萍加邢薰竞献鬟M行了產(chǎn)業(yè)化，目前已在深圳、海寧實施了處理工程。本次研究結(jié)合污水廠污泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，研究固化穩(wěn)定化技術(shù)處理后污泥的長期穩(wěn)定性、滲濾液的產(chǎn)量和水質(zhì)、是否產(chǎn)生氣體以及氣體的性質(zhì)這3個問題，為技術(shù)的進一步推廣提供技術(shù)支撐。目前國內(nèi)外關(guān)于污泥的處理處置及固化/穩(wěn)定化技術(shù)發(fā)展概況及趨勢介紹如下：(1)國外通常將固化/穩(wěn)定化技術(shù)用于危險廢物的處理中，用于污泥的處理中尚處于起步階段固化(solidification)是指添加固化劑于廢棄物中，使其變?yōu)椴豢闪鲃有曰蛐纬晒腆w的過程，而不管廢棄物與固化劑間是否產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合；穩(wěn)定化(stabilization)是指將有害污染物轉(zhuǎn)變成低溶解性、低毒性及低移動性的物質(zhì)，以減少有害物污染潛力的技術(shù)。固化技術(shù)最早在20世紀50年代用于放射性廢物的處理，例如美國在處理低水平放射性液體廢物時，先用硅石等礦物進行吸附，或者先用大量的普通水泥將其固化，然后再進運送至指定填埋處置圈。由于污泥處理處置問題日益突出，而固化/穩(wěn)定化技術(shù)又具有工藝簡單、投資較低等優(yōu)點，將固化/穩(wěn)定化技術(shù)用于污泥處理逐漸成為一種新的技術(shù)途徑。(2)固化/穩(wěn)定化技術(shù)在我國污泥處理領(lǐng)域具有處理成本低、工藝簡單、適應(yīng)性廣等諸多優(yōu)勢污泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)是指添加固化/穩(wěn)定化材料于污泥中，改善污泥的材料性質(zhì)，并將污泥中的有害污染物轉(zhuǎn)變成低溶解性、低毒性及低移動性的物質(zhì)或?qū)崿F(xiàn)對其的封閉效應(yīng)，以減少有害物污染潛力的技術(shù)。由于固化/穩(wěn)定化材料來源廣泛，因此固化/穩(wěn)定化技術(shù)在污泥處理中具有較強的成本優(yōu)勢；另外因其處理設(shè)備和工藝簡單，其設(shè)備的投入較低，便于操作，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對大量污泥的處理；最后處理后的污泥可以進行安全填埋，也可以直接填埋或者作為其它資源化利用的預(yù)處理手段。(3)決定污泥固化/穩(wěn)定化處理效果和成本的關(guān)鍵產(chǎn)品－固化/穩(wěn)定化材料目前已經(jīng)具備了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的前景對為提高固化/穩(wěn)定化效果的復(fù)合型固化/穩(wěn)定化材料不斷涌現(xiàn)。Chemfix公司利用水溶性硅酸鹽和普通水泥處理機械制造、金屬表面處理和冶金等工藝產(chǎn)生的廢物以及高濃度重金屬污泥。此后，這一技術(shù)還被用于處理有機物污泥。黃玉柱等開發(fā)了以脲甲醛和瀝青等高分子有機物為基材的固化/穩(wěn)定化技術(shù)，增容比相對較小，固化/穩(wěn)定化體的重量也較輕。武漢大學(xué)的涂潔和侯浩波采用HAS土壤固化/穩(wěn)定化劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)固化/穩(wěn)定化基材對電鍍污泥進行常溫固化/穩(wěn)定化處理，污泥固化/穩(wěn)定化產(chǎn)品的強度可達10MPa以上，基本滿足普通建材要求。李磊，朱偉等提出污泥骨架構(gòu)建技術(shù)的概念，采用含有粘土礦物的廢棄淤泥作為骨架材料采用水泥進行固化/穩(wěn)定化，較單獨使用水泥進行固化/穩(wěn)定化強度得到了明顯提高，增容問題也得到了較好的控制。江蘇明軒環(huán)保科技有限公司以骨架構(gòu)建技術(shù)作為基礎(chǔ)，開發(fā)出了一系列的污泥專用固化/穩(wěn)定化材料，在深圳下坪、福永污泥填埋處理工程、蘇州甪直污泥固化/穩(wěn)定化處理工程、浙江海寧污泥固化/穩(wěn)定化處理工程中已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。(4)污泥固化/穩(wěn)定化處理專用設(shè)備已經(jīng)初步形成了系列產(chǎn)品，設(shè)備的核心技術(shù)問題已經(jīng)解決為了提高污泥固化/穩(wěn)定化處理效率并獲得較好的處理效果，專門用于污泥固化/穩(wěn)定化處理的設(shè)備已經(jīng)研制成功，并且針對不同性質(zhì)的污泥、不同的處理模式、不同的場地條件生產(chǎn)出了系列產(chǎn)品。污泥固化/穩(wěn)定化設(shè)備的核心技術(shù)部分：混合攪拌系統(tǒng)和材料精確輸送系統(tǒng)已經(jīng)完成工業(yè)化設(shè)計并在部分設(shè)備上安裝調(diào)試完畢，從現(xiàn)場實際處理效果來看，較非專用的污泥固化/穩(wěn)定化設(shè)備具有節(jié)約材料用量、處理效率高、固化效果好等諸多優(yōu)勢。(5)固化/穩(wěn)定化污泥的強度以及污染控制方面的研究已經(jīng)取得長足進展，能夠支撐該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用趙樂軍等分別以石灰、土、粉煤灰為添加劑，考察了不同添加量時脫水污泥與添加劑混合試樣的初始土工含水率、密度、滲透系數(shù)、十字板抗剪強度、無側(cè)限抗壓強度，表面加入添加劑后養(yǎng)護20~30d就可滿足填埋要求。馬建立等根據(jù)上海城市污水處理廠處理工藝和污泥的物理化學(xué)特性，提出了化學(xué)污泥固化填埋工藝。研究表明，污泥固化填埋采用一種新型的M1鎂系膠凝固化劑，加入量為5%時，可以達到污泥的填埋要求。J.Chu研究了污泥-水泥-銅渣混合物的壓縮特性，結(jié)果表明混合銅渣等在80KPa垂向壓力作用下進行固結(jié)能夠顯著提高污泥的污泥力學(xué)性質(zhì)，含水率從500%減少到60%~100%，無側(cè)限抗壓強度達到55-160KPa。李磊、曹永華等通過添加輔助材料對污泥的強度規(guī)律進行了研究，并從微觀角度證明了輔助材料的加入有助于提高污泥的密實性，密實性的提高是其強度提高的主要原因。朱偉根據(jù)對固化/穩(wěn)定化污泥的滲透性進行了研究，表明污泥固化/穩(wěn)定化處理后透水性在10-7~10-6cm/s，具有良好的內(nèi)封閉性，能夠避免二次污染污泥中存在的污染物形式主要可以劃分為重金屬類、有機污染物類以及病原菌類。通過固化/穩(wěn)定化處理一方面改變污泥原來的化學(xué)條件，將污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)，減少其毒性以及進入環(huán)境的速率；另一方面通過固化/穩(wěn)定化形成的封閉結(jié)構(gòu)將污染物封閉在固化/穩(wěn)定化體內(nèi)，減少對環(huán)境的污染，達到無害化的目的。通過摻入固化/穩(wěn)定化材料能夠改變污泥的化學(xué)條件，最重要的表現(xiàn)是水化產(chǎn)物的產(chǎn)生提高了污泥的pH值。Stegemann給出了不同水化產(chǎn)物的pH值。通過固化/穩(wěn)定化處理后污泥的pH值得到了一定的提高，則重金屬可能同OH-或硅酸鹽結(jié)合成含鈣的鹽類，污泥中原有的重金屬能夠以穩(wěn)定的不溶態(tài)或絡(luò)合態(tài)存在，減少了對環(huán)境的污染。李磊較為深入的研究了硫桿菌活動對固化/穩(wěn)定化污泥中重金屬浸出的影響，指出污泥經(jīng)過固化/穩(wěn)定化處理后其中的硫桿菌仍然具有活性，但是通過調(diào)整合適的固化/穩(wěn)定化水平能夠降低重金屬的浸出風(fēng)險。有機污染物對水泥水化的影響機理目前還不清楚。Eaton,Walshetal.采用Ethyleneglycol（乙二醇乙烯）與Brominatedphenol（溴苯酚）兩種有機污染物為對象通過XRD及SEM試驗，研究對水泥水化反應(yīng)的影響。結(jié)果表明：有機物的滯后作用被認為是通過氫鍵（通常需要有機污染物要可溶，且含有氫鍵）的作用將有機物附著到水泥顆粒表面，進而影響水泥與水接觸發(fā)生水化反應(yīng)；苯酚在強堿條件下能轉(zhuǎn)化為苯氧化物陰離子，在水泥水化反應(yīng)過程中，這些陰離子能取代水分同水泥結(jié)合，從而進入水泥晶格（鈣礬石晶體、氫氧化鈣晶體）里。固化/穩(wěn)定化處理主要通過改變環(huán)境的pH值，并在水化反應(yīng)過程中釋放出大量的水化熱對污泥中的病原菌具有抑制和殺滅作用。另外添加堿性物料可以顯著提高污泥pH值，有效抑制污泥中病原物活性。Gantzer等認為，當(dāng)pH＞持續(xù)6個月時，能夠有效殺死病原微生物。(6)固化/穩(wěn)定化污泥的長期穩(wěn)定性以及產(chǎn)液、產(chǎn)氣等問題的研究尚處于起步階段固化/穩(wěn)定化污泥是一種以呈堿性水化產(chǎn)物的膠結(jié)作用來維持其性質(zhì)的改性土，目前酸雨危害已經(jīng)成為普遍存在的問題，固化/穩(wěn)定化污泥作為土材料使用過程中如果受到酸雨的作用，其中的水化產(chǎn)物具有發(fā)生分解的可能，從而固化/穩(wěn)定化污泥的材料穩(wěn)定性將會受到影響。另外如果將污泥固化/穩(wěn)定化處理后進行填埋，填埋場的生物化學(xué)環(huán)境是一個動態(tài)變化過程，存在一個產(chǎn)酸階段，這也將影響固化污泥的長期穩(wěn)定性。如果固化/穩(wěn)定化污泥的長期力學(xué)性質(zhì)由于酸雨等外界化學(xué)條件的改變而發(fā)生變化，勢必影響到其材料穩(wěn)定性以及填埋場的安全。目前國內(nèi)外關(guān)于酸雨條件下固化/穩(wěn)定化污泥力學(xué)性質(zhì)的變化研究尚不多見，朱偉、李磊等在室內(nèi)試驗中，通過化學(xué)動力學(xué)方法預(yù)測了酸雨作用下固化/穩(wěn)定化污泥的長期強度；采用柔性壁滲透儀研究了酸雨作用下的固化/穩(wěn)定化污泥滲透性的變化。但是這些研究強化了其試驗條件，而且具有明顯的尺寸效應(yīng)，尚不能完全揭示酸雨條件下固化/穩(wěn)定化污泥的長期穩(wěn)定性問題，難以為實際工程設(shè)計、施工提供關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)。固化/穩(wěn)定化污泥的產(chǎn)液、產(chǎn)氣問題更是關(guān)系到填埋場的設(shè)計與后期安全運營的問題。目前關(guān)于垃圾填埋中無論是產(chǎn)液、產(chǎn)氣的數(shù)量以及成分已經(jīng)有了較為深入的理論研究基礎(chǔ)，在實際工程設(shè)計、施工中也已經(jīng)得到了充分驗證。但是固化/穩(wěn)定化污泥填埋中的產(chǎn)液、產(chǎn)氣問題的研究一直是空白，目前在實際工程當(dāng)中采用垃圾填埋的計算和設(shè)計方法作為經(jīng)驗公式。由于固化/穩(wěn)定化污泥從物理力學(xué)性質(zhì)到生化性質(zhì)，與垃圾有著本質(zhì)的區(qū)別，采用垃圾的相關(guān)理論和設(shè)計方法來進行固化/穩(wěn)定化污泥的填埋設(shè)計顯然存在一定的工程安全隱患以及經(jīng)濟可行性等問題，這將成為污泥固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)推廣的瓶頸問題。從上述的研究現(xiàn)狀可以看出：目前關(guān)于污泥固化/穩(wěn)定化的研究成果已經(jīng)較好的解決了設(shè)備、材料、力學(xué)性質(zhì)以及污染控制等方面的問題，但是固化/穩(wěn)定化污泥的長期材料穩(wěn)定性、填埋中的產(chǎn)液、產(chǎn)氣問題沒有相關(guān)的研究成果作為技術(shù)支撐，制約了該項技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣。申請人擬通過進一步的示范研究，提出系統(tǒng)客觀的固化/穩(wěn)定化污泥長期材料穩(wěn)定性以及產(chǎn)液、產(chǎn)氣問題的評價方法和設(shè)計方案，為產(chǎn)業(yè)化的推廣提供良好的技術(shù)平臺。2、本項目研究的目的、意義(1)大量產(chǎn)生的污泥處置沒有形成適合我國國情的技術(shù)體系，已引發(fā)了嚴重的社會問題和環(huán)境問題目前對污泥處理、處置的常用方法為轉(zhuǎn)為農(nóng)用、焚燒、填埋。污泥的農(nóng)用的主要限制性因素之一就是污水處理過程中濃縮于污泥中的重金屬問題。污泥焚燒處理的關(guān)鍵問題是設(shè)備投資運行成本高。污泥填埋處置往往會引起滑坡等填埋場的工程災(zāi)害。因此尋求適合我國國情的污泥處理、處置方法已成為我國城市環(huán)境問題的迫切需要。(2)污泥固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)是一種適合我國國情，具有經(jīng)濟和環(huán)境雙重效益針對我國污泥的現(xiàn)狀，在短期內(nèi)對量多面廣的污泥進行安全處置，長期上尋求多途徑、因地制宜的資源化利用的思路，是解決我國污泥處理處置問題的出路所在。從經(jīng)濟可行的角度出發(fā)，通過固化/穩(wěn)定化技術(shù)將污泥進行不同程度的處理，使之能夠進入衛(wèi)生填埋場填埋或直接堆放處置以及進行不同形式的再生資源利用，是符合我國國情的污泥處理及資源化途徑之一。固化/穩(wěn)定化后的產(chǎn)物具有較高的強度以及較低的透水性，能夠滿足衛(wèi)生填埋的要求，也可以直接安全填埋在低洼地方，同時也可以作為不同資源化利用的預(yù)處理手段。而且固化/穩(wěn)定化后能夠?qū)χT如重金屬類、有機污染物以及病原菌形成封閉效應(yīng)并對生物化學(xué)條件進行控制。而且較諸如焚燒、堆肥等處理手段具有顯著的經(jīng)濟優(yōu)勢，與我國的經(jīng)濟發(fā)展水平相適應(yīng)。因此這一技術(shù)不但解決了污泥堆放、拋填占用土地和引發(fā)填埋場工程事故的問題，而且可以達到污泥處置和資源化利用的目的，從技術(shù)性和經(jīng)濟性兩個方面都是非常適合我國國情的新型技術(shù)。(3)解決固化/穩(wěn)定化污泥的長期穩(wěn)定性以及產(chǎn)液、產(chǎn)氣等問題既是污泥處理領(lǐng)域基礎(chǔ)理論研究的需要，也是污泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化推廣的必要條件污泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)在實際工程設(shè)計及應(yīng)用方面目前國內(nèi)都處于探索階段，對于其產(chǎn)業(yè)化中所產(chǎn)生的問題及解決方案目前也缺少相關(guān)的成果。申請人在前期的工程中已發(fā)現(xiàn)了固化/穩(wěn)定化污泥在酸雨等條件下其力學(xué)性質(zhì)會發(fā)生變化，采用常規(guī)垃圾填埋場關(guān)于產(chǎn)液、產(chǎn)氣的設(shè)計方法所獲得的結(jié)果與實際工程存在較大的差異，這些問題都影響到后續(xù)該技術(shù)大規(guī)模推廣，已經(jīng)成為該項技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進程中遭遇的瓶頸問題。(4)通過理論研究和現(xiàn)場工程解決污泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)中的長期穩(wěn)定性、產(chǎn)液產(chǎn)氣等關(guān)鍵問題，為該項技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣提供技術(shù)儲備和支撐污泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)是一項新的污泥處理處置技術(shù)，經(jīng)過幾年的研究，已經(jīng)在設(shè)備制造、工藝設(shè)計、固化/穩(wěn)定化材料、力學(xué)性質(zhì)、污染控制等方面取得了長足進展，已經(jīng)初具大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化前景。對于實際工程中存在的長期穩(wěn)定性、產(chǎn)液、產(chǎn)氣等關(guān)鍵問題，需要通過理論研究建立相應(yīng)的設(shè)計方法、提供施工參數(shù)，并且借助于實際工程檢驗、修正其理論的正確性，最終形成解決這些問題的核心技術(shù)。(5)解決污泥固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)中的關(guān)鍵問題，有助于提高我國在污泥處理處置領(lǐng)域的水平，實現(xiàn)污泥處理處置的產(chǎn)業(yè)化，并實現(xiàn)社會、環(huán)境、經(jīng)濟三方面效益的同步增長。3、本項目研究現(xiàn)有起點科技水平及已存在的知識產(chǎn)權(quán)情況(1)項目申請者已經(jīng)就降低污泥的固化/穩(wěn)定化處理成本提出了固化/穩(wěn)定化材料方面的專利申請，目前正在進行污泥固化/穩(wěn)定化材料的產(chǎn)業(yè)化工作。(2)目前項目申請單位已經(jīng)生產(chǎn)出了一系列的污泥固化/穩(wěn)定化設(shè)備，已經(jīng)基本解決了定量輸送與混合均勻攪拌等關(guān)鍵技術(shù)難題，設(shè)備方面的專利已經(jīng)申請。(3)固化/穩(wěn)定化處理污泥的材料長期穩(wěn)定性問題研究成果較少，項目申請者在實驗室初步開展了酸雨對固化/穩(wěn)定化污泥長期強度的影響研究，關(guān)于該方面的理論研究成果國內(nèi)外尚未見報道。(4)關(guān)于垃圾衛(wèi)生填埋中的產(chǎn)液、產(chǎn)氣問題的研究已經(jīng)較為成熟，也已經(jīng)能夠指導(dǎo)填埋場的設(shè)計施工。但是關(guān)于固化/穩(wěn)定化污泥填埋中的產(chǎn)液、產(chǎn)氣問題目前尚未見公開報道的研究成果，在實際工程中仍然沿用垃圾填埋場的設(shè)計和計算方法。4、本項目研究國內(nèi)外競爭情況及產(chǎn)業(yè)化前景污泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)是根據(jù)我國目前國情及經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r提出的污泥處理技術(shù)。國外目前根據(jù)本國實際情況和經(jīng)濟發(fā)展水平不同采用的方式也不盡相同，現(xiàn)階段該項技術(shù)主要是立足國內(nèi)，開發(fā)在我國能夠推廣應(yīng)用的新技術(shù)。污泥的處理問題一直是世界性難題,隨著我國污水處理率的提高，污泥的產(chǎn)生量將越來越大。據(jù)統(tǒng)計，2004年我國的污泥產(chǎn)量達到1220萬噸，到2015年將達到3560萬噸。但是與如此巨大的污泥產(chǎn)量相比，我國目前污泥處理技術(shù)單一、裝備水平落后，處置率低，一半以上的污泥沒有得到安全處置。隨著我國環(huán)保政策與法規(guī)的逐漸健全，污泥的安全處理處置必將提上日程。從技術(shù)上而言，目前申請企業(yè)已經(jīng)完成了污泥固化/穩(wěn)定化設(shè)備的設(shè)計和產(chǎn)品定型工作，并且形成了系列產(chǎn)品，企業(yè)具有的年產(chǎn)20套污泥固化/穩(wěn)定化設(shè)備的生產(chǎn)能力；另外也已經(jīng)建立了多個污泥固化/穩(wěn)定化材料的生產(chǎn)基地，生產(chǎn)規(guī)模達到了1000噸/天，能夠同時滿足多個污泥處理項目的需要，在國內(nèi)污泥固化/穩(wěn)定化處理市場占有超過30%的市場份額。目前項目申請單位與高?？蒲袡C構(gòu)開展合作，已經(jīng)較好的解決了固化/穩(wěn)定化污泥的物理力學(xué)性質(zhì)、污染控制、施工工藝等關(guān)鍵技術(shù)難題，在技術(shù)上一直處于業(yè)界領(lǐng)先水平。從經(jīng)濟上來說，本項技術(shù)無論是在設(shè)備投資還是在運行成本上較常規(guī)技術(shù)都低。例如以一個中型污水廠為例，本項目的設(shè)備投入在150~200萬元，根據(jù)污泥的性質(zhì)每噸污泥處理成本約為90~150元，處理成本小于堆肥、焚燒以及干化的投入及運行成本。因此具有較強的市場競爭能力。另外，本項目所需要的污泥固化/穩(wěn)定化處理設(shè)備投資較小，一般的污水廠都是能夠接受的，設(shè)備的設(shè)計工藝簡單、操作便利，一般的加工企業(yè)即可生產(chǎn)。另外根據(jù)污泥的特點開發(fā)的復(fù)合型固化材料也能夠在企業(yè)進行生產(chǎn)，便于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)。通過本項目能夠進一步解決技術(shù)推廣中所遇到的長期穩(wěn)定性、產(chǎn)液、產(chǎn)氣等問題，一方面為該技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣提供有力的技術(shù)支撐，另一方面也能夠提升企業(yè)的技術(shù)水平，進一步增強市場競爭能力，最終培育形成我國在污泥處理領(lǐng)域具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心競爭力。二、研究內(nèi)容1、具體研究開發(fā)內(nèi)容和要重點解決的關(guān)鍵技術(shù)問題；(1)研究開發(fā)內(nèi)容本項目所研究開發(fā)的內(nèi)容圍繞產(chǎn)業(yè)化中將會遇到的問題，在示范工程的尺度上進行研究。其內(nèi)容包括產(chǎn)業(yè)化過程中遇到的固化/穩(wěn)定化污泥材料性質(zhì)的長期穩(wěn)定性問題、對環(huán)境的影響問題、關(guān)鍵設(shè)備和工藝的設(shè)計問題。①酸雨條件下固化/穩(wěn)定化污泥的長期穩(wěn)定性評價隨著環(huán)境的惡化，酸雨現(xiàn)象也越來越普遍，固化/穩(wěn)定化污泥填埋也存在受到填埋場酸性滲濾液腐蝕的可能性。由于固化/穩(wěn)定化處理后所形成的礦物成分大多以堿性礦物為主，這些堿性礦物在酸性溶液的長期侵蝕下會發(fā)生溶解造成固化體中出現(xiàn)空洞，引起材料性質(zhì)的惡化。一方面造成固化/穩(wěn)定化污泥強度的降低；另一方面增強了與外界的水力聯(lián)系，改變了固化/穩(wěn)定化污泥滲透系數(shù)的增加，同時也造成包裹在固化體內(nèi)污染物的釋放。但是酸雨的作用是一個長期而且緩慢的過程，常規(guī)的室內(nèi)試驗和現(xiàn)場監(jiān)測是難以對這種長期行為給出準確的預(yù)測。在實際研究和工程中發(fā)現(xiàn)固化/穩(wěn)定化污泥由于酸雨作用造成穩(wěn)定性問題主要是因為酸雨中的H+和堿性水化產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，以及其它酸根、離子與水化產(chǎn)物發(fā)生交換、吸附等反映，將水化產(chǎn)物逐步溶解。因此可以考慮通過研究水化產(chǎn)物中關(guān)鍵元素的損失量來表征酸雨對固化/穩(wěn)定化污泥溶蝕，同時建立水化產(chǎn)物溶解量和強度以及透水性的關(guān)系，進而對固化/穩(wěn)定化污泥在酸雨的長期作用下長期穩(wěn)定性進行評價。②固化/穩(wěn)定化污泥填埋中滲濾液產(chǎn)量的計算及滲濾液處理方案固化/穩(wěn)定化污泥產(chǎn)液問題包含兩個問題，一方面是滲濾液的產(chǎn)量；另一方面是滲濾液的質(zhì)量。污泥經(jīng)過固化/穩(wěn)定化處理后雖然滲透性較低，但是在降雨條件下仍然會有一定的雨水滲入其中，目前關(guān)于這部分的研究僅有垃圾填埋過程中的滲濾液產(chǎn)量計算方法作為參考。但是由于兩者的性質(zhì)差異較大，計算的結(jié)果難以指導(dǎo)填埋場滲濾液收集系統(tǒng)的設(shè)計。另一方面污泥經(jīng)過處理后雖然污染物穩(wěn)定性得到了提高，但是其滲濾液仍然含有污染物，是否需要對滲濾液進行處理以及采取什么工藝進行處理關(guān)系到填埋場的工藝設(shè)計。關(guān)于固化/穩(wěn)定化污泥填埋過程中滲濾液問題的研究可以采取現(xiàn)場大型填埋柱試驗，考慮自然條件、表面積水條件、覆蓋條件等工況，定期收集填埋柱的滲濾液，測定其產(chǎn)量和水質(zhì)。同時結(jié)合正在進行的固化/穩(wěn)定化污泥填埋工程，在填埋場收集滲濾液并分析其產(chǎn)量和水質(zhì)，與大型填埋柱結(jié)果相結(jié)合，提供固化/穩(wěn)定化污泥填埋中滲濾液產(chǎn)量預(yù)測方法，并提出相應(yīng)的滲濾液處理方案和工藝。③固化/穩(wěn)定化污泥填埋中產(chǎn)氣量及氣體性質(zhì)研究污泥含有大量的有機物，未經(jīng)處理的污泥生化條件十分適合微生物的活動，微生物分解有機物將產(chǎn)生大量的氣體。污泥經(jīng)過固化/穩(wěn)定化處理后，生化條件已經(jīng)發(fā)生了極大的變化，微生物的活性得到了抑制，但是這并不意味著微生物完全失去了活性。因此固化/穩(wěn)定化污泥是否會因為有機物降解而產(chǎn)生填埋氣體，目前尚無相關(guān)的結(jié)論，因此在填埋場的設(shè)計當(dāng)中是否要鋪設(shè)氣體收集系統(tǒng)、氣體收集系統(tǒng)的規(guī)模、產(chǎn)生氣體是否要處理等問題都難以解決。研究中通過室內(nèi)試驗強化固化/穩(wěn)定化污泥中微生物的活性，在較短時間內(nèi)獲得固化/穩(wěn)定化污泥產(chǎn)氣規(guī)律，并對產(chǎn)生氣體的性質(zhì)進行分析，獲得填埋各個階段的產(chǎn)氣性質(zhì)以及產(chǎn)氣量。另外結(jié)合正在開展的固化/穩(wěn)定化污泥填埋工程，在現(xiàn)場開展大型填埋柱、填埋體的產(chǎn)氣規(guī)律監(jiān)測，提出固化/穩(wěn)定化污泥填埋中導(dǎo)、排氣系統(tǒng)設(shè)計方法。2、項目的特色和創(chuàng)新之處(1)污泥固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)是目前符合我國國情的污泥處理處置技術(shù)之一，具有廣闊的市場前景。本項目所提出的固化/穩(wěn)定化污泥長期穩(wěn)定性、產(chǎn)液、產(chǎn)氣問題是制約該技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵問題，本項目的實施有助于為我國的污泥處理處置技術(shù)提供新的技術(shù)途徑和解決思路，這也是本項目的最大特色。(2)采用多學(xué)科交叉的研究方法和技術(shù)手段對固化/穩(wěn)定化污泥長期穩(wěn)定性和產(chǎn)液、產(chǎn)氣問題進行研究，能夠為污泥的安全處置以及資源化利用提供理論基礎(chǔ)，解決實際工程中所面臨的設(shè)計、施工等問題。(3)污泥固化/穩(wěn)定化處理是一項工程背景極強的技術(shù)，本項目前期已經(jīng)具有良好的工程背景，能夠在現(xiàn)場工程支撐下進行理論和實際相結(jié)合的研究工作。將基礎(chǔ)理論研究與實際工程相結(jié)合，能夠?qū)⒀芯砍晒焖賾?yīng)用到實際工程，并在實際工程中檢驗理論成果的可靠性。(4)項目的實施能夠為固化/穩(wěn)定化污泥處理以及填埋施工提供設(shè)計指導(dǎo)，填補目前國內(nèi)外尚無關(guān)于固化/穩(wěn)定化污泥處理處置設(shè)計方法的空白。3、要達到的主要技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)及社會、經(jīng)濟效益(1)針對固化/穩(wěn)定化污泥安全處置中存在的長期穩(wěn)定性、產(chǎn)液、產(chǎn)氣等問題，通過技術(shù)研發(fā)，提供科學(xué)的固化/穩(wěn)定化污泥安全處置技術(shù)方案。(2)提出固化/穩(wěn)定化安全處置或資源利用過程中在酸雨條件下其材料性能穩(wěn)定性的評價方法。(3)提供固化/穩(wěn)定化污泥填埋中關(guān)于氣、液產(chǎn)量、收集和處理技術(shù)方案。(4)對比按照常規(guī)填埋場氣液收、排系統(tǒng)設(shè)計方案，本項目所提出的設(shè)計方案從建設(shè)成本上節(jié)約30%的費用。三、研究試驗方法、技術(shù)路線以及工藝流程1.研究試驗方法本研究采用室內(nèi)試驗、理論分析和現(xiàn)場工程相結(jié)合的方法。通過強化固化/穩(wěn)定化污泥所處的各種實際環(huán)境，模擬固化/穩(wěn)定化污泥的材料長期穩(wěn)定性以及產(chǎn)液、產(chǎn)氣情況。在現(xiàn)場采用大型土柱試驗?zāi)M各種工況，與室內(nèi)的理論研究成果進行對比，最后在實際工程中驗證其可行性并指導(dǎo)實際工程設(shè)計、施工。研究方法涉及環(huán)境工程、巖土工程、地質(zhì)工程、機械工程等諸多學(xué)科，所采用的方法集成諸多學(xué)科的研究手段。(1)室內(nèi)理論針對酸雨造成固化/穩(wěn)定化污泥材料穩(wěn)定性問題，強化模擬酸雨的長期環(huán)境效應(yīng)，獲得固化/穩(wěn)定化污泥材料穩(wěn)定性與環(huán)境因子的關(guān)系，研究長期條件下固化/穩(wěn)定化污泥的材料穩(wěn)定性；固化/穩(wěn)定化污泥產(chǎn)液主要由于自然環(huán)境中的降雨滲透造成，因此其產(chǎn)液情況取決于固化/穩(wěn)定化污泥自身的滲透性，在室內(nèi)采用柔性壁滲透系統(tǒng)可能同時測定不同降雨條件下固化/穩(wěn)定化污泥產(chǎn)生的滲濾液的量和水質(zhì)；固化/穩(wěn)定化污泥的產(chǎn)氣主要來源于微生物活動分解有機物，在室內(nèi)采用培養(yǎng)基培養(yǎng)填埋場實際條件下的優(yōu)勢微生物種群，在短時間內(nèi)獲得固化/穩(wěn)定化污泥最大產(chǎn)氣量以及氣體的性質(zhì)。(2)現(xiàn)場大型填埋柱試驗在固化/穩(wěn)定化污泥填埋現(xiàn)場，設(shè)計大型填埋柱試驗，柱體內(nèi)部埋設(shè)溫度采集、液體采集、氣體采集系統(tǒng)，模擬自然條件、表面積水條件以及干旱條件等工況，定期收集滲濾液和填埋氣，分析其產(chǎn)量和成分，與室內(nèi)理論研究成果進行比較，提出客觀的固化/穩(wěn)定化污泥產(chǎn)液、產(chǎn)氣計算方法。2.技術(shù)路線室內(nèi)研究室內(nèi)研究現(xiàn)場研究強化酸雨條件強化微生物條件柔性壁滲透裝置不同填埋工況定期收集氣體定期收集滲濾液理論成果現(xiàn)場成果指導(dǎo)固化/穩(wěn)定化污泥填埋設(shè)計與施工結(jié)合修正四、工作基礎(chǔ)和條件1、承擔(dān)單位概況，擁有知識產(chǎn)權(quán)狀況明軒公司…………河海大學(xué)是一所以水利為特色，工科為主，多學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的教育部直屬全國重點大學(xué)，是實施國家“211工程”重點建設(shè)以及設(shè)有研究生院的高校之一。河海大學(xué)擁有3個國家重點學(xué)科，12個省部級重點學(xué)科；9個國家級以及省部級重點實驗室、6個國家級以及省部級工程研究中心；5個博士后流動站；38個博士點，124個碩士點，18個工程碩士專業(yè)學(xué)位領(lǐng)域及工商管理碩士（MBA）專業(yè)學(xué)位授權(quán)點，15個高等學(xué)校教師在職攻讀碩士學(xué)位專業(yè)，48個本科專業(yè)。河海大學(xué)現(xiàn)有教職工3135名，其中中國工程院院士1名，長江學(xué)者特聘教授3名；高級職稱以上人員828名；博士生導(dǎo)師209名，12名院士受聘擔(dān)任學(xué)校的教授、博士生導(dǎo)師。學(xué)校固定資產(chǎn)132653萬元，其中：教學(xué)、科研儀器設(shè)備資產(chǎn)萬元。2008年，學(xué)校承接的科研項目經(jīng)費億元。其中一批科研成果取得重大突破，達到國際先進水平；國家級科技成果獲獎21項，省部級科技成果獲獎224項；在國內(nèi)外各類學(xué)術(shù)刊物和會議上發(fā)表論文13820篇，出版各類科學(xué)專著282部，授權(quán)專利141項。2、本項目現(xiàn)有的研究工作基礎(chǔ)項目前期已經(jīng)在污泥處理及資源化利用方面有一定的研究和工程應(yīng)用積累，主持和參加的主要相關(guān)科研工作包括：江蘇省環(huán)?？萍加媱濏椖俊段鬯幚韽S污泥資源化技術(shù)開發(fā)與示范工程》已經(jīng)將污泥固化處理技術(shù)應(yīng)用于實際的示范工程當(dāng)中。國家自然科學(xué)基金項目《污泥固化土中重金屬遷移轉(zhuǎn)化機理及二次污染控制研究》和教育部博士點基金項目《生物－化學(xué)條件作用下固化/穩(wěn)定化污泥的壓縮特性研究》著手解決固化/穩(wěn)定化污泥填埋中的污染控制和沉降問題、天津市自然科學(xué)基金項目《污泥固化處理新技術(shù)研究》以固化材料開發(fā)為核心。另外《污泥固化處理設(shè)備及工藝研究開發(fā)》、《蘇州甪直污水處理廠污泥固化處理現(xiàn)場試驗》、《深圳福永污泥填埋處置工程》等已完成了固化設(shè)備的研發(fā)、現(xiàn)場施工工藝設(shè)計等。目前已經(jīng)研制成功污泥固化/穩(wěn)定化處理系列設(shè)備，并完成了污泥固化/穩(wěn)定化材料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。已經(jīng)將固化/穩(wěn)定化處理技術(shù)蘇州甪直鎮(zhèn)污水廠、浙江海寧污水廠、深圳福永污泥填埋處置工程、深圳下坪污泥填埋處置工程中進行了成功應(yīng)用。3、項目負責(zé)人以往承擔(dān)國家、省級等各類科技計劃項目完成情況(1)國家自然科學(xué)基金項目，污泥固化土中重金屬遷移轉(zhuǎn)化機理及二次污染控制研究，項目編號：，項目負責(zé)人，2009-2011(在研)(2)教育部博士點基金項目，生物－化學(xué)條件作用下固化/穩(wěn)定化污泥的壓縮特性研究，項目編號：1001，項目負責(zé)人，2009-2011(在研)(3)天津市應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃項目：污泥固化處理新技術(shù)研究，項目編號：07JCYBJC07600，項目負責(zé)人，2007-2009(在研)(4)深圳市水污染治理重點項目，深圳市河道淤泥福永處理場一期工程試驗研究子課題：污水廠污泥固化/穩(wěn)定化處理試驗(在研)明軒項目…………4、項目實施具備的人才隊伍、經(jīng)費配套投入能力及科技服務(wù)管理能力本項目組以中青年研究者和具有市場開拓能力的職業(yè)經(jīng)理人為主力，結(jié)合在讀的博士、碩士形成了一個具有凝聚力的完整的工作梯隊。目前已培養(yǎng)出一名專門以污泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)及重金屬污染控制為研究方向的博士生，論文題目：《污泥固化處理技術(shù)及重金屬污染控制研究》，一名專門研究有機質(zhì)和重金屬對固化效果影響的碩士研究生。目前有一名博士生和三名碩士生專門從事污泥固化及二次污染問題的研究，一名博士生專門從事固化/穩(wěn)定化機理方面的研究工作。配套經(jīng)費已與相關(guān)部門簽訂經(jīng)費配套協(xié)議，配套經(jīng)費已經(jīng)落實到位。項目申請單位與資金配套單位都具有良好的科技、資金、項目管理能力和經(jīng)驗，能夠保證項目的順利實施。5、本項目實施可能對環(huán)境的影響及預(yù)防治理方案本項目實施過程中由于現(xiàn)場試驗中由于設(shè)備調(diào)試等因素會有一定的粉塵污染，可以通過對設(shè)備進行一定程度的密封來避免；現(xiàn)場試驗中對固化/穩(wěn)定化污泥做淋濾試驗，產(chǎn)生一定量的滲濾液，可以通過鋪設(shè)防滲膜來解決；項目中填埋氣體研究可能存在一定的臭氣污染，通過噴灑除臭劑、及時覆蓋等措施來解決

五、項目研究預(yù)期成果及效益1、預(yù)期成果(1)建設(shè)一處適合固化/穩(wěn)定化污泥填埋的污泥最終處置場，規(guī)模約日處理污泥150噸；(2)通過理論和現(xiàn)場研究，最終形成污泥固化/穩(wěn)定化處置中的關(guān)鍵集成技術(shù)，具體包括以下幾方面成果：①酸雨對固化/穩(wěn)定化污泥長期穩(wěn)定性的影響②固化/穩(wěn)定化污泥填埋中的產(chǎn)氣、產(chǎn)液規(guī)律③固化/穩(wěn)定化污泥填埋場氣、液系統(tǒng)的設(shè)計方案④發(fā)表相關(guān)論文3篇2、預(yù)期效益通過上述關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)及集成，形成污泥固化/穩(wěn)定化處理的成套技術(shù)，其直接經(jīng)濟效益主要體現(xiàn)在：①本項目的實施，有助于推動污泥固化/穩(wěn)定化技術(shù)的發(fā)展和大規(guī)模推廣，從各種技術(shù)的成本對比分析中，固化/穩(wěn)定化技術(shù)具有設(shè)備投入低、運行成本低、工藝簡單等優(yōu)勢。②從社會和生態(tài)效益的角度來講，污泥固化/穩(wěn)定化處理成本及方式能夠根據(jù)各地的實際情況進行靈活掌握，符合當(dāng)?shù)厣鐣l(fā)展的需要，同時也實現(xiàn)了循環(huán)型經(jīng)濟的目標(biāo)；而且通過技術(shù)