渗滤液浸泡对碱渣固化污泥长期性能的影响

何俊，周莉蓉，张磊，冯潇莹; HE Jun; ZHOU Lirong; ZHANG Lei; FENG Xiaoying

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摘要

以碱渣—矿渣—生石灰固化污泥用作填埋场临时覆盖材料为背景，开展不同渗滤液浓度、浸泡时间和碱渣掺量条件下固化污泥性质的研究，探讨渗滤液浸泡对固化污泥长期性能的影响规律及微观机理。结果表明：固化污泥在渗滤液中长期浸泡时，生成钙钒石和水化硅酸钙等物质，试样强度随浸泡时间的增加而增大，固化污泥有较好的耐久性；但当碱渣掺量60%的试样浸泡210 d时，试样中生成大量的碳酸钙和不同尺寸的钙钒石，结构变得疏松，试样出现裂隙，强度大幅降低，低于垃圾填埋场临时覆盖材料强度要求，碱渣掺量过多对固化污泥的长期强度不利。渗滤液对固化污泥有一定的侵蚀性，固化污泥强度随渗滤液浓度的增大而降低。固化污泥具有结构性，不同渗滤液浓度和浸泡时间下固化污泥结构屈服应力变化与强度变化规律基本一致。在渗滤液长期浸泡过程中，碱渣—矿渣—生石灰对污泥和渗滤液中的铬、铜、铅、砷等污染物可起到稳定作用。

关键词

渗滤液; 浸泡; 固化污泥; 碱渣; 耐久性

随着城市的迅速发展，不同规模的污水处理厂日益增多，污水处理能力持续增长，但也产生了大量污泥。城市建设统计年鉴显示，2019年中国城镇污水处理厂数量达2 471座，污水处理总量为5.26×10¹⁰m³，湿污泥产生量约为5×10⁷t^[

1]。由于污泥含水率高、体积大，含有多种有毒、有害物质，中国大部分污水处理厂常采用的填埋、焚烧、土地利用等处理、处置方法均存在二次污染的风险^{[参考文献 2-3}2-3]。干化或固化后的污泥作为填埋场临时覆盖材料，既能对污泥进行资源化利用，又能利用填埋场的设施控制污染物迁移，是一种较好的污泥处理方法^{[参考文献 4

百度学术}4]。

学者们对固化污泥作为填埋场覆盖材料时的性质进行了大量研究。常用的固化材料除水泥和石灰等传统固化剂外，粉煤灰、钢渣、电石渣、磷石膏、垃圾焚烧灰等废弃物也被广泛研究，这些固化剂对于降低污泥含水率和压缩性、提高污泥强度都有一定效果^[

5-9]，能够满足其用作垃圾填埋场覆盖土添加料的可操作性和强度要求（横向抗剪强度不小于25 kPa或无侧限抗压强度不小于50 kPa）^{[参考文献 10

百度学术}10]。

生活垃圾填埋场产生的渗滤液是一种成分复杂、难以处理的高有机、高氨氮污水，且渗滤液COD、氨氮等指标可随填埋时间的推移而不断变化^[

11]。由于固化污泥的性质可能会因为受到渗滤液的腐蚀而发生劣化，一些学者对渗滤液作用下污泥的性质进行了研究。He等^{[参考文献 12

百度学术}12]研究发现，在模拟渗滤液中，浸泡时间的增加使改性污泥无侧限抗压强度增大，渗透系数略有降低。Chen等^{[参考文献 13

百度学术}13]研究发现，在渗滤液和蒸馏水中浸泡2个月后，污泥渗透系数在0.68×10^-8 ~ 1.3×10^-8 cm/s之间变化。Zhang等^{[参考文献 14

百度学术}14]研究发现，生活污泥用作填埋场衬垫材料可对渗滤液中的重金属产生沉淀和吸附作用。Xu等^{[参考文献 15

百度学术}15]指出，渗滤液长期腐蚀会影响垃圾填埋场地基层的稳定性。李磊等^{[参考文献 16

百度学术}16]认为，渗滤液中含有大量微生物和营养物质，且渗滤液浸泡可降低固化污泥碱性而改变微生物所处的生化环境，促进有机质的降解。目前，关于渗滤液浓度对固化污泥长期性能的影响还缺乏系统研究。

碱渣作为氨碱法制碱过程中排放的一种废弃物，堆存处置过程中易造成土壤盐渍化、空气粉尘及地下水污染^[

17]。碱渣在固化淤泥、疏浚淤泥和污泥及处理重金属污染土方面都具有一定的效果。例如，He等^{[参考文献 18

百度学术}18]用碱渣和矿渣处理固化淤泥，发现在侵蚀环境下固化淤泥的耐久性良好。刘晶晶等^{[参考文献 19

百度学术}19]研究了碱渣固化铅污染土，发现增加碱渣掺量和养护龄期可有效降低浸出液中的Pb²⁺浓度。栗志翔^{[参考文献 20

百度学术}20]研究发现，从强度、固结压缩、重金属浸出毒性和渗透性等方面综合来看，碱渣—矿渣—生石灰固化污泥用作填埋场覆盖材料具有可行性，但生活垃圾填埋场复杂环境下固化污泥的性质还有待进一步研究。

笔者在前期研究基础上，开展填埋场渗滤液长期浸泡作用下碱渣—矿渣—生石灰固化污泥的无侧限抗压强度和固结等试验，研究固化污泥强度性质随渗滤液浓度、浸泡时间和碱渣掺量的变化规律，结合核磁共振（NMR）、X-射线衍射（XRD）及扫描电子显微镜（SEM）等微观测试结果探讨渗滤液对固化污泥性质的作用机理，为碱渣固化污泥作为垃圾填埋场临时覆盖材料的应用提供理论支持。

1 试验材料与方案

1.1 试验材料

试验所用脱水污泥取自武汉东湖生活污水处理厂，为灰黑色泥状物质，其基本物理性质指标见表1。污泥取回后置于聚乙烯桶中，在封闭、遮光、低温条件下保存。固化材料有碱渣、矿渣及生石灰。试验材料主要化学成分及含量见表2，生石灰中CaO含量≥98%。

表1 污泥的基本物理性质指标

Table 1 Basic physical properties of sludge

含水率/%	有机质含量/%	pH值	密度/ （g·cm^-3）	液限/%	塑限/%	塑性指数/%
566.0	35	6.45	1.1	380.3	62.9	317.39

表2 污泥、碱渣和矿渣的主要化学组成

Table 2 Main chemical composition of sludge, SR and GGBS

试验材料	化学组成/%
试验材料	CaO	Fe₂O₃	SiO₂	MgO	MnO	P₂O₅	Al₂O₃	TiO₂	SO₃	Cl
污泥	5.60	6.70	45.10	4	0.1	16.40	12.90	0.90	4.60	0.30
碱渣	66.46	1.02	8.57	0.28		0.14	4.06	0.22	11.27	6.72
矿渣	38.60	0.30	33.90	7.5	0.3	1.30	15.30	0.70	2.10

浸泡采用的渗滤液取自武汉陈家冲生活垃圾填埋场。该填埋场一期启用时间为2008年，填埋方式为卫生填埋，采用土工膜防渗，目前处于封场状态；二期仍在运行中。所取渗滤液为一期和二期混合渗滤液，其主要化学成分见表3。

表3 垃圾渗滤液的主要成分

Table 3 The main constituent in landfill leachate

pH值	NH₃-N/(mg·L^-1)	COD/(mg·L^-1)	Cu/(mg·L^-1)	Pb/(mg·L^-1)	Cr/(mg·L^-1)
8.25	1 784.95	16 427.10	0.50	1.63	0.10

1.2 试验方案及方法

采用的试验方案见表4。其中，固化剂掺量及养护龄期根据前期试验及参考文献[

20]确定。试验前期准备：碱渣与矿渣在60 ℃烘箱中烘干并过1 mm滤筛，然后将污泥与固化剂按固化剂掺量配比混合。由于搅拌过程中生石灰发生放热反应，故搅拌借助土工刀完成。为了减少试样环境的影响，将混合料密封后置于30 ℃烘箱中焖样3 d后制样。制样前，在模具内部均匀涂上一层凡士林，无侧限抗压强度试验试样（D×H=3.91 cm×8 cm）采用三瓣膜配合击样法，分5层击实试样；固结压缩试样（D×H=6.18 cm×2 cm）采用压样法制样，振动密实，以排除其中的空气，并保证试样不出现离析现象。试样脱模后用保鲜膜包裹、密封，放入标准养护箱（温度为（20±1） ℃，湿度为98%±1%）养护3 d后取出，浸泡于不同浓度渗滤液中至规定时间，然后进行无侧限抗压强度试验和固结压缩试验。为考虑临时覆盖层处于不同浓度渗滤液长期浸泡环境，将渗滤液与蒸馏水按不同比例混合，浸泡时间为30~210 d或240 d。下文中S4T30Ⅳ表示试样碱渣掺量为40%、浸泡时间为30 d、浸泡环境为渗滤液，其他以此类推。

表4 不同浓度渗滤液浸泡的试验方案

Table 4 Test scheme for soaking in leachate with different concentration

碱渣掺量S	养护龄期	浸泡时间t/d	浸泡环境	试验类型
碱渣掺量S	养护龄期	浸泡时间t/d	浸泡环境	宏观	微观
40%、50%、60%	3 d+3 d	30、60、120、210或240	Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ	强度、固结	XRD、NMR、SEM

注： 1. 碱渣掺量为固化剂与湿污泥的质量比；矿渣和生石灰掺量分别为10%和12%；2. 养护龄期3 d+3 d为30 ℃烘箱焖样3 d，标准养护3 d；3. 浸泡环境Ⅰ表示蒸馏水；Ⅱ表示蒸馏水与渗滤液质量比为2:1；Ⅲ表示蒸馏水与渗滤液质量比为1:1；Ⅳ表示渗滤液。

无侧限抗压强度试验采用应变控制式无侧限压力仪，依据《公路土工试验规程》（JTG3430—2020）^[

21]进行。变形速率为1.18 mm/min，取峰值或轴向应变15%所对应的轴向应力为无侧限抗压强度，每组试样测定2个平行样。固结压缩试验仪器为GZQ-1型全自动气压固结仪，试验压力为25~1 600 kPa，每级荷载以每小时沉降量不大于0.01 mm为压缩稳定标准。

NMR试验采用苏州纽迈股份有限公司生产的核磁共振岩心分析仪（MicroM12-025VR）。达到浸泡时间后取出试样，用改造的胶制注射器取样（D×H=17 mm×20 mm），根据反演FID数据绘制T₂分布曲线。XRD试验采用CuKα辐射为0.154 nm的BrukerD8Advance系统（BrukerAXS, Madison, WI, USA），扫描速度为2 (°)/min，扫描范围为5°~75°，测试样经60 ℃烘干后过75 μm筛，然后进行测试。SEM试验采用SU8010（Hitachi Ltd., Tokyo, Japan），试样切成1 cm³左右小块，干燥后取新鲜断面进行测试。

2 试验结果分析及讨论

2.1 无侧限抗压强度

2.1.1 浸泡时间的影响

图1为不同碱渣掺量下固化污泥无侧限抗压强度与浸泡时间的关系。可以看出，由于污泥和渗滤液性质都比较复杂，固化污泥强度随浸泡时间的增长呈一定的波动性。总体来看，随着浸泡时间的增加，不同浸泡环境下的试样S4和S5的强度呈增大趋势；试样S6的强度也呈增大趋势，但在浸泡210 d时试样中出现裂隙，导致其强度显著降低。对于试样S4，在浸泡环境相同的情况下，浸泡时间从30 d增加至120 d时其强度缓慢增大，从120 d到210 d时强度增幅明显（图1（a））。试样S5也有相似的规律（图1（b）），表明试样S4和S5具有较好的渗滤液耐久性。对于碱渣掺量较高的试样S6，其长期耐久性不如试样S4和S5。

(a) 试样S4

(b) 试样S5

图1 不同碱渣掺量时无侧限抗压强度与浸泡时间的关系

Fig. 1 Relationships between unconfined compressive strength and soaking time with different SR content

2.1.2 碱渣掺量及浸泡环境的影响

图2为不同浸泡时间下固化污泥无侧限抗压强度与碱渣掺量及浸泡环境的关系。可以看出，在浸泡环境相同的情况下，浸泡30 d时碱渣掺量的变化对强度影响不明显；当浸泡时间增加至60、120 d时，强度随碱渣掺量的增加呈增大趋势；浸泡时间为210 d时，强度随碱渣掺量的增加而减小，当碱渣掺量增加至60%时，强度降低尤其明显。例如在蒸馏水（Ⅰ）浸泡60 d的情况下，试样S4、S5和S6对应强度分别为81.2、100、168 kPa（图2（b））；在渗滤液（Ⅳ）浸泡210 d情况下，碱渣掺量从40%增至50%时，强度小幅下降，增至60%时强度下降至42.8 kPa（图2（d））。这表明碱渣掺量对固化污泥短期、中期和长期效应的影响存在差异性。另外，对比3种不同碱渣掺量的试样，试样S6受渗滤液浓度的影响最大，其强度随渗滤液浓度的增加而降低的趋势更明显。

（a）浸泡30 d

（b）浸泡60 d

（c）浸泡120 d

（d）浸泡210 d

图2 不同浸泡时间下无侧限抗压强度与碱渣掺量的关系

Fig. 2 Relationships between unconfined compressive strength and SR content under different soaking time

在浸泡时间相同的情况下，随着渗滤液浓度的增大，固化污泥的强度虽有一定波动，但整体呈减小趋势（除浸泡210 d，规律性较差外），表明渗滤液对固化污泥具有侵蚀作用。浸泡210 d，后固化污泥的强度与渗滤液浓度的关系不大，其原因可能在于渗滤液和污泥的性质比较复杂，长期浸泡过程中实验室温度环境变化、渗滤液浓度分布不均等因素对强度的影响超过了渗滤液浓度差异的影响。渗滤液浸泡时试样表面出现一些黄褐色砂质结晶体，XRD检测出其主要成分为钙钒石、碳酸钙和氯化钠，而蒸馏水浸泡试样则没有出现（见图3），反映出渗滤液与固化污泥发生相互作用，渗滤液对固化污泥具有侵蚀性。

（a）固化污泥试样外观

（b）试样表面析出物XRD图

图3 不同浸泡环境下固化污泥试样的外观和析出物XRD图

Fig. 3 The appearance of solidified sludge under different soaking environment and XRD pattern of precipitates

2.2 结构屈服应力

选取试样S4T60的e-lg p关系曲线为代表，如图4所示。可以看出，与水泥固化污泥类似^[

22]，不同浸泡环境下固化污泥试样也具有结构性特点，即e-lg p曲线存在一个明显的屈服点，即为结构屈服应力。采用Butterfield的ln(1+e)-lg p双对数坐标法^{[参考文献 22

百度学术}22]得到固化污泥的结构屈服应力，如图5所示。可以看出，随着浸泡时间的增长，结构屈服应力呈先增大后减小的趋势（图5（a）），例如，对于S4Ⅳ，当浸泡时间为15、60、240 d时，结构屈服应力分别为92.6、156.6、82.1 kPa。结构屈服应力与无侧限抗压强度随浸泡时间的变化存在一定的差异性，可能是在无侧限抗压强度试验和固结试验中试样尺寸和受力状态存在差异造成的。固化污泥中生成了具有膨胀性的钙钒石，在竖向压力作用下，环刀的侧向限制可能导致试样更易被压坏，因此，在长期浸泡时试样的结构屈服应力降低；而在无侧限条件下侧向提供了变形的空间，试样无侧限抗压强度增大，但其变化应该与钙钒石的量有关，如前所述，试样S6在长期浸泡时无侧限抗压强度也会降低。结构屈服应力随碱渣掺量的增加呈先减小后增大的趋势，但在渗滤液浓度较高的情况下随碱渣掺量的增加而增大（图5（b）、（c））。另外，和无侧限抗压强度的变化规律一致，整体上看，固化污泥的结构屈服应力随浸泡渗滤液浓度的增加呈减小的趋势。

图4 S4T60的e-lg p关系曲线

Fig. 4 The e-lg p relationship curve of S4T60

（a）试样S4

（b）浸泡15 d

（c）浸泡240 d

图5 结构屈服应力与浸泡时间、浸泡环境及碱渣掺量的关系

Fig. 5 Relationships between structural yield stress and soaking time, soaking environment and SR content

2.3 微观特征

2.3.1 NMR试验

图6为部分固化污泥的T₂分布曲线，表5为对应的T₂峰值及积分面积。可以看出，S4T30Ⅰ曲线为双峰形态，而S4T30Ⅳ曲线为三峰形态，表明渗滤液浸泡试样的孔隙分布连续性较弱；当碱渣掺量和浸泡时间相同时，随着渗滤液浓度的增加，T₂曲线向右上方移动，其峰值和积分面积逐渐增加。例如，当浸泡环境分别为蒸馏水和渗滤液时，试样的T₂主峰值分别为4.642、6.136 ms，大孔隙T_{2 max}分别为100、152 ms。土体中T₂ 值与孔隙结构相关，T₂与孔隙半径R成正比，且对应的积分面积可反映孔隙体积的大小^[

23]。因此，渗滤液浓度增大使得试样中的孔隙变大，孔隙体积也增大。对比S4T30Ⅳ和S4T60Ⅳ可以发现，后者积分面积和峰值小于前者，且T₂曲线略微右移，孔隙体积随浸泡时间的增加而减小。在浸泡30 d的情况下，随着碱渣掺量的增加，T₂曲线向左移动，试样孔隙尺寸有减小趋势，孔隙体积也有所减小，从而有助于强度的提高。

（a）浸泡环境和时间的影响

（b）碱渣掺量的影响

图6 不同浸泡时间、环境及碱渣掺量的T₂曲线

Fig. 6 T₂ curves with different soaking time, soaking environment and SR content

表5 NMR试验中峰值T₂和积分面积

Table 5 Peak T₂and integral area for NMR tests

参数	T_2max1	T_2max2	T_2max3	S₁	S₂	S₃	S
S4T30 Ⅰ	4.64	100		17 656.12	479.51		18 135.630
S4T30Ⅳ	0.33	6.14	152	2 494.95	24 351.21	526.80	27 372.960
S4T60Ⅳ	6.14	152		26 411.63	542.90		26 954.534
S5T30Ⅳ	0.19	5.34	152	2065.50	22 451.70	386.95	24 904.139
S6T30Ⅳ	0.12	4.64	114.98	1 427.33	22 317.21	864.16	24 608.693

2.3.2 XRD测试

图7为不同影响因素下固化污泥的XRD图谱。可以发现，固化污泥主要有碳酸钙（CaCO₃）、石英（SiO₂）、氢氧化钙（Ca(OH)₂）、钙钒石（Ca₆Al₂（SO₄）₃（OH）₁₂·26 H₂O）、钙铬矾（Ca₆Cr₂（SO₄）₃（OH）₁₂·26H₂O）、水铝钙石（Ca₄Al₂O₆Cl₂·10H₂O）/geminite（Cu²⁺2As²⁺5O₇·3H₂O）/dundasite（Pb₂Al₄（CO₃）₄（OH）₈·3H₂O）和水化硅酸钙（C-S-H）等物质。

（a）不同浸泡环境

（b）不同碱渣掺量

（c）不同浸泡时间

图7 不同影响因素下固化污泥XRD图谱

Fig. 7 XRD patterns of solidified sludge under different influence factors

从图7（a）可以看出，渗滤液浸泡的试样中SiO₂和Ca(OH)₂峰较弱，而CaCO₃峰较强，表明渗滤液浸泡环境下发生的碳化反应对强度有不利影响；而蒸馏水浸泡环境下C-S-H峰较强，可能是造成其强度和结构屈服应力较高的原因。钙钒石主要由碱渣提供SO₄^2-，与Ca(OH)₂及活性Al₂O₃反应生成，钙铬矾则由Cr³⁺取代钙钒石铝柱中的Al³⁺形成。

从图7（b）可以看出，相同浸泡时间和浸泡环境下，碱渣掺量60%试样中生成的CaCO₃和钙钒石最多。S4T210中SiO₂和Ca(OH)₂较少，而CaCO₃和钙钒石的量也较少，表明SiO₂和Ca(OH)₂参与水化反应生成胶结性较强的C-S-H等物质。经过210 d渗滤液浸泡后，固化污泥中水铝钙石/geminate/ dundasite峰都较强。

从图7（c）可以看出，当浸泡时间从30 d增至60 d时，SiO₂和Ca(OH)₂峰显著减少，钙钒石和C-S-H量增多，表明水化反应逐渐加强。当浸泡时间从60 d增加至210 d时，Ca(OH)₂增多，钙钒石和C-S-H有所减少。水铝钙石/geminate/dundasite对应的峰随浸泡时间的增加逐渐增加。

2.3.3 SEM测试

图8为部分固化污泥的SEM照片。可以看出，S4T60 Ⅰ 中有六角板状Ca(OH)₂，针棒状钙钒石生长在颗粒表面和孔隙中（图8（a））；随着浸泡时间的增加，试样中针棒状钙钒石增多，Ca(OH)₂表面也有钙钒石晶体生成，在颗粒边缘观察到絮状C-S-H（图8（b）），有效包裹颗粒、填充颗粒间孔隙，使颗粒间相互粘结且整体结构性增强；在渗滤液长期浸泡的情况下，试样S4T210Ⅳ中也有大量尺寸较均匀的钙钒石生成，但C-S-H凝胶相对较少（图8（c））；对比图8（c）、（d）可以发现，在渗滤液浸泡210 d、碱渣掺量由40%增加至60%时，试样中颗粒较大，钙钒石尺寸大小悬殊，结构较为疏松。

（a） S4T60 Ⅰ

（b） S4T210 Ⅰ

（c） S4T210 Ⅳ

（d） S6T210 Ⅳ

图8 不同影响因素下固化污泥SEM图像（5 000×）

Fig. 8 SEM images of solidified sludge under different influence factors（5 000×）

综合以上微观测试结果可以看出：在固化污泥中，初期由于碱渣颗粒较大，吸水性较强，与污泥混合后短期内即可降低整体含水率，使得试样强度增大。随着浸泡时间的增加，固化污泥中活性SiO₂和Ca(OH)₂持续发生水化反应，生成C-S-H、钙钒石和CaCO₃，有效地填充污泥颗粒间孔隙，使得颗粒间相互粘连、搭接，增强了颗粒间的联结作用，孔隙体积减小，使得固化污泥试样结构性增强、强度增大。但当浸泡时间增加至210 d时，碱渣虽能在一定程度上填充颗粒间的孔隙，但过多的碱渣会提供较多的SO₄^2-，生成过多的钙钒石，其膨胀作用会破坏已有的凝胶体^[

18]；且钙钒石尺寸悬殊，填充在孔隙中的大尺寸钙钒石膨胀力强，使结构变得松散，孔隙变大、数量增多^{[参考文献 17

百度学术}17]，促使试样由内向外破裂，导致试样抗压强度降低；在固结压力作用下，受侧限挤压作用时易发生破裂，导致土体颗粒间联结性变弱、结构性变差。同时，随着浸泡时间的增长，更多的污染物被稳定，固化污泥与渗滤液的相互作用也逐渐加强。

当浸泡环境不同时，蒸馏水浸泡的试样生成较多针棒状钙钒石/钙铬矾和C-S-H凝胶，填充颗粒间孔隙，使得试样结构紧密；而渗滤液浸泡试样生成的CaCO₃和钙钒石/钙铬矾较多，并在试样的外表面大量析出。与成分单一模拟渗滤液不同^[

12]，真实渗滤液成分复杂，对固化污泥具有侵蚀作用，其浓度越高，对试样的侵蚀性越大，导致试样内部孔隙数量增多、孔隙体积增加，强度和结构屈服应力呈下降趋势。

碱渣掺量对固化污泥强度及结构屈服应力的影响与浸泡时间有关。当浸泡时间较短（30 d）时，3种碱渣掺量试样强度的差异不明显；随着浸泡时间的增加（60~120 d），水化反应生成的胶结性产物增多，生成大量针棒状钙钒石、絮状C-S-H，固化污泥的强度随碱渣掺量的增加呈增大的趋势；碱渣掺量为40%~50%时，结构屈服应力增加，但当碱渣掺量为60%时，结构屈服应力略有增大或减小。在长期浸泡作用下（210 d），碱渣掺量为40%的试样强度最高，而较多的碱渣带来较多SO₄^2-，生成较多的钙钒石，且碳化形成较多碳酸钙，这使得碱渣掺量为60%的试样出现裂缝,强度大幅降低。因此，从长期性能来看，固化污泥中碱渣掺量需要控制在合理的范围内。

3 结论

1）在不同浓度渗滤液中长期浸泡时，碱渣—矿渣—生石灰固化污泥表现出较好的耐久性，其强度随浸泡时间的增加而增大；但碱渣掺量为60%的试样浸泡210 d时，试样中生成不同尺寸的钙钒石和较多的碳酸钙，导致结构变得疏松，强度大幅降低至46.8 kPa，低于填埋场临时覆盖材料的强度要求（50 kPa）。渗滤液长期浸泡作用下，碱渣掺量过多对固化污泥强度不利。

2）渗滤液对固化污泥具有一定的侵蚀性，固化污泥的强度随渗滤液浓度的增加而降低。其原因在于蒸馏水浸泡试样中生成钙钒石和水化硅酸钙，而渗滤液浸泡试样中生成较多的钙钒石和碳酸钙，且孔隙体积较大。

3）固化污泥具有结构性，其结构屈服应力随渗滤液浓度的增加呈减小趋势，与强度变化规律一致。渗滤液浓度较高时，结构屈服应力随碱渣掺量的增加而增大，随浸泡时间的增加呈先增后减的趋势。结构屈服应力与强度随浸泡时间变化存在一定的差异，这与试样尺寸和受力状态有关。

4）碱渣、矿渣和生石灰用于固化污泥时，在渗滤液长期浸泡的过程中，对污泥和渗滤液中的铬、铜、铅、砷等污染物可起到稳定作用。

参考文献

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渗滤液浸泡对碱渣固化污泥长期性能的影响 PDF

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