污水厂污泥固化_稳定化材料
污泥石灰稳定干化工艺
污泥石灰稳定干化工艺2011-9-14 11:36:09北京梅凯尼克环保科技有限公司字号：【字号大中小】点击：504 打印转发【导读】污泥石灰稳定干化工艺是现今国内新开发出的一种运用添加剂对城市污水处理厂污泥进行干燥、稳定化和资源化处理的方法。
该技术具有无二次污染、安全性高、投资少、污泥干化后产品可资源化利用的优点。
工艺概述：污泥石灰稳定干化工艺是现今国内新开发出的一种运用添加剂对城市污水处理厂污泥进行干燥、稳定化和资源化处理的方法。
采用生石灰发热剂，通过污泥高效干燥系统对有机酸腐污泥进行干燥、脱水、改性后，向稳定化无机材料转化。
干化后的污泥渣可以替代水泥原料中的石灰石，实现污泥的资源化，并解决污泥处理过程中的二次污染问题。
另外，根据氢氧化钙脱水变成氧化钙这一原理，处理物经高温煅烧后，添加剂可回收反复使用，实现了原材料的循环使用。
该技术具有无二次污染、安全性高、投资少、污泥干化后产品可资源化利用的优点。
工艺原理：化合反应：污水厂脱水污泥与固化材料混合搅拌后，污泥中的水分与固化材料中的生石灰反应后生成消石灰并释放大量热，掌握适当的添加量，在处理过程中可以使污泥迅速升温至100度以上，短时间内大量水蒸汽被蒸发，达到干燥、脱水及杀菌的目的。
工艺流程:含水率80%的污泥由螺旋输送机送至料仓暂存，通过计量输送装置使污泥和生石灰按质量比4：1的配比分别送入物料反应系统。
在物料反应系统内，污泥和生石灰发生化合反应，使系统内的温度迅速升高到100度，污泥中的水份被大量蒸发，完成污泥的干燥、脱水过程。
干化后的污泥通过双螺旋混合器输送至室外堆置棚进行堆置贮存。
为防止污泥干化工程中产生二次污染，可以通过添加除尘、除臭设备实现对排放出的石灰粉尘和恶臭气体的处理。
工艺特点：1、成本低，占地面积小2、自动化设备，操作管理简单；3、提高污泥含固率，使操作、运输更方便；4、可以有效除臭除味，减少带菌物；5、可以有效消灭细菌原体，且无细菌原体再生的风险；6、干化产物富含含大量氢氧化钙、氧化硅、碳酸钙等物质，可以作为建筑材料的基材、道路基础辅7、料、垃圾填埋场的垫层土、道路施工用的回填土等使用。
污染土壤固化、稳定化施工方案
污染土壤固化/稳定化施工方案1、技术原理固化/稳定化技术，是将污染土壤与能聚结成固体的黏结剂或能将重金属元素螯合稳定化的药剂相混合，从而将重金属污染物捕获、稳定或固定在固体结构中的技术。
该技术普遍应用于土壤或污泥重金属污染的快速控制和修复，对于同时处置含多种重金属混合污染的土壤或污泥具有明显的优势。
国内已有多项的碎土壤进行固化/稳定化修复案例，结果表明，经稳定化处理后的浸出液中重金属的浓度基本达到达标。
且与其它技术相比，该技术的成本低，处理所需时间短，而且局限性小，适用范围广。
固化技术中污染土壤或污泥与黏结剂之间可以不发生化学反应,只是机械地将污染物固封在结构完整的固态产物（固化体）中，隔离污染物与外界环境的联系，从而达到控制污染物迁移的目的；稳定化是指稳定化药剂与污染物发生络合、螯合等化学反应，将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形态来实现其无害化，降低对生态系统危害性的风险，对于重金属和多环芳烧类污染物均适用。
在实际应用中往往将固化技术和稳定化技术结合起来以便达到更好的效果。
本项目拟采用在国内多个项目上已成功应用的固化/稳定化药剂对碑、镉、铅等污染土壤进行修复，所选的固化/稳定化药剂是以碱性稳定剂为主、同时含有Ca、Si、Al等成分的复合固化/稳定化药剂。
其主要修复原理是利用Mg、Ca>Si、AI等与目标金属污染物发生凝硬反应，降低土壤中重金属的迁移和浸出能力。
其固化反应包括水酸化物生成时的固化、难溶性盐生成时的固化或者水化合物生成时的吸附固定。
本项目中影响固化/稳定化效果的主要因素包括以下几个方面：（1）污染物浓度对碑污染土壤及一般固体废物进行固化/稳定化治理，采用以碱性稳定剂为基料的固化药剂。
药剂投加比一般不高于20%（干重质量比），具体投加量可通过小试进一步确定。
（2）水分含量水是固化/稳定化反应进行的物质基础，本项目拟采用的复合固化/稳定化药剂在反应时，需保持土壤或或一般固体废物与药剂混合物的含水率在20%以上。
硅酸盐水泥固化-稳定化剩余污泥探索研究
硅酸盐水泥固化-稳定化剩余污泥探索研究硅酸盐水泥固化/稳定化剩余污泥探索研究1. 引言随着城市化进程的加速和经济的快速发展，城市环境中产生的污泥量也越来越大。
这些污泥通常含有大量的有机物、重金属和其他各类有害物质，对环境和人体健康带来潜在的威胁。
因此，寻找一种高效、经济、环保的处理方法成为了当前的研究热点之一。
本文将探索硅酸盐水泥固化/稳定化剩余污泥的可能性。
2. 硅酸盐水泥固化/稳定化剩余污泥原理硅酸盐水泥作为一种常见的水泥材料，具有优良的物理和化学性能。
其基本成分主要包括矿物硅酸盐、石膏和水，其中硅酸盐是其主要固化剂。
在固化/稳定化过程中，硅酸盐水泥通过与污泥中的有机物和重金属离子发生化学反应，将其固化在水泥基质中，从而实现污泥的固化和稳定。
3. 硅酸盐水泥固化/稳定化剩余污泥的条件控制硅酸盐水泥固化/稳定化剩余污泥的效果受到多种因素的影响，如水泥配比、污泥含水率、固液比、混合时间等。
水泥配比是指固化/稳定化剂与污泥的质量比，控制好水泥配比可以保证固化/稳定化效果的良好。
污泥含水率直接关系到固化/稳定化后产物的强度和稳定性，通常需要在合理范围内进行调节。
固液比指水泥与污泥的混合比例，适当的固液比可以提高混合效果。
混合时间则是指固化/稳定化过程中的混合时间，一般需要均匀混合数分钟以确保充分反应。
4. 硅酸盐水泥固化/稳定化剩余污泥的实验研究本次研究选取某市污水处理厂的剩余污泥作为研究对象，采用不同配比的硅酸盐水泥进行固化/稳定化实验。
实验过程中，首先对污泥进行预处理，包括干化、筛分等步骤，以提高固化/稳定化效果。
然后根据设计的实验方案进行控制条件的实验，包括水泥配比、污泥含水率、固液比和混合时间。
最后通过力学性能测试、重金属浸出实验等方法评估固化/稳定化后污泥的稳定性和环境风险。
5. 结果与讨论实验结果显示，硅酸盐水泥固化/稳定化剩余污泥具有较好的效果。
随着水泥配比的增加，固化/稳定化后污泥的强度和稳定性明显提高。
污水处理中的污泥稳定化技术
REPORTING
厌氧消化原理
厌氧消化是在无氧条件下，由 厌氧微生物将污泥中的有机物 分解为CH4、CO2和H2O的过 程。
厌氧消化分为四个阶段：水解 、酸化、产氢产乙酸和甲烷化 。
厌氧消化可以减少污泥体积， 产生生物气可作为能源利用。
好氧消化原理
好氧消化是在好氧条件下，利 用好氧微生物将污泥中的有机 物转化为CO2和H2O的过程。
环境友好
生物稳定化技术是一种环境友好的处理方法。
生物稳定化技术的优缺点分析
• 操作简单：生物稳定化技术的操作相对简单。
生物稳定化技术的优缺点分析
要点一
处理时间较长
要点二
对有毒物质敏感
生物稳定化技术的处理时间较长，需要一定的反应时间。
生物稳定化技术对有毒物质较为敏感，可能影响处理效果 。
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好氧消化分为两个阶段：稳 定化和腐殖化。
好氧消化可以减少污泥体积， 改善污泥的脱水性能。
化学稳定化原理
01
化学稳定化是通过向污泥中添加 化学药剂，如酸、碱、氧化剂等 ，使污泥中的不稳定成分转化为 稳定成分的过程。
02
化学稳定化可以降低污泥的生物 活性，减少臭味和病原体。
生物稳定化原理
生物稳定化是通过生物处理技术，如 活性污泥法、生物膜法等，使污泥中 的有机物转化为微生物细胞和无机物 的过程。
生物稳定化在污泥稳定化中的应用
生物稳定化是通过微生物的作用，将污泥中的有机物转化为 稳定的无机物，降低污泥的含水率、提高其脱水性能的过程 。
生物稳定化方法包括好氧稳定化和厌氧稳定化等，适用于处 理各种类型的污泥，但反应条件较难控制，且需要一定的反 应时间。
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PART 04
城市污泥稳定固化填埋技术
城市污泥稳定固化填埋技术一、技术背景：污泥是污水处理厂在水处理过程中产生的沉淀物质，通常占污水总量的0.5～1%。
污泥的成份非常复杂，是由多种微生物形成的菌胶团及与其吸附的有机物和无机物组成的集合体，除含有大量的水份（可高达99%），还含有难以降解的有机物、重金属和盐类，以及病原微生物和寄生虫卵等，污泥中有机物含量高，极易腐败，并产生恶臭，大量未经处理的污泥堆放和排放对环境造成污染。
污泥中含有大量病菌、寄生虫卵及病毒，极易造成传染病的传播。
随着污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化，污水厂的污泥产生量将有较大的增长，由此引起的二次污染问题已不容忽视。
因此如何合理地处理、处置污泥，已成为城市污水厂和相关部门必需引起重视的问题。
国内外污泥处理与处置的方法很多，一般采用浓缩、消化、脱水、干化、有效利用(多为农用)、填埋及焚烧等，或用其中几个方法组合处置。
应该说，任何一种污泥处置技术其投资都较大，如需彻底对污泥进行无害化处置困难也很大。
所以，寻找一种简单的、经济的，又便于污泥的深度资源化利用的污泥处置技术和方案是目前污泥处置面临的极大地问题。
1. 工作原理污泥固化稳定化技术系针对污水厂脱水污泥(含水率75～85％)，通过添加特有的固化/稳定化材料对污泥进行改性，使污泥的物理性质、化学性质趋于稳定的方法。
固化是指通过提高污泥的强度、降低透水性来改变污泥的物理性质的过程。
稳定化是指转化污泥中含有的重金属污染物的形态，构建内封闭系统而改变污泥化学性质的过程。
2. 污水厂污泥污水处理过程中产生的一种泥状物质，密度在1.0左右，基本性质如下：表1各地污泥的基本性质指标值汇总表(1) 污泥中的水分：自由水：存在与固体颗粒孔隙中的水分，一般在混合搅拌过程中被固化材料吸收结合，在压缩、挤压情况下会析出。
吸着水：被固体颗粒吸附在颗粒的表面，以水膜的形式存在。
细胞结合水：在固体颗粒的团粒中或者细胞膜中结合的水分，在强烈扰动下会析出成为自由水。
以膨润土为辅助添加剂固化_稳定化污泥的试验研究_朱伟
以膨润土为辅助添加剂固化_稳定化污泥的试验研究_朱伟以膨润土为辅助添加剂固化稳定化污泥的试验研究朱伟1,2,林城2,李磊3,大木宜章4(1.河海大学水文水资源及水利工程科学国家重点实验室,南京210098;2.河海大学土木工程学院,南京210098;3.河海大学科学研究院,南京210098;4.日本大学生产工学部,日本千叶县习志野市275-0006)摘要:针对传统以水泥固化污泥,带来的水泥用量大与固化体的浸出液pH 过高等问题,提出了以膨润土为添加剂辅助水泥固化稳定化污泥的思路.通过开展无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验,测量掺入膨润土后污泥固化体的强度、重金属浸出率、浸出液C OD 及pH 值,研究该固化稳定化方法的效果.结果表明,膨润土的掺入极大地提高了固化体的抗压强度,将掺入量为0.4(相对污泥的质量比)的水泥一半用膨润土替代时,固化体的强度提高了6左右.体积安定性也能够满足要求.随膨润土掺入量增加,固化体中锌、铅的浸出率与浸出液的p H 值呈现不断减小的趋势,锌与铅的浸出率分别由6.9%下降至0.25%,9.6%下降至5%,p H 值由12.3下降至12.1.在强碱条件下及烘干或风干条件下,铜会随着有机物的分解而析出,从而增加铜的浸出率,而膨润土的加入能弥补水泥造成的强碱环境及风干或烘干过程对固化污泥中铜的稳定产生的不利影响.关键词:污泥;膨润土;重金属;p H 值;COD ;固化稳定化中图分类号:X705文献标识码:A 文章编号:0250-3301(2007)05-1020-06收稿日期:2006-05-17;修订日期:2006-08-01基金项目:国家自然科学基金项目(50379011);江苏省环保科技项目(2005013)作者简介:朱伟(1962～),男,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为固体废弃物处理与处置及城市水环境修复,E -mail :weizhu @jl onl ine .c omSolidification Stabilization (S S )of Sludge Using Calcium -Bentonite as AdditiveZHU Wei1,2,LIN Cheng 2,LI Lei 3,T .Ohki4(1.State Key Laboratory of Hydrology Water Resources and Hydraulic Engineering ,Hohai University ,Nanjing 210098,China ;2.College of Civil Engineerin g ,Hohai University ,Nanjing 210098,China ;3.Research Academy of Hohai Univers ity ,Hohai University ,Nanjing 210098,China ;4.Department of Civil En gineering ,College of Industrial Technology ,Nihon University ,Tiba Narashino 275-0006,Japan )A bstract :Cement -based S S of sludge confronted the problems of consuming the large amount of cement and high pH leaching from solidified sludge .This research utilized calcium -bentonite as additive to assist cement -based S S of sludge .Unconfined compressive stren gth (UCS )test and leach test were conducted to assess its effect by measuring UCS of the solidified slud ge ,leaching ratio of heavy metal ,COD and pH of leachate from the solidified sludge .The results show that compressive strength of the solid ified sludge increases remarkably after addin g calcium -bentonite ,and when half of cement content of 0.4(to sludge by weight )is replaced by bentonite ,stren gth of the solidified sludge increases nearly 6times .Furthermore ,volume of the s olidified sludge after adding bentonite changes s mall .With calcium -bentonite adding ,leaching Zn ,Pb and pH from the solidified sludgeappears in a declining trend ,zinc and lead leachin g ratios decrease from 6.9%to 0.25%,9.6%to 5%respectively and pH decreases from 12.3to 12.1.Copper would be leached out as organics dissolve at high pH or natural dryin g conditions ,which increases leaching ratio of copper from sludge .However ,benton ite can reduce these bad influences and improve stabilit y of copper stable in the solidified sludge .Key words :sludge ;calcium -bentonitte ;heavy metal ;pH ;COD ;solidification stabilization 污泥是污水处理厂在污水处理过程中产生的沉淀物质,我国每年排放干污泥约为550万～600万t ,且呈不断增加的趋势[1].污泥中有机质、重金属含量很高,而且还含有大量的病原微生物,如果处理不好将会带来对周围环境的二次污染.因此,寻找污泥处理处置的新途径将是十分迫切.固化稳定化方法是一种廉价、可行的资源化方法,它不仅可作为污泥卫生填埋、最终处置及利用的预处理方法[2,3],而且可以将污泥换为填土材料或经过预处理后作为填埋场的盖层材料等进行资源化再利用[4～6].污泥由于高含水率、高有机物含量及各种重金属等因素会阻碍水泥水化产物的形成,为了达到污泥固化稳定化处理的效果就需加入大量的水泥来克服这些不利的影响.然而掺入大量的水泥势必会增加污泥固化处理的成本,同时也会使污泥固化体浸出液的pH 值过高.而固化污泥在再利用过程中,与地下水或地表水接触时,污泥固化体产生的强碱会危害生态系统中的水质[7].膨润土是一种无机高活性的火山灰粘土材料,它具有强的吸水性及离子吸附能力.膨润土由于具有这种强吸附性而被广泛应用于污水净化处理中.有研究表明[8],在10mg L 离子溶液中加入0.1%的膨润土,重金属Zn 、Cu 、Pb的去除率达到80%以上.根据膨润土的这些功能,第28卷第5期2007年5月环境科学ENVIRONME NTAL SCIENCEVol .28,No .5May ,2007DOI :10.13227/j .hjkx .2007.05.017本研究提出以膨润土为添加剂辅助水泥固化处理污泥的思路,即在污泥水泥系统中掺入一定量的膨润土辅助水泥固化处理污泥,试图通过膨润土的吸附能力来弥补因减少水泥用量可能带来的污染物浸出增多的问题,同时又能达到提高污泥固化体强度及稳定污染物质的目的.通过选择价格约为水泥价格一半的钙基膨润土为添加剂,研究在低水泥掺入水平时,膨润土对污泥固化体强度、体积变化及污染物稳定的影响,进而明确膨润土作为辅助材料进行固化稳定化处理的可行性问题.1 材料与方法1.1 试验材料试验所用的污泥取自南京江心洲污水厂,污泥的性质如表1所示,可以看出污泥含有大量水和有机物.水泥为南京江南水泥厂32.5#普通硅酸盐水表1 污泥的基本性质指标Table1 Physical and chemical characteristics of sl udge含水率%密度g·c m-3比重pH塑限指数%有机质%Cu mg·kg-1Zn mg·kg-1Cd mg·kg-1Pb mg·kg-175.81.051.617.07256.142.819950526116泥,其基本化学指标见表2.膨润土为南京汤山膨润土生产的钙基膨润土,基本性质如表3.从表3可以看出钙基膨润土具有高吸水率、高吸附量等特性.1.2 试验方法表2 水泥的基本性质指标%Table2Che mical compos ition of cement% SiO2Al2O3Fe2O3Ca O MgO 21.4～22.24.75～5.833.31～3.9164.39～66.231.12～2.08表3 膨润土的基本性质指标1)Table3 Basic characteristics of calci um-bentoniteSi O2%A12O3%CaO%MgO%Fe2O3%FeO%Ti O2%MnO%K2O%Na2O%P2O3%H2O%70.4916.142.022.721.890.230.110.050.880.140.035.57膨胀度mL·g-1吸水率(2h)%CEC mmol·(100g)-1粒度(180目)%9.5≥18079.2951)部分指标引自文献[9]为了检验膨润土作为辅助添加剂固化稳定化污泥的效果,分别改变水泥和膨润土的掺入量,研究对污泥固化效果与稳定化效果.固化效果以无侧限抗压强度为参考指标,稳定化效果则采用毒性浸出试验测浸出体的重金属与有机物(以COD表示)浸出能力.根据污泥中含有较高的铜、锌、铅,毒性浸出试验将主要测量这3种元素.参考正交试验的设计方案,采用如表4所示的试验方案.掺入量是指每kg 湿污泥中掺入的水泥或膨润土质量.试验时,首先将膨润土按比例掺入污泥当中,在搅拌器中充分搅拌均匀后,再加入水泥进行搅拌,并根据土工实验规范GBT50123-1999要求(试样高度和直径比为2∶1～2.5∶1),试样直径3.91cm,高度8cm,分3层装入制样模具,每层振动2min后再装入下一层.制样后置于恒温恒湿箱中养护,养护1d后脱模,脱模后继续养护至试验龄期(7d)进行无侧限抗压强度试验.根据抗压强度试验结果(具体数据没有列出),当水泥掺入量与膨润土掺入量分别为0.2时,针对不同表4 污泥与水泥、膨润土混合的试验方案kg·kg-1Table4Mix design of s ludge,cement and calcium-bentonite kg·kg-1水泥掺入量膨润土掺入量0.100.10.20.40.200.10.20.40.400.10.20.4初始含水率的污泥,进行固化稳定化得到的抗压强度都大于100kPa,能满足填土的强度[10](≥100 kPa)与填埋处理的强度[11](≥50kPa)要求,因此,以掺入量0.2为参考量,取其中污泥、膨润土、水泥质量比为1∶0∶0.2、1∶0.1∶0.2、1∶0.2∶0.2、1∶0.4∶0.2、1∶0.2∶0.1、1∶0.2∶0.4、1∶0.2∶0试样,研究固化污泥的污染稳定化规律.将试样风干,然后碾碎过2mm筛,根据毒性浸出试验方法GB5086.2-1997,将过筛的土样与去离子水按质量比为1∶10的土水比混合,振荡8h后静置16h,取混合液的上清液并抽真空过0.45μm滤膜,将过滤后的溶液用原子吸收10215期朱伟等:以膨润土为辅助添加剂固化稳定化污泥的试验研究分光光度计(上海精密仪器厂)测铜、锌、铅的浓度,用紫外分光光度计(美国hac h )测定COD ,pH 计(上海精密仪器厂)测定pH 值.2 结果与讨论2.1 固化污泥的强度按照上述试验方法,获得膨润土掺入量以及水泥掺入量和污泥固化强度(7d 龄期)的关系如图1、2所示.由图1可知,当只掺入水泥时,固化污泥的强度极低,随着水泥掺入量的增加固化体的强度几乎没有增加,而是一直保持很低的水平,最大强度(水泥掺入量0.4)仅为18kPa .随着膨润土的加入,固化体的强度迅速增加,膨润土掺入量与水泥掺入量分别为0.1(两者之和为0.2)时,固化体的强度就可达到35kPa ;当膨润土掺入量与水泥掺入量分别为0.2(两者之和为0.4)时,固化体强度达到114kPa ,约为原来只加水泥(掺入量0.4)时固化体强度的6倍多.由图2可知,在低水泥掺入量(≤0.4)时,固化体强度与膨润土添加量之间呈线性的增长关系.当水泥掺入量由0增加到0.4时,固化体强度与膨润土添加量间的斜率明显提高,这说明在相对较高水泥掺入量下,膨润土对固化体强度的贡献越显著.图1 无侧限抗压强度与水泥掺入量的关系(7d 龄期)Fig .1 Relationship bet ween unc onfined compressive strength and cement content (curing ti me :7d )综合以上分析,以膨润土为辅助添加剂,水泥固化污泥的强度得到了显著提高.因此,从污泥强度要求的角度考虑,加膨润土可以极大降低水泥的用量,从而降低污泥处理的成本,约可以降低为只掺入水泥时的1 5.膨润土的掺入,水泥与污泥固化体系统效果较好主要有以下原因:污泥含水率(见表1)过高,不利于水泥水化物的形成,因为水量过高水泥颗粒过于图2 无侧限抗压强度与膨润土掺入量的关系(7d 龄期)Fig .2 Relationship bet ween unconfined compressive streangth and bentonite content (curing time :7d )分散,颗粒水化反应后将不能连成整体,从而不能形成骨架结构,因此固化体的强度难于形成[12,13],只有通过添加大量的水泥克服这个不利的影响.掺入膨润土,通过膨润土极强的吸水性及凝聚作用,减少水泥颗粒在孔隙水溶液中分布的距离,促进水泥颗粒在水化反应后形成整体,最终形成强度;污泥含水率、有机质含量高而无机物含量较小,研究表明无机粘土(淤泥)的掺入极大地改善了污泥的无机物含量,为污泥提供了骨架支撑[14].而本研究选用的膨润土也为无机粘土,它的掺入为污泥提供了骨架,因此有利于在水泥水化产物通过胶结作用将这些无机骨架颗粒连成整体骨架,最终形成固化体强度;锌、铜等重金属及有机物对水泥的水化反应有阻碍作用将不利于水化产物的形成[15,16].而掺入膨润土,利用膨润土高的吸附能力吸附这些不利于水化反应的无机物与有机物,可以促进水泥水化产物的形成,从而有利于固化体强度的形成.2.2 固化污泥体积安定性由于膨润土在水溶液体系中,容易分散发生体积膨胀,因此膨润土的加入是否会引起固化体体积的膨胀则需要进行考虑,同时如果固化污泥的体积增加太大,就会增加后处理的费用.因此,研究对处理前后污泥体积的变化也是一个重要的指标.由文献[14],假定固化处理前后遵守质量守恒,污泥固化的增容比λ可以通过下式进行计算:λ=V 固化V 污泥=m 污泥+m 水泥+m 膨润土m 污泥×ρ污泥ρ固化(1)式中,V 表示体积,m 表示质量,ρ表示密度.已知固化材料的掺入量以及污泥和固化后的密度,即可通过式求出固化的增容比.按照式(1)求出的增容比和水泥掺入以及膨润土掺入量关系如图3、4所示.1022环境科学28卷图3 增容比与膨润土掺入量的关系(7d 龄期)Fi g .3 R eations hip between ratio of volume increase of solidifiedsludge and bentonite content (curing time :7d)图4 增容比与水泥渗入量的关系(7d 龄期)Fi g .4 R elations hip between ratio of volume increase of solidi fiedsludge and cement content (curing time :7d )由图3、4可知,膨润土的掺入对固化体体积增长无显著的影响,增长幅度在0～20%间,略高于水泥掺入对固化体体积增长的影响,其增长幅度在0～15%.这可能是水泥加入下污泥中孔隙水钙离子浓度迅速提高,抑制了膨润土颗粒的分散,进而降低膨润土的膨胀,也可能是孔隙水中的憎水性物质(如油)吸附在膨润土表面起到了疏水的作用从而抑制了膨润土的膨胀.因此,可以认为以膨润土为辅助添加剂,对水泥固化污泥的体积安定性影响较小.2.3 固化污泥重金属的稳定性2.3.1 污泥固化体浸出液的pH浸出液的pH 值变化情况如图5所示.从图5可以看出,当水泥掺入量固定(为0.2)时,浸出液的pH 值随膨润土添加呈现先增加后减小的趋势,pH 从12.3(膨润土掺入量0.1时)降低为12.1(膨润土掺入量为0.4时).在考虑污泥的强度、重金属稳定性,又要考虑pH 不能过高时,有色金属工业固体废物污染控制标准(GB5085-85)规定pH <12.5,掺入膨润土对固化稳定化污泥将变得十分有意义.当膨润土掺入量固定(为0.2)时,浸出液的pH 值则随着水泥掺入量增加而不断增加,当水泥的掺入量为0.4时浸出液的pH =12.6,超过了规定的上限.因此,对于考虑固化污泥浸出液pH 的要求时,水泥的掺入量则不能过高.在满足固化污泥强度要求的前提下,要尽可能减少水泥的用量.图5 浸出液pH 值与膨润土掺入量或水泥掺入量的关系(7d 龄期) Fig .5 pH of leachate from solidified sl udge at various cementcontent or bentonite c ontent (curing time :7d )2.3.2 污泥固化体浸出液的重金属为了反映固化污泥重金属浸出难易程度,本研究采用重金属浸出率作为衡量指标,即单位污泥浸出的重金属质量与单位污泥含有的重金属总质量的比值.结合表5与图6可以看出,污泥经固化处理后其中锌的浸出率显著降低,从原来的6.9%下降至0.25%,并且随膨润土的加入(水泥的掺入量为0.2),锌的浸出率总体上降低.当膨润土掺入量为0.2时,随着水泥掺入量增加,锌的浸出率呈现先减小后增加的趋势,这是因为锌是两性金属[17],即在碱性条件下,锌以氢氧化物的形式沉淀下来,因此锌的浸出率出现先减小的趋势,当碱性增强时(水泥掺入量增加),pH 达到12左右,原来氢氧化锌,氧化物则部分生成可溶性的物质,因此锌的浸出率呈现增加.表5 原泥(未固化污泥)浸出液基本化学指标Table 5 Leaching characteristics of untreated s ludge Zn %Cu %Pb %COD mg ·L -1 pH 6.95.79.632107.07固化污泥中铅的浸出率随膨润土与水泥掺入的变化,如图7示.同原泥(见表5)相比固化污泥铅的浸出率也是明显减少,当膨润土掺入量为0.4时固10235期朱伟等:以膨润土为辅助添加剂固化稳定化污泥的试验研究图6 Z n 浸出率与膨润土掺入量或水泥掺入量的关系(7d 龄期)Fi g .6 L eaching of Zn from sol idified sl udge at various cement content orbentonite content (c uring time :7d )化污泥铅的浸出率约为原泥中铅的浸出率的一半.固化污泥铅的浸出率总体上随膨润土掺入量的增加而减少,由单加水泥时的7%下降至5%(膨润土掺入量为0.4时)说明膨润土的掺入,有利于水泥稳定化污泥中的铅.而铅的浸出率随水泥掺入的变化情况与锌的浸出随水泥掺入的变化相类似,也是呈现先减小后增加的趋势.这也与铅受酸碱条件的变化而呈现出的两面性有关[17].因此,在pH 值为主要因素控制固化污泥中铅的稳定时,当水泥掺入过多时,固化污泥系统的pH 过高(>12)将有利于铅的溶出.图7 Pb 浸出率与膨润土掺入量或水泥掺水量的关系(7d 龄期)Fig .7Leaching of Pb from s olidified sludge at various cement contentor bentonite content (curing ti me :7d )固化污泥铜的浸出能力及浸出液的COD 如图8、9所示.结合表5可以看出,污泥固化后铜的浸出率比原泥中铜的浸出率明显增加,在水泥或膨润土掺入量为0.1时固化体浸出液的C OD 也比原泥(未处理污泥)浸出液的COD 高.随着膨润土或水泥掺入量的增加,铜的浸出率与浸出液的C OD 呈现相似的变化规律,即铜浸出率与浸出液的C OD 呈现先增加后减小的规律.Ping 等[18] 在研究石灰处理污泥中铜的浸出时,也发现相似的现象,即石灰处理污泥中铜的浸出率要明显高于原泥中铜的浸出率,且铜的浸出率和有机物的浸出呈相似的规律.这是因为铜主要以有机结合态赋存在污泥中,当碱性固化材料(水泥或石灰)加入时,污泥中的pH 值迅速升高,在强碱条件下及烘干或风干条件下,铜会随着有机物的分解而析出,通常以酸可溶解或可交换态的等更不稳定的形式存在.但同时也观察到,在水泥掺入量固定为0.2,当膨润土掺入量超过0.1时,随膨润土的增加固化污泥铜的浸出率与有机物的浸出量(C OD )不断降低.这说明膨润土的加入能弥补水泥造成的强碱环境及风干或烘干过程对固化污泥中铜的稳定产生的不利影响.图8 Cu 浸出率与膨润土掺入量或水泥掺入量的关系(7d 龄期)Fig .8 Leac hing of Cu from solidified sl udge at various cement contentor bentonite content (curing time :7d )图9 浸出液C OD 与膨润土掺入量或水泥掺入量的关系(7d 龄期)Fig .9 COD of leachate from solidified s ludge at vari ous cement contentor bentonite content (curing time :7d )以上的试验结果表明,膨润土的加入对水泥固1024环境科学28卷化处理污泥的重金属稳定性发挥积极的作用,这与膨润土具有强的吸附能力有关,并且膨润土的吸附能力随pH的升高而增强(在重金属不产生沉淀的情况下)[19].掺入膨润土使得固化体pH值降低但固化体重金属浸出率、浸出液的COD没有增加反而也在减少,这说明碱性条件对污泥污染物的稳定所发挥的作用减小了,而污泥固化体中膨润土却在相对较高的pH值下发挥了较强的吸附作用,从而总体上促进了固化污泥中重金属、有机物的稳定.3 结论(1)单加水泥时固化体的强度保持很低的水平,膨润土掺入显著地提高了污泥固化体的强度.(2)膨润土掺入与水泥掺入对污泥增容比的影响相接近,因此说明在污泥水泥系统中膨润土对固化体体积安定性影响较小.(3)膨润土的掺入促进了污泥中锌、铅的稳定.(4)水泥的掺入显著提高了固化体浸出液的pH,而膨润土掺入则有利地降低了固化体浸出液的pH.为此在强度等其它条件满足的前提下,降低水泥掺入量,提高膨润土的掺入量将更为合理.(5)固化体中铜的浸出率与浸出液的COD随水泥或膨润土的掺入呈现相似的变化规律,说明污泥中铜与有机物存在依附关系.在强碱条件下及烘干或风干条件下,铜会随着有机物的分解而析出,而膨润土的加入能弥补水泥造成的强碱环境及风干或烘干过程对固化污泥中铜的稳定产生的不利影响.(6)以膨润土为辅助添加剂固化稳定化污泥不仅有利于污泥固化体强度的形成,减少水泥用量,降低处理成本,也有利于污泥的重金属稳定,降低固化体浸出液的pH,从而减少污泥对周围环境的影响.参考文献:[1]马娜,陈玲,何培松,等.城市污泥资源化利用研究[J].生态学杂志,2004,23(1):86～89.[2]赵乐军,戴树桂,辜显华.污泥填埋技术应用进展[J].中国给水排水,2004,20(4):27～30.[3]王伟,袁光钰.我国固体废弃物处理处置现状与发展[J].环境科学,1997,18(2):87～90.[4]Gurjar B R.Sludge Treatment and Dispos al[M].The Netherlands:A A Balkema,2001.97～101.[5]朱伟,李磊,林城.生物化学作用对污泥固化体渗透性的影响[J].岩土力学,2006,27(6):933～938.[6]Kamon M,Inaz umi S,R 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[18]Ping C H,Shang L L.Fractionation and leachability of Cu in lime- treated s ewage s ludge[J].Water R es earch,1998,32(4):1103～1108.[19]杭瑚,胡博璐,马兵,等.膨润土吸附-凝絮法处理污水中的重金属离子[J].环境科学研究,1994,7(1):48～52.10255期朱伟等:以膨润土为辅助添加剂固化稳定化污泥的试验研究。
污泥固化稳定化处理对重金属形态的影响
ｏｆ
ｇｕ舢ｍｙ
ｍｉｎｅｒａｌｓ ａｎｄ ｈｅａ、，），ｍｅｔａｌ Ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎｓ
ｍｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ Ｓ／Ｓ ｗｉｔｈ ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ
ｓ０１ｅｌｙ．
（４）Ｔｈｅ
ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｈｅａＶｙ ｍｅｔａｌ ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎｓ ａ１１ｄ ｔｈｅｉｒ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
Ｃａｒｂｏｎａｔｅｓ）、Ｆ３（Ｂｏｍｌｄ
Ｉｒｏｎ觚ｄ Ｍａｎ９２ｕｌｅｓｅ Ｏｘｉｄｅｓ）ａ１１ｄ
ｔｏ
Ｆ４（Ｂｏｕｎｄ
Ｏ唱ａｕｌｉｃ Ｍａｔｔｅｒ），ｌｅａｃｈｅｄ Ｚｎ ｗｅｒｅ右ｌｏｍ Ｆ３（Ｂｏｕｎｄ
Ｐｂ ｗｅｒｅ丘．ｏｍ
Ｉｒｏｎ
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ＭａｎｇａＩｌｅｓｅ
ｔｏ
Ｏｘｉｄｅｓ），ｌｅａｃｈｅｄ
Ｏｒｇａｌｌｉｃ Ｍａ骶ｒ）．
３０％ａｎｄ ２２％．
（２）Ｔｈｅ
ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ
ｒｕｌｅｓ ａｂｏｕｔ Ｓ／Ｓ ｅｌｅｖａｔｅｄ ｔｈｅ
ａ艉ｃｔｅｄ
ｈｅａｖ），ｍｅｔａｌｓ’ｓｐｅｃｉａ＿ｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ Ｃｕ、ＺＩｌ、 Ｐｂ，ｔｈｅｙ ｗｅｒｅ
ａｎａｌｙｓｅｄ．Ｓ／Ｓ ｗｉｔｈ ｃｈａｎｇｅｄ
ｔ０
Ｓｏｌｅｌｙ
ｓｔａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｏｆ
论文作者（签名）：－二主华ｂＬ
２咿
多
月
Ｊ７
日
１．绪论
１．绪论 １．１研究背景
污泥是污水处理厂对污水进行处理过程中产生的沉淀物质以及污水表面漂出的浮沫 所得的残渣，其成分复杂，含有大量的微生物、病原体、重金属以及有机污染物等，如处 理不善将会造成严重的二次污染。污泥产生量约占污水总处理量的Ｏ．３％～５％（含水率以９７％ 计）‘¨，Ｕ
污水处理中的污泥干化与稳定化处理
学术研讨与培训
举办国际学术研讨会、技术培训 班等活动，促进国内外专家学者 和技术人员的交流与学习。
合作项目与示范工
程
开展跨国合作项目，建设污泥处 理示范工程，共同推动全球污泥 处理技术的发展和应用。
THANKS
感谢观看
工矿企业污水处理站
工矿企业污水处理站产生的污泥根据 需要可进行干化和稳定化处理。
02
CATALOGUE
污泥干化技术
自然干化
优点
成本低、操作简单、不消耗能源 。
缺点
受气候条件影响较大，干化周期 长，占地面积大。
机械脱水
优点
脱水效率高、可连续操作。
缺点
设备投资大、运行成本高、可能产生二次污染。
热干化
机械脱水
使用脱水机械将污泥中的水分 去除。
生物稳定
通过微生物的作用使污泥中的 有机物质分解和稳定。
化学稳定
利用化学药剂使污泥中的有害 物质转化或固定。
污泥干化与稳定化处理的应用
城市污水处理厂
河道湖泊治理
城市污水处理厂产生的污泥需要进行 干化和稳定化处理。
河道湖泊治理中产生的底泥可以进行 干化和稳定化处理。
热处理
热处理是一种通过高温处理将污泥中的有机物分解为气 体和残渣的过程。
热处理过程中产生的气体和残渣可以用于发电、供热或 直接燃烧等用途。
热处理可以有效地破坏污泥中的有害微生物和病原体， 提高其稳定性和安全性。
热处理需要消耗大量的能源和较高的成本，因此在实际 应用中受到限制。
其他稳定化处理技术
其他稳定化处理技术包括化学稳定化 、生物稳定化和物理稳定化等。
，增加了企业的经济负担。
技术挑战与对策
01
海泡石辅助水泥固化_稳定化污泥的试验研究
湖南大学硕士学位论文
海泡石辅助水泥固化 / 稳定化污泥的 试验研究
学位申请人姓名： 导师姓名及职称： 培 专 养 业 单 名 位： 称：
武燕杰 余健教授 土木工程学院 市政工程 2011 年 06 月 2011 年 05 月 施周教授
论文提交日期 ： 论文答辩日期 ： 答辩委员会主席：
The study on sludge solidification/stabilization using cement with sepiolite as additive
by WU Yanjie B.E.(Zhengzhou University)2008 A thesis submitted in partial satisfaction of the Requirements for the degree of Master of Engineering in Municipal Engineering
III
海泡石辅助水泥固化/稳定化污泥的试验研究
sludge promoted with sepiolite as additive ware mainly for its strong absorption, for its inorganic properties to be the skeleton mixing with sludge and can promote the hydration of cement, and so on.
√。 2 、不保密□
（请在以上相应方框内打“√” ）
作者签名： 导师签名：
日期： 日期：
年 年
月 月
日 日
I
海泡石辅助水泥固化/稳定化污泥的试验研究
摘
污泥固化剂及其制备方法,污泥固化稳定化处置方法[发明专利]
![污泥固化剂及其制备方法,污泥固化稳定化处置方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/42e6ec4a1611cc7931b765ce0508763230127475.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011112208.4(22)申请日 2020.10.16(71)申请人 何淑会地址 620000 四川省眉山市东坡区裴城路268号玫瑰园十三区(72)发明人 何淑会 (51)Int.Cl.C02F 11/00(2006.01)(54)发明名称污泥固化剂及其制备方法，污泥固化稳定化处置方法(57)摘要本发明公开了一种污泥固化剂的制备方法，制备原料包括如下质量份数比例的各组分：硅酸盐水泥20～35份，生石灰10～20份，粉煤灰15～20份，膨润土4～8份，煤渣7～10份，氯化钛渣4～8份，硫酸亚铁3～6份。
还公开了由该方法制得的污泥固化剂。
还公开了一种污泥固化稳定化处置方法，包括使用本发明的污泥固化剂进行污泥固化稳定化处置的步骤。
其有益效果是：能够显著提高固化污泥的抗融冻性。
权利要求书1页 说明书4页CN 112250265 A 2021.01.22C N 112250265A1.污泥固化剂的制备方法，其特征在于，制备原料包括如下质量份数比例的各组分：硅酸盐水泥20～35份，生石灰10～20份，粉煤灰15～20份，膨润土4～8份，煤渣7～10份，氯化钛渣4～8份，硫酸亚铁3～6份。
2.根据权利要求1所述的污泥固化剂的制备方法，其特征在于：所述煤渣粒度为5～15mm，所述氯化钛渣能过200目筛。
3.根据权利要求2所述的污泥固化剂的制备方法，其特征在于：所述制备原料还包括聚丙烯酰胺2～4份。
4.根据权利要求3所述的污泥固化剂的制备方法，其特征在于：所述制备原料还包括氧化钙2～5份。
5.根据权利要求4所述的污泥固化剂的制备方法，其特征在于：所述制备原料还包括铝粉1～4份。
6.根据权利要求1～5中任一权利要求所述的污泥固化剂的制备方法，其特征在于：包括将所述制备原料进行混合的步骤。
7.由权利要求1～5所述的污泥固化剂的制备方法制得的污泥固化剂。
水泥固化剂在污水处理厂工程中的应用
水泥固化剂在污水处理厂工程中的应用水泥固化剂是一种将水泥、石灰和其他添加剂混合而成的固化材料，广泛应用于污水处理厂的各个工程领域中。
其主要作用是将污水中的有害物质沉淀下来，使其不会对环境造成危害。
本文将从污水处理厂的污泥处理、生化池处理、污水处理厂建设等方面，详细介绍水泥固化剂的应用。
一、污泥处理污泥是污水处理中产生的固体废物，主要包括有机物、无机物、微生物等成分。
在污水处理过程中，大量的污泥需要进行处理。
水泥固化剂在污泥处理过程中，可以将污泥中的有机物、无机物和微生物沉淀下来，使其成为一种坚固的物质，便于后续的处理和运输。
同时，水泥固化剂还可以将污泥中的重金属和有害物质固化，避免其对环境造成污染。
二、生化池处理生化池处理是污水处理的重要环节之一，主要是通过生物菌群的作用，将污水中的有机物分解为无害物质。
在生化池处理中，水泥固化剂可以作为一种辅助材料，用于调节生物菌群的生长环境。
水泥固化剂可以调节生物菌群的PH值和温度，使其达到最适宜的生长条件，从而提高生化池的处理效果。
三、污水处理厂建设在污水处理厂的建设过程中，水泥固化剂可以作为一种重要的建材，用于固化建筑废弃物和其他工程废弃物。
水泥固化剂可以将这些废弃物固化为一种坚固的物质，从而避免其对环境造成污染。
同时，水泥固化剂还可以提高建筑物的抗压强度和耐久性，从而延长建筑物的使用寿命。
四、应用案例1、污泥处理某市污水处理厂采用水泥固化剂处理污泥的方法，将污泥中的有害物质沉淀下来。
经过处理后的污泥坚固、稳定，易于运输和处理。
同时，处理后的污泥中的重金属和有害物质得到有效固化，避免了对环境造成的危害。
2、生化池处理某污水处理厂在生化池处理过程中，加入了适量的水泥固化剂。
经过多次试验发现，加入水泥固化剂后，生化池的COD和BOD去除率明显提高，同时，生物菌群的生长环境也得到了有效的改善。
3、污水处理厂建设某市新建污水处理厂采用水泥固化剂作为建材，将建筑废弃物固化为一种坚固的物质。
对泥浆干化稳定土的生产工艺
对泥浆干化稳定土的生产工艺对泥浆干化稳定土的生产工艺1. 引言泥浆干化稳定土（Semi-solidified sludge stabilization）是一种有效处理废水污泥的方法，通过在污泥中添加适量的添加剂和进行干化处理，使泥浆转变为一种具有较好强度和稳定性的土壤材料。
在这篇文章中，我们将深入探讨泥浆干化稳定土的生产工艺，包括材料准备、干化处理和质量控制等方面的内容。
2. 材料准备2.1 污泥选择泥浆干化稳定土的生产工艺首先需要选择适宜的污泥作为原料。
在选择污泥时，需要考虑其水分含量、有机物含量、重金属含量等指标。
通常，具有较低水分含量和重金属含量较低的污泥更适合进行干化稳定土的生产。
2.2 添加剂选择添加剂是泥浆干化稳定土的关键组成部分，它可以促进污泥的水分蒸发和土壤颗粒之间的结合。
常用的添加剂包括石灰、水泥和粉煤灰等。
选择适当的添加剂需要考虑其对污泥干化过程的影响，如增强强度、提高稳定性等。
3. 干化处理3.1 设备选择泥浆干化稳定土的生产通常采用旋挖钻机或混合设备进行。
旋挖钻机通过旋转刀盘进行污泥的翻动和混合，混合设备则通过机械搅拌实现。
根据生产规模和要求，选择适当的设备对干化处理有着重要的影响。
3.2 干化温度和时间干化温度和时间是泥浆干化稳定土生产工艺中的关键参数。
通过控制干化温度和时间，可以有效地调控干化过程中的水分蒸发和添加剂反应。
一般来说，适宜的干化温度为60-80摄氏度，干化时间为3-5天。
4. 质量控制4.1 采样与试验在泥浆干化稳定土生产过程中，需要进行采样和试验以确保产品的质量。
采样应采取有代表性的方法，确保得到的样品能够反映整个批次的情况。
常用的试验包括水分含量、有机物含量、重金属含量和强度等方面的测定。
4.2 控制参数控制参数是泥浆干化稳定土生产工艺中需要重点关注的指标。
这些参数包括干化温度、添加剂用量、干化时间等。
通过合理地控制这些参数，可以实现产品的优化性能，提高市场竞争力。
污泥重金属处置方案-干化固化稳定
污泥固化施工方案固化目标根据《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》（GB/T 23485-2009）规定的污泥填埋基本指标及《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）相关规定，同时考虑到施工期间需要承受原位固化搅拌器等大型设备，污泥在经过28 d 固化龄期后需达到的指标如下表所示：污泥固化施工总体方案根据招标文件，污泥固化施工内容主要包括：（1）表层渗沥液导排；（2）原位固化污泥。
根据勘测资料，1#污泥坑和2#污泥坑均有不同深度的渗沥液，3#污泥坑基本无渗沥液，因此拟将渗沥液运至西坑尾垃圾填埋场的渗沥液处理站进行处理后，再进行原位固化施工。
:在充分考虑并对比了目前国内外常用的几种污泥固化封场施工方案的固化效果、经济可行性、技术可行性、公众接受程度等因素的基础上，决定采用原位污泥固化技术对填埋区内的污泥进行固化处理。
原位固化技术对污泥坑的扰动少、二次污染小；处理工艺简单、工程便于实施；固化污泥过程中不产生渗沥液；施工工期较短，在市政污泥处理应用方面已有工程实例。
综合考虑填埋场三个污泥坑的实际情况以及项目进展情况，沥溪填埋场污泥坑污泥固化工艺路线如下图所示：图污泥原位固化工艺流程图表层渗滤液排导（1）表层渗沥液水量污泥坑总面积为17502 m2，垃圾堆体面积19498 m2，根据勘测资料，三个污泥坑表层渗沥液的平均深度为：1#污泥坑渗沥液平均水深为，水面面积为5869 m2；2#污泥坑渗沥液平均水深为，水面面积为7905 m2；3#污泥坑基本无渗沥液。
总的渗沥液量为12756 m3，此量随着季节是变化的，本次计算量为四月份实测数据，属珠海当地梅雨季节，旱季时该量会有所减少。
、（2）表层渗沥液转运①施工前表层渗滤液转运根据现场勘查，目前场区内的渗沥液一部分通过一根D400的输送管排至一期的调节池，另外一部分通过一根D100的排水管道直接排至下游的市政污水管网。
为保证原位固化方案的有效实施，固化前，需先及时将三个污泥坑内的表层渗沥液排除，经与垃圾场管理人员沟通，拟将渗沥液利用槽罐车优先转运至西坑尾垃圾填埋场的渗沥液处理站进行处理。