通过不同养护龄期下钛石膏改性胶结材和生石灰掺量对城市湖泊污泥干化效果影响的对比研究,揭示了钛石膏改性胶结材干化污泥的效果和机理。实验结果表明,随着养护龄期增长,干化污泥含水率减少量逐渐增大;同一养护龄期,掺20%钛石膏改性胶结材的干化污泥含水率减少量明显高于掺20%生石灰的干化污泥含水率减少量;干化污泥p H趋于8时,掺20%生石灰干化污泥所用时间是掺20%钛石膏改性胶结材所用时间的7.5倍。XRD和SEM分析表明,钛石膏改性胶结材水化生成难溶的水化硅酸钙凝胶和钙矾石晶体,将大量自由水转化为结晶水;同时,水化硅酸钙凝胶、钙矾石晶体和污泥中固体颗粒之间的互相搭接和紧密结合,彻底改变了原污泥松散团聚的结构体系,将干化污泥中各相牢固地粘结成一个整体,这是钛石膏改性胶结材干化效果好的关键。

为研究钛白粉生产过程中经无害化处理的副产品钛石膏作为土壤调理剂的施用效果及安全性,试验对供试钛石膏通过成分鉴定—土柱淋溶—盆栽种植的方式,研究了钛石膏和钛石膏淋溶液中的有害元素含量以及钛石膏与土壤不同比例掺混后对油菜生长、产量和功能叶光合速率影响。结果表明:钛石膏主要成分为CaSO_4和Fe_2O_3,固体中的重金属含量均符合国家安全标准。钛石膏淋溶液中含有较少量的Ca~(2+)、Mg~(2+),不含其他有害物质,施用后不会随雨水和灌溉污染土壤和地下水。随着钛石膏添加比例的增加,油菜产量呈先增高后降低的趋势,过量的钛石膏施用会抑制油菜的生长。钛石膏与土壤按照1∶4体积比混合施用后效果最好,与常规土壤栽培方式相比,油菜出苗20天后功能叶蒸腾速率提高了11.86%；出苗30天后功能叶SPAD值增加了4.33%,收获时油菜株高提高了12.97%,产量增加了14.08%。相关性分析显示,油菜产量(y)与钛石膏添加比例(x)的关系为y=0.0001x~3-0.0212x~2+0.6966x+41.815(R~2=0.999 4),综合考虑函数及其他因素,在实际生产中若每公顷施用300t的钛石膏能起到最佳增产效果。