海泡石辅助水泥固化/稳定化污泥的试验研究

论文摘要

随着城市人口的增加和工业的发展,城市污水的排放量日益增多,污泥的产量也随着污水量的增加而增加。污泥具有含水率高、有机物含量高、容易腐化发臭、以及含有大量的有毒有害难降解物质的特点,若未能进行妥善处置或者直接排到环境中,容易对环境造成二次污染,因此污泥的安全处置已成为全球关注的问题。为解决我国污泥处置的问题,本文在骨架构架理论的基础上,通过向污泥中添加水泥和其它辅助固化剂对污泥进行固化/稳定化,提出了以海泡石作为辅助添加剂辅助水泥进行污泥固化/稳定化的实用技术。通过无侧限抗压强度试验,研究了不同的固化剂添加量、含水率、固化龄期对强度的影响,比较海泡石和石英砂的固化效果发现海泡石固化效果更好,提出以海泡石作为辅助添加剂的骨架构建技术。从污泥固化体强度、添加固化剂后污泥体积的变化以及固化体干湿耐久性等几个方面进行研究,结果显示,海泡石的掺入能保证低水泥添加量下固化体达到较高的强度,较小的体积变化以及很好的干湿耐久性。毒性浸出试验的结果表明海泡石的掺入能降低固化污泥中铜和锌的浸出率。通过正交试验分析固化剂对强度的影响程度为水泥>海泡石;通过最优化设计,得出强度和固化剂添加量的关系,以强度为约束条件并以造价最低为目标函数,最优化后得出满足回填强度和造价最低的固化剂比例。对污泥固化体进行X射线衍射、电镜扫描/能谱分析,对固化污泥的强度增长机理进行初步分析,发现海泡石对固化污泥起到骨架构建作用,能吸附有机物促进水泥的水化反应,从而提高污泥强度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 污泥的产生和现状
• 1.2.1 污泥的来源和性质
• 1.2.2 污泥的产量
• 1.2.3 污泥对环境的影响
• 1.3 污泥处置的现状
• 1.3.1 污泥的填埋处置
• 1.3.2 污泥的海洋消纳
• 1.3.3 污泥的焚烧处置
• 1.3.4 污泥的农用
• 1.4 固化/稳定化研究
• 1.4.1 水泥基固化/稳定化研究现状
• 1.4.2 辅助添加材料
• 1.4.3 影响水泥基固化/稳定化的因素
• 1.4.4 骨架构建理论
• 1.5 课题提出、研究内容与意义
• 1.5.1 课题提出
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 研究意义
• 第2章 试验材料和试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 污泥
• 2.1.2 固化材料
• 2.2 试验仪器和设备
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 固化/稳定化处理方案
• 2.3.2 原泥性质测定方法
• 2.3.3 固化体无侧限抗压强度测定
• 2.3.4 固化样品毒性浸出试验方法
• 2.3.5 最优化试验
• 2.3.6 耐久性试验
• 2.3.7 微观结构分析
• 第3章 固化/稳定化试验研究
• 3.1 辅助固化材料
• 3.1.1 海泡石
• 3.1.2 石英砂
• 3.2 固化剂添加量对强度的影响
• 3.2.1 水泥添加量对固化体强度的影响
• 3.2.2 海泡石添加量对强度的影响
• 3.2.3 石英砂对强度的影响
• 3.2.4 海泡石和石英砂对强度影响的比较
• 3.3 固化龄期、初始含水率和强度的关系
• 3.3.1 固化龄期对强度的影响
• 3.3.2 初始含水率对强度的影响
• 3.4 固化剂对污泥的稳定性研究
• 3.4.1 固化剂对浸出液pH 的影响
• 3.4.2 重金属的稳定性
• 3.5 微结构分析
• 3.5.1 X 衍射试验
• 3.5.2 扫描电镜和能谱分析试验
• 3.6 本章小结
• 第4章 最优化和耐久性研究
• 4.1 最优化
• 4.1.1 正交试验
• 4.1.2 最优化研究
• 4.2 固化污泥的耐久性研究
• 4.2.1 干湿循环下固化体质量的损失
• 4.2.2 干湿循环下固化体强度和含水率的变化
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢