生活垃圾焚烧炉渣特性及其在废水处理中的应用研究

论文摘要

焚烧法处理城市生活垃圾的特点是减量化效果显著,体积可减少90%,但仍有20%～30%的质量留在了焚烧灰渣中。焚烧灰渣主要包括飞灰和炉渣,飞灰因其可浸出重金属含量高,且含有二噁英等有机污染物,属于危险废物。炉渣是灰渣的主要部分,占80%左右,在我国是属于没有毒性的一般废物,可直接进行填埋或作建筑材料加以利用。 随着垃圾焚烧工艺在我国应用越来越广泛和对污染控制的愈加严格,焚烧炉渣内重金属的活性及在资源化利用过程中的环境安全性应引起足够重视。 近年来,我国在垃圾焚烧处理方面已积累了一定的经验,对焚烧工艺和焚烧过程产生的二次污染物也做了大量的研究工作。但研究多集中于飞灰这种危险废物,而对属于一般废物的焚烧炉渣研究极少,且局限于与炉渣作工程集料或建材利用相关的工程性质,对炉渣中重金属的来源、分布规律和活性大小以及在炉渣利用过程中的环境安全性评定研究尚少。另外,除作建材、骨料等简单利用外,有待开发出一种新型的高附加值的炉渣利用途径。 针对这种现状,本文通过对生活垃圾焚烧炉渣的物理化学性质分析、重金属含量、存在形态分布及浸出特性的研究,对炉渣在利用过程中的环境安全性做出评定,并通过对炉渣基质反应床处理高含磷禽畜废水的工艺运行参数优化、污染物的去除机理考察等,致力于开发出一条炉渣利用的新途径。 主要成果和结论如下: 较为全面地分析了垃圾焚烧炉渣的基本特性:从组成上看,主要包括熔渣、玻璃、陶瓷和砖头、石块等物,还含有一定的塑料、金属物质和未完全燃烧的纸类、纤维、木头等有机物;炉渣中大于4mm的颗粒占60%左右,适合作建筑材料使用,小于4mm的颗粒可考虑做水处理介质。 炉渣的主要组成为SiO2:35.3%～42.3%,CaO:19%～27.2%,Al2O3:7.4%～7.8%,Fe2O3:3.9%～5.1%,还有少量的Na2O、K2O、MgO、TiO2等。SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O的含量随炉渣粒度的减小而变小,相反地,CaO、P2O5、MgO、TiO2等物质的含量却随粒度的变小而增大。 炉渣含有较高的重金属,且炉渣粒度变小,重金属含量升高:重金属在炉

论文目录

• 第1章 引言
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题背景
• 1.3 研究内容和创新点
• 1.4 主要技术路线
• 第2章 垃圾焚烧炉渣处理与资源化利用现状
• 2.1 概述
• 2.2 城市垃圾的处理处置技术及存在的问题
• 2.2.1 城市垃圾处理现状
• 2.2.2 焚烧处理带来的问题
• 2.3 焚烧炉渣的性质
• 2.3.1 焚烧产物的质量分布
• 2.3.2 焚烧产物的元素分布
• 2.3.3 炉渣的粒径分布
• 2.3.4 炉渣的形貌特征
• 2.3.5 炉渣的物理化学性质
• 2.3.6 炉渣的土木工程特性
• 2.4 炉渣的处理
• 2.4.1 炉渣的收集
• 2.4.2 炉渣的处理
• 2.4.2.1 预处理
• 2.4.2.2 固化/稳定化处理
• 2.4.2.3 热处理
• 2.5 焚烧炉渣的资源化利用现状
• 2.5.1 分选回收系统
• 2.5.2 建筑材料
• 2.5.2.1 水泥混凝土和沥青混凝土的骨料
• 2.5.2.2 利用焚烧炉渣制作墙砖和地砖
• 2.5.2.3 焚烧灰渣的土木工程应用
• 2.5.2.4 填埋场覆盖材料
• 2.5.3 其它利用
• 第3章 垃圾焚烧炉渣物理化学性质研究
• 3.1 城市垃圾焚烧炉渣的产生
• 3.2 炉渣样品的采集
• 3.3 焚烧炉渣的组成和分布
• 3.3.1 试验方法
• 3.3.2 炉渣的粒径分布
• 3.3.3 炉渣的质量分布
• 3.4 焚烧炉渣的物理化学性质
• 3.4.1 粒度组成
• 3.4.2 烧失量的测定
• 3.4.3 pH值的测定
• 3.5 炉渣的矿物组成
• 3.6 炉渣的化学成分
• 3.6.1 分析方法和仪器
• 3.6.2 实验结果
• 3.6.3 粒度对炉渣主要成分的影响
• 3.7 本章小结
• 第4章 焚烧炉渣的重金属分析
• 4.1 重金属物质的来源
• 4.2 炉渣的重金属总量分析
• 4.2.1 消解方法的优化
• 4.2.2 炉渣中的重金属含量
• 4.2.3 不同粒度炉渣内重金属元素含量测定
• 4.3 重金属在炉渣和飞灰中的分布规律探讨
• 4.3.1 重金属分布与重金属本身性质的关系
• 4.3.2 重金属分布与焚烧工艺条件的关系
• 4.3.3 炉渣中金属含量与生活垃圾中金属含量的关系
• 4.4 焚烧炉渣重金属的化学形态分析
• 4.4.1 重金属活性的评价方法及特点
• 4.4.2 连续化学萃取法
• 4.4.3 焚烧炉渣中重金属的化学形态分析
• 4.4.4 炉渣颗粒大小对重金属存在形态的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 垃圾焚烧炉渣中重金属的浸出特性研究
• 5.1 焚烧炉渣中重金属的浸出
• 5.2 炉渣的重金属浸出毒性
• 5.2.1 浸出毒性试验方法简介
• 5.2.2 本研究采用的浸出毒性试验方法
• 5.2.3 试验结果
• 5.3 焚烧炉渣的酸中和能力
• 5.3.1 实验方法
• 5.3.2 实验结果
• 5.4 不同pH值条件下炉渣中重金属的浸出特性
• 5.5 不同大小炉渣颗粒的浸出特性
• 5.6 浸出时间对重金属浸出的影响
• 5.7 液固比对重金属浸出的影响
• 5.8 温度对重金属浸出的影响
• 5.9 炉渣的环境安全评价体系
• 5.10 本章小结
• 第6章 焚烧炉渣对磷的吸附性能研究
• 6.1 静态吸附实验
• 6.1.1 实验材料
• 6.1.2 实验方法
• 6.1.3 分析方法
• 6.1.4 结果与讨论
• 6.2 垃圾焚烧炉渣除磷机理研究
• 6.2.1 实验材料
• 6.2.2 实验方法
• 6.2.3 试验结果
• 6.2.4 炉渣除磷机理
• 6.3 本章小结
• 第7章 炉渣反应床处理禽畜废水的工艺研究
• 7.1 实验装置和实验材料
• 7.1.1 实验装置
• 7.1.2 炉渣填料
• 7.1.3 供试废水
• 7.1.4 分析项目和分析方法
• 7.2 反应床的微生物培养与驯化
• 7.3 炉渣生物反应床的工艺研究
• 7.3.1 反应床运行方式
• 7.3.2 适宜的运行周期、连续配水时间和湿干比
• 7.3.2.1 实验设计
• 7.3.2.2 实验结果与数据分析
• 7.3.2.3 连续配水时间和湿干比的确定
• 7.3.3 反应床的水力负荷率
• 7.3.3.1 试验方案
• 7.3.3.2 实验结果
• 7.3.3.3 水力负荷率的确定
• 7.4 反应床去除污染物机理
• 7.4.1 除磷机理
• 7.4.1.1 物理化学转化除磷
• 7.4.1.2 生物除磷
• 7.4.2 COD的去除
• 7.4.3 氮的去除
• 4⁺-N的吸附起着重要的中间作用'>7.4.3.1 NH₄⁺-N的吸附起着重要的中间作用
• 7.4.3.2 硝化作用
• 7.4.3.3 反硝化作用
• 7.4.4 工程应用
• 7.5 小结
• 第8章 结论与建议
• 8.1 主要结论
• 8.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 无机磷分级方法
• 个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果