土壤聚合物固化生活垃圾焚烧飞灰的工艺优化及中试研究

论文摘要

垃圾焚烧处理技术具有处理速度快、减容减重明显和热能回收利用等特点,在国内外得到了迅速的应用和推广。然而焚烧法产生的飞灰中含有一些高当量毒性物质以及大量能被水浸出的重金属、盐类,如果处理不当会产生二次污染,因此焚烧飞灰是全世界公认的危险废物,必须进行特殊处理。土壤聚合物是一种新型的无机聚合物,由硅铝氧化合物经土壤聚合反应后形成的,终产物具有牢笼型结构,对重金属离子有良好的固定作用。本文对土壤聚合物固化生活垃圾焚烧（MSWI）飞灰的工艺优化及中试做了大量的研究。包括原料的化学组成分析、矿物组成分析、浸出毒性测试等;以抗压强度和重金属浸出毒性为效果表征量,研究不同条件（添加剂、加水方式、水量、相对湿度等）对土壤聚合物固化飞灰效果的影响,探讨了最佳工艺配方下固化体的稳定性（抗酸性能、防火性能）。结果表明:（1）在相同的养护条件下,掺加一定量的添加剂（如2%的人造沸石或2%的水泥）能提高土壤聚合物固化飞灰的效果。在掺入2%的水泥时,还能较好地缓解土壤聚合物固化时的膨胀问题。（2）土壤聚合物固化生活垃圾焚烧飞灰的最佳工艺为:A（SiO2与Al2O3的物质的量之比）为4.9,B（Na2O与SiO2的物质的量之比）为0.3,搅拌方式为水泥净浆搅拌机搅拌、一次性加水方式、相对湿度60%和养护温度20℃等。（3）在抗压强度和浸出特性满足要求的条件下,添加缓凝剂偏磷酸钠能将飞灰掺量提高到60%。（4）稳定性试验表明,土壤聚合物固化飞灰的固化体不仅是一种在自然酸性条件下可以保持较好稳定性的抗酸材料,而且可能是一种具有良好防火性能的建筑材料,资源化利用的潜力很大。本文对土壤聚合物固化垃圾飞灰的固化机理进行了初步探讨,对土壤聚合物固化垃圾飞灰的经济效益和社会效益进行了分析,研究表明,开展土壤聚合物这一特殊材料固化生活垃圾焚烧飞灰的研究是垃圾焚烧飞灰有效处理的的一条可行的途径,对危险废物的资源化利用具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 城市生活垃圾概述
• 1.1.1 城市生活垃圾的特点
• 1.1.2 城市生活垃圾的危害
• 1.1.3 城市生活垃圾处理方法
• 1.2 城市生活垃圾焚烧飞灰概述
• 1.2.1 城市生活垃圾焚烧飞灰的产生
• 1.2.2 城市生活垃圾焚烧飞灰的污染特性
• 1.2.3 城市生活垃圾焚烧飞灰的危害
• 1.2.4 城市生活垃圾焚烧飞灰的处理方法
• 1.3 国内外对飞灰处理处置及资源化利用的相关规定
• 1.4 土壤聚合物概述
• 1.4.1 土壤聚合物的研究现状
• 1.4.2 土壤聚合物的物理化学性能
• 1.4.3 土壤聚合物微观结构模型
• 第二章 研究背景、研究内容与试验设计
• 2.1 课题研究的背景
• 2.2 课题研究的思路及主要内容
• 2.3 试验的工艺流程
• 2.4 试验的主要设备及仪器
• 2.5 试验处理方法与测试方法
• 2.5.1 飞灰消解
• 2.5.2 重金属浸出毒性试验
• 2.5.3 分析测试方法
• 第三章 试验原材料、仪器设备及分析方法
• 3.1 主要原材料简介
• 3.1.1 高岭土
• 3.1.2 高岭土、偏高岭土性能分析
• 3.2 水玻璃的简介
• 3.3 垃圾焚烧飞灰简介
• 3.3.1 垃圾焚烧飞灰的来源
• 3.3.2 垃圾焚烧飞灰的组成
• 3.3.3 飞灰中重金属的含量及重金属浸出毒性
• 3.4 本章小结
• 第四章 土壤聚合物固化垃圾焚烧飞灰工艺优化及中试
• 4.1 土壤聚合物固化飞灰影响因素的试验研究
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验方法
• 4.1.3 试验结果与讨论
• 4.2 土壤聚合物固化飞灰浸出特性的试验研究
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 试验方法
• 4.2.3 试验结果与讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 土壤聚合物固化垃圾焚烧飞灰稳定性研究
• 5.1 土壤聚合物固化飞灰的抗酸性能
• 5.1.1 实验步骤
• 5.1.2 试验结果与讨论
• 5.2 土壤聚合物固化飞灰的耐热性能
• 5.2.1 实验步骤
• 5.2.2 试验结果与讨论
• 5.3 本章小结
• 第六章 土壤聚合物固化飞灰所得固化体的初步研究
• 6.1 土聚物固化机理
• 6.2 固化体测试结果与讨论
• 第七章 土壤聚合物固化飞灰的效益分析
• 7.1 土壤聚合物固化飞灰的经济效益分析
• 7.2 土壤聚合物固化飞灰的环境效益分析
• 第八章 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 创新点
• 8.3 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目