火电厂粉煤灰中污染物在不同压实条件下的迁移规律研究

发布时间：2020-10-17 12:58

　　 粉煤灰是火电厂的必然产物,随着我国经济的不断发展,粉煤灰的排放量与日俱增。目前,粉煤灰的综合利用率还比较低,每年都有数量惊人的粉煤灰需要进行选址贮存,已经成为限制火电厂的发展的主要因素。粉煤灰在其长期贮存过程中会受到雨水的淋溶作用,其淋滤液中含有的污染物可能会造成区域土壤和地下水的污染。目前国内外关于粉煤灰的相关研究已有很多,对粉煤灰的理化性质以及淋溶特性已经有了较为全面的了解。然而,关于灰场防渗措施的可行性研究还比较少,其次,在粉煤灰的填埋过程中大多要进行压实处理,大部分研究均没有考虑到这一实际情况。本文以山西省汾阳市某电厂为研究背景,通过浸出实验研究粉煤灰的浸出特性;在淋溶实验中改变粉煤灰及灰场下部土壤的压实性,分析其污染物的迁移规律;建立粉煤灰污染物在黄土层中运移的hydrus-1d模型,分析在不同深度下污染物浓度随时间变化情况。浸出实验结果表明:粉煤灰浸出液中有6种离子浓度超地下水Ⅲ类水标准,分别是Cd、Pb、Cr、Ni、F~-、SO_4~(2-)。其中Pb的超标现象最为严重,超标倍数为26.67倍。飞灰浸出液中大部分离子浓度均比底渣中相应离子的浓度高。出灰口浸出液中大部分离子的浓度较灰场相对要高一些,出渣口与渣场浸出液的离子浓度也有类似现象发生。浸出实验结果表明:(1)随着马兰黄土压实度的增长,淋滤液开始出流的时间越长,出流量越小。(2)至实验结束,淋滤液中仍能检测到较高浓度的SO_4~(2-)和F~-。两种离子的释放量都在马兰黄土压实系数为0.754时达到最大,在压实系数为0.943时为最小。且压实系数为0.943时,SO_4~(2-)在淋滤液中的浓度远远小于其余土柱。(3)粉煤灰中的Ni、Cr~(6+)、Cd、Pb这四种重金属离子在土柱淋滤液中的浓度在经历一段时间后均降为0 mg/L,对比粉煤灰淋溶前后的离子成分可以发现这四种离子的释放量在马兰黄土压实系数为0.943时最大。灰柱实验结果表明:(1)随着粉煤灰压实度的增长,灰柱的出流时间越长,出流量越小。(2)粉煤灰中SO_4~(2-)和F~-这两种阴离子的释放会持续较长时间,且SO_4~(2-)和F~-的释放量随着粉煤灰压实度的增加而减小。(3)粉煤灰中Ni、Cr~(6+)、Cd、Pb这四种重金属离子的释放时间较为短暂。除Cd外其余三种离子的释放量随着粉煤灰压实度的增长而减小,Cd的释放量在5个灰柱中相差不大。Hydrus-1d模拟结果表明:SO_4~(2-)、F-、Ni、Cr~(6+)、Cd、Pb这6种离子经过21天的连续淋溶后,在压实黄土层中的最大迁移深度在130cm到200cm之间。这些离子在迁移一段距离后,浓度开始达到《地下水质量标准》中的Ⅲ类水标准,最大迁移深度和超标深度最大的是Pb,可迁移至198cm,在166cm以下深度才开始达标。
【学位单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X773
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 粉煤灰物理化学性质的研究
        1.2.2 粉煤灰对环境影响的研究
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法与技术路线
第二章 粉煤灰浸出实验研究
    2.1 样品的采集与分析
        2.1.1 样品的采集
        2.1.2 粉煤灰、渣离子成分的测定
    2.2 实验方法与步骤
    2.3 实验结果与分析
第三章 粉煤灰污染物在不同压实条件黄土中的迁移规律
    3.1 研究目的
    3.2 实验材料的理化性质
        3.2.1 马兰黄土的基本性质
        3.2.2 实验材料的化学成分
    3.3 马兰黄土的压实性
        3.3.1 马兰黄土击实实验
        3.3.2 马兰黄土压实厚度与干密度关系
        3.3.3 淋溶实验各土柱中马兰黄土的压实系数
    3.4 黄土的湿陷性与渗透性
        3.4.1 室内湿陷实验
        3.4.2 室内渗透实验
    3.5 粉煤灰中污染物在黄土中的淋溶实验研究
        3.5.1 实验装置
        3.5.2 实验步骤
        3.5.3 实验结果与分析
第四章 污染物在粉煤灰不同压实条件下的淋溶释放规律
    4.1 研究目的
    4.2 粉煤灰的压实性
        4.2.1 粉煤灰击实实验
        4.2.2 粉煤灰压实厚度与干密度关系
        4.2.3 淋溶实验各灰柱中粉煤灰的压实系数
    4.3 粉煤灰的渗透性
    4.4 粉煤灰不同压实条件下的淋溶实验研究
        4.4.1 实验方法
        4.4.2 实验结果与分析
第五章 粉煤灰污染物在黄土层中运移的hydrus-1d模型
    5.1 模型的建立
        5.1.1 水分运移模型的建立
        5.1.2 溶质运移模型的建立
    5.2 模型参数的获取与验证
        5.2.1 土壤水力特征参数
        5.2.2 溶质模型参数
        5.2.3 参数的验证
    5.3 模拟结果与分析
第六章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢
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本文编号：2844810