掺污泥水泥基材料的力学性能及重金属固化能力研究

发布时间：2020-07-30 06:12

【摘要】：污泥是污水处理过程中产生的废弃物,其中含有病毒微生物、重金属离子等有害物质,如果处置不当,会对环境造成二次污染,而且随着经济和社会的不断发展,公众和政府环保意识的增加,我国的污水处理能力不断提高,污泥的产生量也逐年增加,面对如此大量的污泥,寻求一种有效的处理方法迫在眉睫,因此如何妥善处理污泥、有效利用污泥已成为世界各国关注的重点课题之一。本课题旨在寻找一种低能耗的污泥预处理方式,将处理后的污泥粉作为掺合料掺加到水泥制品中,研究掺污泥水泥基材料的力学性能和其对污泥中重金属离子的固化能力,实现污泥的资源化利用,具有社会效益、环境效益和经济效益。首先,本文尝试寻找一种合理的污泥预处理方法,使处理后的污泥粉能作为水泥掺合料使用,且处理能耗低。主要从污泥热处理工艺和粉磨工艺入手,热处理工艺选取了微波处理5min、10min、15min,粉磨工艺选取了粉磨10min、30min、60min,评价指标为掺污泥粉水泥砂浆试件的力学性能。研究结果表明,污泥经微波处理10min,用球磨机粉磨10min后,将其掺入到水泥砂浆试件中,对水泥砂浆试件力学性能影响最小,可以认为其是一种比较合理的污泥预处理方式。然后,本文研究了预处理污泥粉对水泥净浆标准稠度用水量、凝结时间和安定性等性能的影响,并尝试通过掺加适量的高效萘系减水剂来提高水泥浆体的流动度,通过掺加不同种类和掺量的早强剂来提高水泥净浆的早期强度。研究结果表明,掺加预处理污泥粉会增加水泥净浆的标准稠度用水量,延长水泥的初凝时间和终凝时间,但对水泥体积安定性并无明显影响。当预处理污泥粉掺量为0%、10%、20%时,所对应的高效萘系减水剂掺量饱和点分别为1%、1.25%、2%,流动度在220mm左右。当早强剂硫酸钠(NaSO4)的掺量为1%时,可显著提高掺预处理污泥粉水泥净浆试件的早期强度,并对后期强度也有小幅提高。最后,为了研究水泥砂浆试件对污泥粉中重金属离子的固化效果,本文利用自制的电化学加速溶蚀装置,对掺加污泥粉的水泥砂浆试件进行电化学加速溶蚀试验,研究了污泥粉煅烧温度、污泥粉细度、污泥粉掺量和养护时间对水泥砂浆试件中重金属离子溶出浓度的影响,进而可分析出水泥对污泥粉中重金属离子的固化效果。研究结果表明,水泥砂浆对污泥粉中重金属离子的固化率均能达到97%以上,固化效果明显。因此,将预处理污泥粉作为掺合料使用不会对人类健康和自然环境造成危害。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU528
【图文】：

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