Cd（Ⅱ）在粉煤灰改良压实黏土垫层中运移规律的实验研究

发布时间：2020-09-21 12:03

　　垃圾填埋场的垫层是填埋场设计中最为关键的部位。垫层对垃圾渗滤液起着防污阻渗的作用,也是阻挡垃圾渗滤液污染外部环境的最后屏障。现如今,垃圾填埋场垫层主要为压实黏土,本文采用粉煤灰来改良压实黏土垫层,探讨了通过粉煤灰来改良压实黏土垫层的可行性。本文基于等温吸附实验、土柱实验以及低温氮吸附实验等,对Cd(Ⅱ)在粉煤灰改良压实黏土垫层中的运移规律进行了系统的研究。主要工作如下:1.在固液比、反应时间、离子浓度、温度以及pH等因素影响下,对改良压实黏土垫层中Cd(Ⅱ)的吸附规律进行研究。研究发现,改良压实黏土垫层的吸附过程可以用Langmuir方程描述;随着固液比的增大,Langmuir方程的两个重要参数最大吸附量及平衡离解常数逐渐趋于稳定,在此基础上提出了临界固液比的概念;改良压实黏土垫层对重金属的吸附是一个快速的过程,在60min内基本吸附稳定;随着离子浓度、温度以及pH值的增大,垫层的吸附能力也随之增强。2.在吸附实验的基础上,建立了考虑吸附作用的污染物运移的非线性控制方程。通过Fortran语言对土柱实验数据的结果进行反演,得出Cd(Ⅱ)在粉煤灰掺量分别为5%、10%、15%的压实黏土垫层的弥散系数。与黏土垫层相比,掺入5%、10%、15%粉煤灰后,弥散系数分别减少了 15.79%、28.21%、36.84%。3.压实黏土垫层的单层吸附面积、比表面积随着粉煤灰的掺量的增加而增大。没有掺入粉煤灰的黏土垫层吸附和脱附曲线的积分曲线呈“S”型,掺入粉煤灰后吸附和脱附曲线的积分曲线呈“抛物线”型。说明掺入粉煤灰后,黏土垫层的孔隙被填充,孔径的宽度也由非连续分布变成了连续分布。4.通过SEM表征检测出不同试样的表面形貌特征,表明粉煤灰可以填充到黏土的孔隙中致使黏土的孔径宽度减小,从而减小污染物在黏土中的弥散系数。
【学位单位】：武汉轻工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X131.3
【部分图文】：

垃圾填埋,垃圾堆肥,垃圾焚烧,垃圾处理

垃圾现存量约９０亿吨，占地面积约８５万亩，而且各种垃圾的综合产生量以６％逡逑左右的速度在增长，城市垃圾的占地面积也同时以５％左右的速度在增长。在我国，逡逑陷入“垃圾围城”的城市就己占７成之多，“垃圾围城”的情况如图１．１所示，在一些经逡逑济发展相对较慢的中小城市更是直接把生产生活垃圾堆放在郊区，对环境造成极大的逡逑影响。逡逑ｍ逡逑图１．１垃圾围城逡逑国内外，对于垃圾处理的方式主要有垃圾填埋、垃圾焚烧以及垃圾堆肥等，在这逡逑些方式中垃圾填埋是最重要而且将持续被采用的方式。而压实黏土垫层作为垃圾填埋逡逑场中？重要的部位，要求其必须有良好的防污防渗性能。垃圾填埋场是否可以高效有逡逑素的运行很大程度上取决于压实黏土垫层性能的好坏。所以提高压实黏土垫层的性能逡逑是一个不容忽视的问题，同时由于周围污染物的复杂性，对垃圾填埋场的黏土垫层部逡逑位提出了更高的要求。本文采用经过处理后的固体废物粉煤灰来改良压实黏土垫层，逡逑并对其性能做了讨论。逡逑粉煤灰作为一种难以处理的固体废物，如果直接露天堆放，在风力和雨水的作用逡逑下，会形成粉尘，对环境产生极大的影响，甚至影响人类的身体健康。由于粉煤灰自逡逑身难以降解等的特点

剖面图,垃圾填埋场,剖面示意图

逑１．２垃圾填埋场的构造逡逑图１．２为垃圾填埋场的剖面图，从图中可以看出不管是垃圾填埋场的顶部还是底逡逑部压实黏土垫层都是最核心的部位，其作用主要是防渗。垃圾填埋场的性能是否优良逡逑和压实黏土垫层的防污防渗性能有直接关系。如今在我国城市中己经建成了不少的垃逡逑圾填埋场，但随着经济和社会的快速发展，污染物的种类越来越复杂，对压实黏土垫逡逑层的设计也有更高的要求。目前衬垫材料中广泛应用的共有两类，即压实黏土垫层以逡逑及土工合成材料黏土垫层。这两类垫层材料的基本构造都是压实黏土。我国《城市生逡逑活垃圾卫生填埋技术标准》（ＣＪＪ１７－２００４）明确提出要求垃圾填埋场必须设有防渗衬逡逑垫，而且垂直和水平方向的渗透系数必须小于Ｈ＾ｃｎｖｓ－１，还规定抗压强度必须大于逡逑０．６ＭＰａ。由于垃圾的渗滤液成分十分复杂，不仅包含了重金属离子还存在致病细菌以逡逑及氨氮等有毒有害的物质，如果压实黏土垫层失效，渗滤液流入水体和土壤中，将会逡逑对动植物、人类产生巨大的危害，甚至会威胁到整个生态系统的稳定。所以，压实黏逡逑土垫层中衬垫系统的材料、施工的过程乃至后期的运营都要严格把关

技术路线图,技术路线

武汉轻工大学硕士学位论文逦逡逑技术路线逡逑本文通过实验的研宄，对0％、５°／。、１０％、１５°／。粉煤灰掺量下的压实黏土垫层的逡逑特性和运移特性进行了讨论，并对微观孔径分布规律进行了研究。对以上变化的逡逑进行分析，同时为固体废物粉煤灰的利用提供了坚实的理论基础。具体技术路线逡逑１．３所示。逡逑Ｉ逦１逡逑ｄ

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