污泥陶粒的制备及其机理研究

发布时间：2020-07-18 04:43

【摘要】：城市污水厂污泥是污水处理过程中产生的主要副产物,其中不仅含有各种病菌、虫卵、寄生生物,还浓缩着多种重金属等有害物质。如果不经过合理处置,可能会对环境、土壤、动植物和人类健康造成极大的危害。如何将产量大、成分复杂的污泥经过科学处理,实现污泥处置无害化、资源化,已成为我国乃至全世界环境界广泛关注的课题之一。本课题以解决污水污泥的的资源化利用为目的,辅以黄土与膨润土为配料,开展污泥陶粒制备的研究。研究的主要工作包括：一、采用DSC-TG-DTG分析污泥、黄土、膨润土及陶粒坯料的热反应动力学特性,确定各动力学参数,求得不同温度下的分解速率常数,从而通过研究不同温度下陶粒坯料的分解与时间的关系推测烧制陶粒的工艺条件。二、以污泥、膨润土、黄土为原料展开污泥陶粒的烧制。通过对实验结果的极差分析探讨各因素对陶粒性能影响的主次顺序,并验证前一部分关于烧制工艺推测的准确性。三、通过单因素实验研究烧结温度、陶粒原料中有机质含量对陶粒主要性能与内部孔隙结构的影响,进一步探究陶粒的烧结机理,并为陶粒的工业化生产提供帮助。通过以上各方面的研究可以得到：污泥陶粒坯料球的热失重率随升温速率的增加而增加,实验中达到最大总失重率为24.36%。通过分析烧制过程中坯料TG曲线的失重情况,推断出适合陶粒预热的温度区间为300-500℃。根据陶粒坯料球的热分解动力学推测污泥陶粒的烧结温度在1000℃以上,并用实验结果验证了推测所得陶粒制备工艺条件具有一定的可靠性；实验所选的五个因素对陶粒性能影响的主次顺序为：烧结温度污泥比例膨润土比例预热温度烧结时间。过高的烧结温度会使陶粒坯料过度熔融,产生大量的液相,导致坯体黏度降低,陶粒内部孔隙变大,陶粒强度下降；坯料球中适当的有机质含量会增加陶粒产品的强度。实验结果表明,坯料中有机质含量达到14.69%时,陶粒强度达到峰值,在制备高强陶粒时,陶粒坯料中有机质含量宜控制在14%-17%范围内；陶粒坯料中一定范围内的有机质含量对应一个最适宜的烧结温度：有机含量高的陶粒坯料需要的烧结温度较低,一般控制在1140℃以下；有机含量较低的坯料则需要相对较高的烧结温度才能使陶粒产品获得良好的性能。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;TQ174.1
【图文】：

污水处理率,污水排放量,处理率,污染控制

逑吨，污水处理率达到４８．４％，至２００９年末，全国污水总排放量己达到５９８．２亿吨，污水处逡逑理率猛增至７２．３％，而且近年来，仍Ｗ较大的百分比不断增长。图１－１是我国近十年来污逡逑水总排放量及污水处理率的对照图。逡逑７５０邋逦逦逦逦逦逦逦逦ｒ邋１００逡逑７０Ｑ逦－－－－－逦－＾４邋９０逡逑６００逦－逦逦—邋８０醒■！全国污水总排放逡逑５５０邋逦逦—逦———逦．７０邋量（亿吨）逡逑５００邋＂逦逦１＾Ｅ￣＂—＇…－６０逦城市巧水处理率逡逑化邋０邋．．逦逦醒邋邋邋邋邋邋—邋—．逦（NB）逡逑１４００邋Ｉ邋Ｉ邋■邋■逦ｒ邋５０逡逑２００５邋２００９邋２０１０邋２０１１邋２０１２邋２０１３逡逑图１－１我围污水排放量及处理率逐年对照图逡逑污水处理率的提高为国家减排目标的实现和污染控制做出了非常大的贡献，但污泥问逡逑题随之而来，污泥产量呈现逐年上升的趋势，污泥（８０％含水率）产量由２００９年的２００５万逡逑吨，增加到２０１０年的３６６５万吨Ｗ。根据住建部的统计数据可知，目前我国污水处理厂污泥逡逑的安全处置率小于３５％，未经无害化处理的污泥随意乱丢造成的二次污染现象很严重，污逡逑泥处置问题己成为我国污水处理领域急需解决的难题之一。逡逑１．２国内外污泥处置现状及存在的问题逡逑１．２．１目前污泥处置的方法逡逑污泥的处置是指在符合国家法规和标准的基础上，综合考虑当地经济、环境等因素，逡逑采取适当的技术措施，为污泥提供最终的出路。污泥的传统处置方法主要包括：卫生填埋、逡逑海洋倾倒、焚烧、生地利用、建材利用等。这些传统的处置方式在实际应用中发挥了一定逡逑的作用

污泥处置,比例,方法,污水处理率

樊澡污泥陶粒的制备及其机理巧究开始大量建设，污水处理率随之提高，但未意识量急剧增加，我国才开始重视对污泥处置的研在采用较多的方法，最终污泥处置方法的选择的地理位置、国内的地理状况、国止面积、气工农业的发展状况等。作为农业大国，目前我是我国各种污泥处置方式所占的比例ｆＷ。逡逑

曲线,热分解,污泥,活化能

０．８逦１．２逦１．６逦２０逦２．４逦２名逡逑１０００Ｋ／Ｔ逡逑图２－６污泥分解的Ｉｇ兰竺与一的关系曲线逡逑血邋Ｔ逡逑Ｅ／（ｋＪ／ｍｏｌ）逡逑２０００＾逡逑！邋ｆｉ逡逑１０００；逦ｉ／逦＼逡逑夺—才．＇击．＇ｔ逦Ｉ逦１逡逑＾考一邋Ｈｆ—＇邋卡…中－…专＾逦■逦ｆ＼逦］逡逑Ｖ邋．逦Ｘ邋＊＇－－．－４逦／邋！邋ｉ逡逑．逦Ｖ邋＼邋／Ｉ邋＇逡逑－１０００，逦１邋ｙ邋■邋１逡逑－２０００＾逦uk逡逑－３０００逡逑０逦０．２逦０．４逦０．６逦０．８逦１．０逡逑Ｐａｒｔｉａｌ邋Ｍａｓｓ邋Ｌｏ巧逡逑图２－７Ｆｒｉｅｄｍａｎ法求得的污泥分解的活化能逡逑当定时，／（ａ）是常数，则Ｉｇ＾对＾作图应是直线，ａ改变时，可得到一组斜率逡逑ａｔ逦Ｔ逡逑为的直线，对于不同的ａ值，可求得相应的活化能怎。逡逑么邋３０３Ａ逡逑图２－６为污泥的分解Ｉｇ＾对ｉ的关系曲线。在分解率为０．０２？０．６５之间，污泥的分逡逑出逦Ｔ逡逑解是拟等动为学过程。通过直线的斜率可求出巧泥的活化能。不同分解率对应的污泥分解逡逑的活化能Ｅ见表２－３和图２－７。表２－３表明，分解率为０．０２时，污泥的活化能为５７．６７ｋＪ／ｍｏｌ，逡逑分解率为０．１５时，活化能为８６．２２ｋＪ／ｍｏｌ，在此范围内，活化能的值略有提高，其平均值为逡逑６９．７７ｋＪ／ｍｏＬ当分解率为０．２０时，污泥的活化能为１４６．３３ｋＪ／ｍｏｌ，分解率力０．４５时，活化逡逑能为２７２．２８ｋＪ／ｍｏｌ

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