污泥制备陶粒轻集料及其热动力学特性研究
发布时间：2021-12-16 09:43
污泥（sewage sludge）是污水处理过程产生的主要副产物,因其含有大量致病菌和重金属而往往具有长期毒性和不可降解性,对于污泥的处理处置和资源化利用研究一直以来都是深受关注的重大课题。本次研究通过X射线衍射分析、傅里叶红外光谱分析、激光粒径分析、氮气静态吸附比表面积测试与孔径分析、原子吸收分光光度法、TG-DSC综合热分析法和量热仪燃料热值分析等技术手段研究污泥、粉煤灰、河道底泥以及陶粒配方坯料球的物理、化学及热反应动力学特性表征;根据描述试样物质主要热反应阶段特征的最概然机理函数,采用二次多项式非线性拟合方法模拟TGA变化趋势。根据正交实验设计方法,结合适宜烧制膨胀型陶粒的最佳原材料化学组成设计坯料配合比实验,通过重复实验找寻烧制污泥陶粒的最佳物料配合比;以正交实验设计方法开展弧叶型旋转窑烧制陶粒轻集料的焙烧工艺参数最优化研究,探索焙烧工艺参数影响陶粒主要产品性能品质的变化规律。结合前文研究所得烧制污泥陶粒的最佳原材料质量配合比以及烧制污泥陶粒的弧叶型旋转窑焙烧工艺参数,依托中型弧叶型旋转窑开展烧制污泥陶粒轻集料放大实验实验研究,分析焙烧流程烟道气体产生特征;通过附带X射线微区...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 研究背景与选题意义
1.2 热分析动力学概论
1.2.1 热分析方法简介
1.2.2 热分析动力学概述
1.2.3 动力学补偿效应
1.3 污泥资源化利用研究现状
1.3.1 污泥陶粒化研究现状
1.3.2 其他资源化研究现状
1.3.3 污泥资源化面临问题
1.4 污泥热反应动力学研究现状
1.4.1 热反应动力学研究现状
1.4.2 热反应动力学面临机遇
1.5 研究内容与技术路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 技术路线
1.6 论文创新点
2 污泥理化与热动力学特性研究
2.1 概述
2.2 污泥组成与分类
2.2.1 污泥组成
2.2.2 污泥分类
2.3 实验设备与方法
2.4 化学特性
2.4.1 元素分析
2.4.2 化学基团
2.4.3 物相组成
2.4.4 重金属分析
2.5 物理特性
2.5.1 含水率
2.5.2 挥发性固体含量
2.5.3 粒度分析
2.5.4 比表面与孔结构
2.6 热动力学特性
2.6.1 TG-DSC 综合热分析
2.6.2 热反应动力学分析
2.6.3 燃料热值分析
2.7 本章小结
3 原材料选取与陶粒轻集料烧制机理、工艺研究
3.1 概述
3.2 原辅料选取基本原则
3.3 粉煤灰理化与热动力学特性
3.3.1 化学特性
3.3.2 物理特性
3.3.3 热动力学特性
3.4 河道底泥理化与热动力学特性
3.4.1 化学特性
3.4.2 物理特性
3.4.3 热动力学特性
3.5 陶粒烧制机理
3.5.1 焙烧基础理论
3.5.2 焙烧流程特征
3.5.3 陶粒烧胀机理
3.5.4 焙烧过程理化特性转变
3.6 陶粒烧制工艺简介
3.6.1 设备简介
3.6.2 工艺流程
3.7 本章小结
4 污泥添加粉煤灰、河道底泥烧制陶粒实验研究
4.1 概述
4.2 正交实验设计原理
4.3 坯料配方与烧制参数研究
4.3.1 实验设备与方法
4.3.2 配方与烧制参数设计原则
4.3.3 配方与烧制参数正交实验
4.3.4 实验结果与讨论
4.4 工艺参数再优化研究
4.4.1 实验设备与方法
4.4.2 工艺参数再优化正交实验
4.4.3 实验结果与讨论
4.5 陶粒轻集料小试实验
4.5.1 实验设备与方法
4.5.2 实验结果分析
4.6 本章小结
5 陶粒烧制放大实验及轻集料应用研究
5.1 概述
5.2 陶粒烧制放大实验实验
5.2.1 实验设备
5.2.2 实验方法
5.2.3 实验结果
5.3 焙烧流程烟气分析
5.4 陶粒结构分析
5.4.1 陶粒外观形貌
5.4.2 微观结构分析
5.4.3 微区能谱分析
5.4.4 比表面与孔结构
5.5 陶粒产品品质分析
5.5.1 建材特性分析
5.5.2 环境安全性分析
5.6 陶粒轻集料应用分析
5.7 陶粒轻集料混凝土研究
5.7.1 实验设备
5.7.2 实验材料
5.7.3 实验方法
5.7.4 配合比设计
5.7.5 实验结果
5.7.6 混凝土强度影响因素
5.8 本章小结
6 污泥陶粒配方坯料热动力学特性研究
6.1 概述
6.2 实验设备与方法
6.2.1 实验设备
6.2.2 实验方法
6.3 TG-DSC 综合热分析
6.3.1 TG-DSC 热分析曲线
6.3.2 DSC 曲线峰分析
6.3.3 综合燃烧特性分析
6.4 热动力学参数求解
6.4.1 热反应动力学参数求解模型
6.4.2 热反应动力学参数求解结果
6.5 热动力学数值模拟
6.6 坯料化学基团变化
6.7 陶粒物相与化学组成
6.7.1 物相构成
6.7.2 化学组成
6.8 本章小结
7 结论与建议
7.1 结论
7.2 建议
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目
C. 作者在攻读学位期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用污泥生产膨胀陶粒的试验研究与生产中的几个问题[J]. 李寿德,刘蓉,高隽,王小超. 砖瓦. 2011(01)
[2]污泥合成燃料的研制及燃烧特性研究[J]. 张长飞,葛仕福,赵培涛,黄瑛,葛剑. 环境科学学报. 2011(01)
[3]污水污泥页岩陶粒的烧成工艺与性能[J]. 钱觉时,罗晖,陈伟,陈平,邓成,岳燕飞,黄义雄. 材料科学与工艺. 2010(06)
[4]固定化活性污泥厌氧发酵生物制氢(英文)[J]. 韩伟,陈红,姚欣,李永峰,杨传平. Journal of Forestry Research. 2010(04)
[5]重庆城市污泥燃烧及动力学特性分析[J]. 何必繁,王里奥,黄川. 中国电机工程学报. 2010(35)
[6]稻草调理剂的掺量对污泥堆肥的影响研究[J]. 陶玉,王里奥,黄川,马培东. 中国给水排水. 2010(21)
[7]城市污泥为部分原料制备黏土烧结普通砖[J]. 林子增,孙克勤. 硅酸盐学报. 2010(10)
[8]微波预处理污泥上清液为燃料的微生物燃料电池产电特性研究[J]. 方丽,刘志华,李小明,杨麒,郑峣,贾斌. 环境科学. 2010(10)
[9]利用城市污泥堆肥及建筑弃土种植麦冬研究[J]. 王里奥,陶玉,罗书鸾,马培东,陈大勇,杨威. 环境工程学报. 2010(10)
[10]污泥燃料化技术研究[J]. 张长飞,葛仕福,赵培涛,黄瑛,葛剑. 环境工程. 2010(S1)
硕士论文
[1]新型填料—污泥粉煤灰陶粒在生物滤池中处理合成废水的效果研究[D]. 韩术鑫.山东大学 2010
本文编号：3537918
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 研究背景与选题意义
1.2 热分析动力学概论
1.2.1 热分析方法简介
1.2.2 热分析动力学概述
1.2.3 动力学补偿效应
1.3 污泥资源化利用研究现状
1.3.1 污泥陶粒化研究现状
1.3.2 其他资源化研究现状
1.3.3 污泥资源化面临问题
1.4 污泥热反应动力学研究现状
1.4.1 热反应动力学研究现状
1.4.2 热反应动力学面临机遇
1.5 研究内容与技术路线
1.5.1 研究内容
1.5.2 技术路线
1.6 论文创新点
2 污泥理化与热动力学特性研究
2.1 概述
2.2 污泥组成与分类
2.2.1 污泥组成
2.2.2 污泥分类
2.3 实验设备与方法
2.4 化学特性
2.4.1 元素分析
2.4.2 化学基团
2.4.3 物相组成
2.4.4 重金属分析
2.5 物理特性
2.5.1 含水率
2.5.2 挥发性固体含量
2.5.3 粒度分析
2.5.4 比表面与孔结构
2.6 热动力学特性
2.6.1 TG-DSC 综合热分析
2.6.2 热反应动力学分析
2.6.3 燃料热值分析
2.7 本章小结
3 原材料选取与陶粒轻集料烧制机理、工艺研究
3.1 概述
3.2 原辅料选取基本原则
3.3 粉煤灰理化与热动力学特性
3.3.1 化学特性
3.3.2 物理特性
3.3.3 热动力学特性
3.4 河道底泥理化与热动力学特性
3.4.1 化学特性
3.4.2 物理特性
3.4.3 热动力学特性
3.5 陶粒烧制机理
3.5.1 焙烧基础理论
3.5.2 焙烧流程特征
3.5.3 陶粒烧胀机理
3.5.4 焙烧过程理化特性转变
3.6 陶粒烧制工艺简介
3.6.1 设备简介
3.6.2 工艺流程
3.7 本章小结
4 污泥添加粉煤灰、河道底泥烧制陶粒实验研究
4.1 概述
4.2 正交实验设计原理
4.3 坯料配方与烧制参数研究
4.3.1 实验设备与方法
4.3.2 配方与烧制参数设计原则
4.3.3 配方与烧制参数正交实验
4.3.4 实验结果与讨论
4.4 工艺参数再优化研究
4.4.1 实验设备与方法
4.4.2 工艺参数再优化正交实验
4.4.3 实验结果与讨论
4.5 陶粒轻集料小试实验
4.5.1 实验设备与方法
4.5.2 实验结果分析
4.6 本章小结
5 陶粒烧制放大实验及轻集料应用研究
5.1 概述
5.2 陶粒烧制放大实验实验
5.2.1 实验设备
5.2.2 实验方法
5.2.3 实验结果
5.3 焙烧流程烟气分析
5.4 陶粒结构分析
5.4.1 陶粒外观形貌
5.4.2 微观结构分析
5.4.3 微区能谱分析
5.4.4 比表面与孔结构
5.5 陶粒产品品质分析
5.5.1 建材特性分析
5.5.2 环境安全性分析
5.6 陶粒轻集料应用分析
5.7 陶粒轻集料混凝土研究
5.7.1 实验设备
5.7.2 实验材料
5.7.3 实验方法
5.7.4 配合比设计
5.7.5 实验结果
5.7.6 混凝土强度影响因素
5.8 本章小结
6 污泥陶粒配方坯料热动力学特性研究
6.1 概述
6.2 实验设备与方法
6.2.1 实验设备
6.2.2 实验方法
6.3 TG-DSC 综合热分析
6.3.1 TG-DSC 热分析曲线
6.3.2 DSC 曲线峰分析
6.3.3 综合燃烧特性分析
6.4 热动力学参数求解
6.4.1 热反应动力学参数求解模型
6.4.2 热反应动力学参数求解结果
6.5 热动力学数值模拟
6.6 坯料化学基团变化
6.7 陶粒物相与化学组成
6.7.1 物相构成
6.7.2 化学组成
6.8 本章小结
7 结论与建议
7.1 结论
7.2 建议
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目
C. 作者在攻读学位期间取得的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用污泥生产膨胀陶粒的试验研究与生产中的几个问题[J]. 李寿德,刘蓉,高隽,王小超. 砖瓦. 2011(01)
[2]污泥合成燃料的研制及燃烧特性研究[J]. 张长飞,葛仕福,赵培涛,黄瑛,葛剑. 环境科学学报. 2011(01)
[3]污水污泥页岩陶粒的烧成工艺与性能[J]. 钱觉时,罗晖,陈伟,陈平,邓成,岳燕飞,黄义雄. 材料科学与工艺. 2010(06)
[4]固定化活性污泥厌氧发酵生物制氢(英文)[J]. 韩伟,陈红,姚欣,李永峰,杨传平. Journal of Forestry Research. 2010(04)
[5]重庆城市污泥燃烧及动力学特性分析[J]. 何必繁,王里奥,黄川. 中国电机工程学报. 2010(35)
[6]稻草调理剂的掺量对污泥堆肥的影响研究[J]. 陶玉,王里奥,黄川,马培东. 中国给水排水. 2010(21)
[7]城市污泥为部分原料制备黏土烧结普通砖[J]. 林子增,孙克勤. 硅酸盐学报. 2010(10)
[8]微波预处理污泥上清液为燃料的微生物燃料电池产电特性研究[J]. 方丽,刘志华,李小明,杨麒,郑峣,贾斌. 环境科学. 2010(10)
[9]利用城市污泥堆肥及建筑弃土种植麦冬研究[J]. 王里奥,陶玉,罗书鸾,马培东,陈大勇,杨威. 环境工程学报. 2010(10)
[10]污泥燃料化技术研究[J]. 张长飞,葛仕福,赵培涛,黄瑛,葛剑. 环境工程. 2010(S1)
硕士论文
[1]新型填料—污泥粉煤灰陶粒在生物滤池中处理合成废水的效果研究[D]. 韩术鑫.山东大学 2010
本文编号：3537918
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3537918.html
