填埋场固化污泥屏障材料的阻滞特性研究

论文摘要

在垃圾卫生填埋领域的诸多环境岩土工程问题中,渗滤液的防渗处理是最重要的研究项目之一,而城市污泥的资源化处理是当今资源与环境研究的重要课题。本文就填埋场的防渗要求和特点,借鉴和引进相关学科知识,采用理论分析、室内试验和微观结构测试等方法,系统研究了污泥固化体作为填埋场衬垫材料对渗滤液的抗渗阻滞作用机理,为城市污泥的综合利用和填埋场衬垫材料的开发提供了理论基础和技术支持。本文进行的主要研究内容和取得的成果如下:(1)回顾和总结了城市污泥处理处置的研究现状。对城市污泥的物理组成、化学成份、处理处置情况进行了全面阐述,对污泥固化处理与污泥固化体的物理、化学和力学特性进行了分析研究。(2)污泥固化体的强度特性的试验研究。研究了污泥固化配比对固化体强度特性的影响,结果表明随着组分掺量的增加,固化体强度逐渐增大,为后续渗透试验和吸附试验确定了污泥固化体的最佳配比。(3)污泥固化体对渗滤液的抗渗性能研究。对渗滤液的性质、温度等因素对污泥固化体渗透性能的影响进行了室内试验,研究了污泥体对不同污染物质,如重金属离子溶液、有机物溶液和蒸馏水等的抗渗效果和阻滞特征。(4)污泥固化体对污染物的吸附特性。将吸附性能引入污泥固化体的功能作用,通过大量的吸附试验研究了污泥固化体对重金属离子和有机物等污染物的吸附作用和吸附规律,分析了污泥固化体吸附去除污染物的主要影响因素,结果表明污泥固化体对重金属污染物和有机污染物的吸附分别符合Freundlich吸附模式和线性吸附模式。(5)采用电子扫描电镜及水银压入法对污泥固化体的微观结构特征进行研究。结果表明污泥渗透前固化体中存在大量孔隙,且大孔隙量较多。渗透平衡后,大孔隙量减少,小孔隙量略有增加,污泥固化体的孔隙率、总孔隙体积减少;污泥固化体的孔隙含量较纯污泥低,孔隙含量随着龄期的增长而降低,致使其强度和渗透系数均随着龄期而增长。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 填埋场防渗材料的研究现状
• 1.2.1 填埋场防渗系统的结构型式
• 1.2.2 粘土类防渗材料的研究进展
• 1.2.3 污泥作为填埋场防渗材料的研究现状
• 1.3 主要研究内容及研究方法
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 第二章 城市污泥处理处置的研究现状与进展
• 2.1 城市污泥的基本性质
• 2.1.1 污泥的形成和组成
• 2.1.2 城市污泥的物理力学性质
• 2.1.3 城市污泥的化学性质
• 2.2 城市污泥的处理与处置
• 2.2.1 污泥农用
• 2.2.2 污泥干燥
• 2.2.3 污泥焚烧
• 2.2.4 污泥投弃
• 2.2.5 污泥工业化利用
• 2.2.6 污泥填埋
• 2.3 污泥固化处理与固化污泥特性
• 2.3.1 污泥的固化处理
• 2.3.2 固化污泥的强度特性
• 2.3.3 固化污泥的渗透特性
• 2.3.4 固化污泥的微观结构特性
• 2.4 本章小结
• 第三章城市固化污泥强度特性试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验材料及方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 配比设计
• 3.2.3 试样制备
• 3.3 试验过程
• 3.3.1 试验仪器
• 3.3.2 试验过程
• 3.4 试验结果分析
• 3.4.1 污泥固化配比对固化体强度的影响
• 3.4.2 时间对污泥固化体强度的影响
• 3.4.3 干密度对强度的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 污泥固化体渗透特性试验研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验目的
• 4.3 试验材料及方法
• 4.3.1 试验材料
• 4.3.2 配比设计
• 4.3.3 试样制备
• 4.4 试验过程
• 4.4.1 试验仪器
• 4.4.2 试验过程
• 4.5 试验结果分析
• 4.5.1 固化体配比对渗透特性的影响
• 4.5.2 干密度对污泥固化体渗透特性的影响
• 4.5.3 渗滤液性质对污泥固化体渗透特性的影响
• 4.5.4 温度对污泥固化体渗透特性的影响分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 污泥固化体对污染物的吸附特性研究
• 5.1 引言
• 5.2 吸附理论基础
• 5.2.1 污泥的吸附性
• 5.2.2 吸附机理
• 5.2.3 吸附试验
• 5.3 吸附模式
• 5.4 污泥固化体吸附试验研究
• 5.4.1 试样制备及其表征
• 5.4.2 试验方法
• 5.4.3 试验结果
• 5.5 污泥固化体对重金属污染物的吸附特性
• 5.5.1 初始pH的影响
• 5.5.2 吸附剂用量的影响
• 5.5.3 吸附质浓度的影响
• 5.5.4 吸附等温线
• 5.5.5 吸附动力学
• 5.6 固化污泥对有机污染物的吸附特性
• 5.6.1 pH对吸附的影响
• 5.6.2 吸附剂用量对吸附的影响
• 5.6.3 等温吸附特性
• 5.6.4 吸附动力学
• 5.6.5 吸附机理
• 5.7 本章小结
• 第六章 污泥固化体的微观结构特征研究
• 6.1 引言
• 6.2 压汞试验
• 6.2.1 试验原理及仪器
• 6.2.2 试验过程
• 6.2.3 试验结果分析
• 6.3 扫描电镜试验
• 6.3.1 试验原理及仪器
• 6.3.2 试验过程
• 6.3.3 扫描电镜观察
• 6.4 本章小结
• 第七章 固化污泥屏障材料工程应用研究
• 7.1 引言
• 7.2 填埋场工程位置
• 7.3 填埋场的气象和地质条件
• 7.3.1 气象条件
• 7.3.2 填埋场地质条件
• 7.4 长葛市生活垃圾的产量、成分及现存垃圾方式的危害性
• 7.4.1 垃圾产量
• 7.4.2 垃圾的成分
• 7.4.3 现有垃圾处理方式的危害性
• 7.5 填埋场用固化污泥屏障材料的试验研究
• 7.5.1 固化污泥材料的性能
• 7.5.2 填埋场固化污泥屏障材料的配比和物理性能
• 7.6 固化污泥在填埋场的应用
• 7.6.1 填埋场防渗方案的选择
• 7.6.2 填埋场渗滤液的流量计算和收集排出系统
• 7.6.3 垃圾填埋工艺
• 7.7 填埋场的地理位置和场区布置
• 7.7.1 垃圾场的总图平面布置和竖向布置原则
• 7.7.2 总图布置
• 7.8 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 本文主要结论
• 8.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果