炉渣性质及其污水处理效果的应用研究

【摘要】：焚烧炉渣和燃煤炉渣是常见的工业固体废弃物，炉渣的应用主要在制备混凝土、建筑材料及工程路基领域。本文通过对典型的焚烧炉渣和燃煤炉渣的物理化学性质进行分析，包括炉渣的组分、烧失量、孔径结构、比表面积、X射线衍射光谱分析以及X射线荧光光谱分析，还进行了炉渣的浸出特性的分析，以评价炉渣的环境浸出安全性。在研究了炉渣的性质后，本文研究了炉渣通过物理、化学和微生物改性，作为处理生活污水的填料进行去除总氮、总磷和COD的试验，研究结果表明： （1）供热炉渣小于2mm的供热炉渣烧失量最高为22.91%，高炉增钙渣的烧失量在1.7%以下，流化床炉渣小于0.2mm粒径的流化床炉渣烧失量较高为2.20%，泰达生活垃圾焚烧渣烧失量均在在17.45%以下；焚烧炉渣的孔径大体上高于燃煤炉渣，而总孔体积流化床炉渣最大，随着粒径的增大，各炉渣的比表面积呈下降趋势。四种炉渣的组成成分十分相似，主要元素含有O、Si、Al、Fe、Ca、C等；主要的氧化物组成有SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3及含碳氧化物，晶相成分主要为SiO2，还含有一定量的矿物成分。 （2）四种炉渣的重金属含量有较大的区别，其中Cr元素和Cr2O3含量由高到低依次为：泰达焚烧渣＞流化床炉渣＞高炉增钙渣＞供热炉渣， Cu元素含量由高到低依次为：泰达焚烧渣＞流化床炉渣＞高炉增钙渣＞供热炉渣，Pb元素含量由高到低依次为：流化床炉渣＞泰达焚烧渣＞供热炉渣＞高炉增钙渣，Zn元素与ZnO含量由高到低依次为：泰达焚烧渣＞流化床炉渣＞高炉增钙渣＞供热炉渣；4种炉渣分别在HVEP和TCLP浸出程序下重金属的浸出浓度均未超过标准限值，都属于一般工业废弃物；随着粒径增大，浸出浓度大体上呈下降趋势。这与粒径的大小、比表面积、炉渣性质等因素有关。 （3）供热炉渣的比表面积高于流化床渣（5~10倍），微波改性能有效的提高炉渣的比表面积（提高约2倍），物理改性、化学和微生物改性供热炉渣与流化床炉渣对生活污水中总氮、总磷和COD的去除率均高于未改性的炉渣，并且化学改性去除效果最为明显，总氮去除率可达到55.61%，总磷去除率可达到82.77%，活性污泥改性流化床炉渣COD的去除率达到65.00%。 上述结论表明炉渣是一种有效的处理生活污水的填料，通过适当的改性方法可以提高炉渣的处理性能，这样不仅可以促进工业炉渣的资源化利用，同时也缓解了城市污水处理的压力。 【关键词】：焚烧炉渣 燃煤炉渣 生活污水 改性 重金属浸出
【学位授予单位】：天津城建大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 炉渣的来源与性质10-13
• 1.1.1 燃煤炉渣的来源与性质10
• 1.1.2 冶金炉渣的来源与性质10-12
• 1.1.3 焚烧炉渣的来源与性质12-13
• 1.2 炉渣利用途径13-14
• 1.2.1 焚烧及冶金炉渣的利用途径13-14
• 1.2.2 燃煤炉渣的应用途径14
• 1.3 炉渣在水处理中的应用现状14-16
• 1.3.1 炉渣为水处理滤料15-16
• 1.3.2 炉渣为人工湿地填料16
• 1.4 问题的提出16-17
• 1.5 课题的研究内容与意义17-19
• 1.5.1 研究内容17-18
• 1.5.2 研究意义18-19
• 第二章 炉渣的物理化学特性19-27
• 2.1 炉渣的物理性质分析19-22
• 2.1.1 炉渣的构成19
• 2.1.2 炉渣烧失量的分析19-21
• 2.1.3 炉渣的孔径结构分析21-22
• 2.1.4 炉渣的比表面积（BET）分析22
• 2.2 炉渣的化学性质分析22-25
• 2.2.1 焚烧炉渣和供热炉渣的 XRD 分析22-23
• 2.2.2 焚烧炉渣和供热炉渣的 XRF 分析23-25
• 2.3 本章小结25-27
• 第三章 炉渣的浸出特性27-35
• 3.1 试验材料与方法27-29
• 3.1.1 试验材料、仪器27-28
• 3.1.2 试验方法28-29
• 3.2 炉渣 HEVP 浸出毒性试验29-31
• 3.3 炉渣 TCLP 浸出毒性试验31-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 炉渣处理生活污水试验研究35-60
• 4.1 试验装置和材料35-36
• 4.1.1 试验装置35
• 4.1.2 试验材料35-36
• 4.2 试验方法36-39
• 4.3 试验结果与分析39-57
• 4.3.1 物理改性39-42
• 4.3.2 化学改性42-51
• 4.3.3 微生物改性51-54
• 4.3.4 正交试验结果54-57
• 4.4 本章小结57-60
• 第五章 结论、建议与创新点60-63
• 5.1 结论60-61
• 5.2 建议与创新点61-63
• 参考文献63-67
• 附录：发表论文和参加科研情况说明67-68
• 致谢68-69

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