论文总字数：16940字

摘 要

随着我国工业的迅速发展，工业废水的排放量也在不断增加，这也导致工业废水处理过程中产生的工业污泥量迅速增大。多数工业污泥中含有大量的致病微生物、寄生虫 、有机毒物以及重金属等有害物质，使得工业污泥无害化处置的难度较大，现有处置方式费用昂贵，企业往往难以承受，导致许多工业污泥被非法转移、倾倒，对生态环境和人类健康造成了极大危害。因此，为工业污泥寻找一种经济、安全、有效的处置方法迫在眉睫。本文旨在以工业污泥为主要原料，制备新型环保胶凝材料，为工业污泥资源化处置提供出路。具体过程是，经干燥研磨过筛的工业污泥与页岩按照1：9混合，在800℃下煅烧1.5小时后，得到火山灰活性合格的水泥掺合材样品，将其与硅酸盐水泥混合搅拌，制块成型后得到胶凝材料。研究了污泥的掺杂比、燃烧温度、燃烧时间、冷却方式等因素对新型环保胶凝材料制备的影响。此法制得的胶凝材料强度合格且重金属浸出浓度远低于国家规定的浸出标准，成功实现了工业污泥无害化处置以及资源化综合利用。

关键字：工业污泥 胶凝材料 重金属 稳定化 火山灰活性

A research on the preparation of industrial sludge based

cementitious materials

ABSTRACT

With the rapid development of Chinese industries, the discharge of industrial effluent is increasing, the amount of industrial sludge produced is also increasing rapidly. Most of industrial sludge contains a large number of harmful microorganisms such as pathogenic microorganisms, parasites, organic poisons and heavy metals, it makes the harmless treatment of industrial sludge is more difficult, and the recently technology is expensive, so the enterprises could not afford it. Some industrial sludge has been illegally transferred and dumped, resulting in the hazard to ecological environment and human health. Therefore, it is urgent to find an economical, safe and effective disposal method for industrial sludge. The purpose of this research is to use industrial sludge as the main raw material to prepare new environmental protection cementitious materials, and provide a new way for the recycle of industrial sludge. By preparation of cementitious material by industrial sludge, an experimental scheme for comprehensive utilization of industrial sludge is obtained. Specifically, the industrial sludge is grinded through dry sieving, then mixed with shales according the proportion (industrial sludge: shales=1:9). After calcining at 800 ^oC for 1.5 hours, the ash qualified cement admixture can be obtained. Cementitious materials were obtained by mixing cement admixture samples with Portland cement. The variables such as dopant ratio, combustion temperature, burning time and cooling rate of sludge were studied. The strength of cementitious material obtained by this method is qualified and the leaching concentration of heavy metals is much lower than that prescribed by the state. The industrial sludge has been successfully harmless and resourceful, and the comprehensive utilization of hazardous waste has been achieved.

Keywords: Chemical sludge;cementitious material; Heavy metal; Stabilization; pozzolanicity

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 工业污泥的产生、特点及危害 1

1.1.1 工业污泥的产生 1

1.1.2 工业污泥的特点 1

1.1.3 工业污泥的危害 1

1.2 国内外工业污泥的处理处置方法 1

1.2.1 安全填埋 1

1.2.2 焚烧 2

1.2.3 综合利用 2

1.2.4 污泥制陶粒 2

1.2.5 污泥制吸附剂 2

1.2.6 污泥制胶凝材料 2

1.3 论文主要的研究目的、意义和内容 3

1.3.1 研究目的 3

1.3.2 研究意义 4

1.3.3 研究内容 4

第二章 工业污泥基胶凝材料的制备 5

2.1 实验材料和仪器设备 5

2.1.1 实验材料 5

2.1.2 实验仪器及设备 5

2.2 实验原理 5

2.3 实验过程 6

2.3.1 掺合材样品的制备 6

2.3.2 样品抗压强度检验 6

2.3.3 火山灰活性测试 6

2.3.4 微观特性分析 6

2.3.5 原料污泥以及样品的重金属浸出分析 6

第三章 结果与讨论 8

3.1 火山灰活性分析 8

3.1.1 不同配比下火山灰活性的变化 8

3.1.2 不同温度下火山灰活性的变化 10

3.1.3 不同煅烧时间下火山灰活性的变化 12

3.1.4 不同冷却方式对火山灰活性的影响 13

3.1.5 最终样品的烧制条件 15

3.2 XRD分析 15

3.2.1 污泥占比10%的样品煅烧前后的XRD图像分析 15

3.2.2 不同温度下的XRD图像分析 16

3.2.3 不同煅烧时间的XRD图像分析 16

3.2.4 不同冷却方式的XRD图像分析 17

3.3 强度实验结果分析 18

3.4 重金属析出结果分析 19

第四章 结论与展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 22

第一章 绪论

1.1 工业污泥的产生、特点及危害

1.1.1 工业污泥的产生

根据环境保护部《2015年全国环境统计公报》显示，2015年我国工业废水排放量199.5亿吨^[1]。大量的工业废水处理后产生大量的的工业污泥，这些工业污泥的处置已经成为一个难以解决的问题^[2]。工业污泥大部分源自于工业废水处理后产生的固体废物，一般都含有有毒、有害成分。工业污泥大部分都呈现黑色或黑褐色，呈粘滞状，且颗粒很细，含水一般在60%~70%左右^[3]。

1.1.2 工业污泥的特点

工业污泥通常具有以下几个主要特点：

工业污泥中微生物、病原体含量较高，若不加处理就直接施用或弃置，会对食物链造成污染。工业污泥会散发出恶臭的气味污染环境，堆放时会排放温室气体。工业污泥中含有大量的重金属盐类，如果不进行处理便施用，将会对土地造成污染，甚至可能会使耕地不可逆退化^[4]。同时，污泥含有大量有机质等可利用成分，使其拥有了资源化利用的可能性^[5]。

1.1.3 工业污泥的危害

工业污泥中有机物成分复杂，因此极易发生腐烂，并且散发出强烈的恶臭味气体，若不经过处理则很容易滋生寄生虫及虫卵、病原微生物^[6]。工业污泥中的有机污染物通常情况下毒性会长时间残留，有机物难以降解，这种情况下若工业污泥的堆积易造成有毒物质对地下水和土壤的侵蚀。有毒物质如果未经过有效处理，而是直接再次进入循环生物圈中，极易再次产生污染^[7]。不同行业所产生的污泥在成分上也有不小差异，若按照统一方式处置易出现处置不彻底以及二次污染等现象。

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