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建筑废弃泥浆快速脱水技术试验研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.1.1 研究背景

1.1.2 建筑泥浆的组成和性质

1.1.3 泥浆产生工艺和特点

1.1.4 环境危害性

1.2 国内外废弃泥浆的处理和研究现状

1.2.1 建筑废弃泥浆现状

1.2.2 废弃泥浆处理方式现状

1.2.3 国内外对废弃泥浆的研究现状

1.3 泥浆脱水技术

1.3.1 自然干化

1.3.2 机械脱水

1.3.3 絮凝脱水

1.4 本课题研究的目的和意义

1.5 研究主要内容与技术路线

第二章 泥浆的基本性能指标

2.1 实验材料

2.2 实验仪器与设备

2.3 测定原理

2.3.1 粒度测定

2.3.2 基本化学组成

2.4 泥浆的性质测定

2.4.1.粒度分布和含砂率

2.4.2 化学成分分析

2.4.3 泥浆比重

2.4.4 pH值

2.4.5 固含量和含水率

2.4.6 泥浆颗粒表面的电荷性

2.5 本章小结

第三章 泥浆脱水性能研究

3.1 试验材料

3.1.1 脱水材料选择

3.1.2 泥浆和絮凝剂

3.2 实验仪器及设备

3.3 试验方法和步骤

3.3.1 试验方法及原理

3.3.2 主要实验步骤

3.4 检测项目和方法

3.4.1 污泥沉降性能的测定

3.4.2 絮体特性

3.4.3 过滤后泥饼含水率的测定

3.5 建筑泥浆沉降试验

3.5.1 自然沉降试验

3.5.2 无机絮凝剂重力沉降实验

3.5.3 高分子有机絮凝剂重力沉降实验

3.6 最佳絮凝剂和投加量的试验研究

3.6.1 正交试验方法和SPSS软件简介

3.6.2 因素和水平的确定

3.6.3 正交试验设计

3.6.4 正交试验结果的处理与分析

3.6.5 成本初步分析

3.7 试验结果及分析

3.7.1 有机高分子絮凝剂重力过滤试验

3.7.2 压滤试验

3.7.3 阴离子型有机絮凝剂和无机絮凝剂混合使用效果比较

3.7.4 不同浓度的泥浆压滤试验

3.7.5 搅拌时间与强度对絮凝效果的影响

3.8 本章小结

第四章 絮凝机理研究与水质分析

4.1 絮凝机理研究

4.1.1 材料和设备

4.1.2 基本原理

4.1.3 扫描结果分析

4.1.4 絮凝剂机理探讨

4.2 COD测定与分析

4.2.1 实验材料

4.2.2 实验仪器和设备

4.2.3 测定方法及原理

4.2.4 检测结果及分析

4.3 TN测定与分析

4.3.1 实验材料

4.3.2 实验仪器和设备

4.3.3 测定方法及原理

4.3.4 检测结果及分析

4.4 TP测定与分析

4.4.1 实验材料

4.4.2 实验仪器和设备

4.4.3 测定方法及原理

4.4.4 检测结果及分析

4.5 浊度(SS)

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 研究结论

5.2 存在问题及展望

致谢

攻读硕士期间发表学术论文

参考文献

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摘要

随着城镇化进程的不断加快,各类工程的建设方兴未艾,在桩基及基坑支护等施工过程中产生了大量的建筑泥浆。这些泥浆的组成和性质与市政污泥不同,以粘土矿物为主,自然沉降和直接脱水效果较差,如果处理不当,容易造成污染环境、破坏水质、阻塞市政管道等危害。目前处理方式主要有泥浆现场沉淀干燥和罐装车(泥浆车)外运两种,但是存在处理周期长、成本高等问题。
  本文基于市政污泥、河道淤泥脱水方法,研究了针对建筑泥浆的快速脱水技术,并且通过结构分析与水质分析探讨脱水机理和效果。
  主要研究内容和结论如下:
  (1)介绍了建筑泥浆产生工艺、存在状态和环境危害性,并对当前泥浆常规处理方法进行系统的调研和分析。
  (2)全面研究了建筑泥浆的基本化学组成和性质,利用激光粒度仪测得泥浆的粒度分布和含砂率为:泥浆固体颗粒中含有约80%的粘土和20%的粉砂。用X-射线衍射仪测得泥浆的表面固相成分以无机物为主,用干燥法测得泥浆的比重为1.15~1.25,固含量约为21g/100g,含水率约为78%,用pH计测得泥浆的pH值为7.5~8.5,并分析了泥浆颗粒表面的电荷特性。
  (3)采用全面试验法,通过泥浆沉降性试验研究了高分子无机絮凝剂、高分子有机絮凝剂和复合絮凝剂对建筑泥浆的絮凝脱水效果,初步选出脱水效果较好的絮凝剂;并以泥浆的含水率为评价脱水性能的指标,采用正交试验法研究了絮凝剂种类、絮凝剂浓度、投加量、搅拌强度与时间、泥浆浓度对脱水效果的影响,进一步确定最佳絮凝剂和最佳投加量,同时初步研究了压滤对泥浆脱水性能的定性影响,并对效果最佳的高分子有机絮凝剂进行了成本分析。结果显示:阴离子型高分子有机絮凝剂效果良好,浓度为0.2%,每处理1立方的建筑泥浆所需该浓度絮凝剂约0.12m3。
  (4)采用扫描电镜(SEM)对泥浆脱水絮体颗粒进行观察,探讨分析絮凝脱水机理。研究表明:絮凝剂与泥浆颗粒之间的作用不仅有压缩双电层和电中和作用,而且吸附架桥作用也不可忽视。同时对脱水上清液进行了水质监测,发现在最佳添加量的情况下,COD、TN和TP都能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准,可以直接排放。

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