利用填埋气体去除渗滤液中成垢离子的化学机理研究

摘要

垃圾在填埋过程中由于自身降解、降水冲淋或地下水、地表水浸泡会产生高硬度、高碱度的渗滤液。在其管道输送过程中，易生成结垢物，造成输送管道堵塞，导致管道爆裂。
　　 为避免渗滤液在输送过程中发生堵塞，本文提出了在渗滤液进入输送管道（系统）前，利用填埋气体中的CO2去除渗滤液中成垢离子的设想，并通过室内模拟实验，分析渗滤液的pH、进气速率、系统温度及进气方式等因素对渗滤液中成垢离子去除效果的影响，并探寻去除该类化学沉淀的化学机理。
　　 实验表明:①输送管道结垢物的成分98％为CaCO3，渗滤液中钙硬度高达400mg/L，pH也位于8.5～8.8之间，其过高的硬度和pH是渗滤液输送过程中形成结垢物的根本原因;②渗滤液的pH是影响成垢离子去除率的首要因素，根据碳酸平衡理论分析可知，渗滤液pH值越高，生成的CO32-越多，成垢离子的最大去除率越高;③渗滤液在同一pH范围时，由于气体在液体中扩散的速率（传质速率）N与气体的速率Q成正比，因此成垢离子的最大去除率与气体速率呈反比;④保持其他控制条件不变的情况下，随着温度的升高，由于CO2溶于水的反应平衡常数减小，水中溶解的CO2浓度减少，成垢离子的去除率降低;⑤与连续进气相比，由于间歇进气方式中，每个微元反应的驱动力更大，造成间歇进气对成垢离子的去除效果更好;⑥成垢离子的去除率随着进气时间的推移发生规律性变化，这是进气速率及渗滤液pH共同作用下的结果。
　　 通过对化学沉淀物机理的分析表明，保证有效渗滤液pH在较高范围内是去除其中成垢离子的首要因素;在实验选取的气体速率中，Q=1.2L/min和1.5L/min下，成垢离子最大去除率出现在进气结束时，较易控制进气时间;另外，渗滤液在高pH范围下，系统温度和进气方式对成垢离子的最大去除率影响不大，可不对其进行控制。
　　 本研究可为渗滤液管输过程中化学沉淀的防治提供新的思路和途径。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 问题的提出及研究意义

1．1．1 问题的提出

1．1．2 研究的意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究目标、研究内容及技术路线

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 技术路线

第2章 实验基本原理及实验条件的选择

2．1 厌氧型填埋场填埋气体的组成与性质

2．1．1 厌氧型填埋场稳定进程及填埋气体的产生

2．1．2 实验模拟填埋气体的组成及比例选择

2．2 碳酸平衡理论

2．2．1 CO2-H2O体系

2．2．2 CaCO3-H2O体系

2．2．3 CaCO3-H2O-CO2体系

2．2．4 渗滤液中的平衡体系

2．3 亨利定律

2．3 化学反应动力学

2．4．1 反应速率

2．4．2 阿伦尼乌斯(Arrhenius)方程式

2．4．3 模拟填埋气体需求量及所需反应时间的计算

第3章 实验的组织与实施

3．1 实验装置

3．2 实验材料

3．3 实验设计

3．3．1 渗滤液水质和结垢物成分的分析实验

3．3．2 进气实验

3．3．3 监测指标及分析方法

3．4 实验进程安排

第4章 成垢离子去除的化学机理分析

4．1 新鲜渗滤液水质监测结果

4．2 管道结垢物样本组分分析

4．3 “静沉+进气”法实验结果与分析

4．3．1 渗滤液静沉实验

4．3．2 静沉后的渗滤液进气实验

4．3．3 本节小结

4．4 “调节pH+进气”实验结果与分析

4．4．1 渗滤液pH对成垢离子去除率的影响分析

4．4．2 进气速率对成垢离子去除率的影响分析

4．4．3 温度变化对成垢离子去除率的影响

4．4．4 进气方式对成垢离子去除率的影响分析

4．4．5 进气时间对成垢离子去除率的影响

4．4．6 本节小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文