近年来,底泥疏浚技术广泛地应用于污染水体的治理,使水污染得到一定成都的缓解,但同时也带来了一系列关于疏浚底泥的问题,包括大量疏浚底泥的处理与处置问题,底泥对环境和人类健康可能造成的潜在危害,底泥堆场急缺,不恰当的堆存可能使底泥中的污染物成为二次污染源,此外,疏浚底泥中还含有部分可回收利用的成分,如果单纯堆放而不采取任何措施,只会造成资源的浪费。为了解决疏浚底泥带来的一系列问题,实现疏浚底泥的资源化利用是当前急需解决的环保问题,而目前国内外提出的关于底泥处理处置方式主要包括吹填、土地利用、制作材料、热化学处理等。本文在了解国内外关于疏浚底泥研究现状后,确定以滇池疏浚底泥为对象,开展疏浚底泥制备陶粒,并将所制备陶粒应用于废水净化和轻质混凝土制备的研究中,主要研究内容分为四个部分进行:(1)首先,疏浚底泥中主要化学组成及植物营养元素的测定、疏浚底泥粒径分布的测定、疏浚底泥中主要重金属含量的测定、疏浚底泥矿物组成的测定及疏浚底泥热反应特性分析。(2)结合实验确定了底泥制备陶粒焙烧方式,通过单因素实验研究底泥制备陶粒的配方,以确定底泥制备陶粒的最佳配方,通过正交实验进行了底泥制备陶粒焙烧制度的研究,以确定底泥制备本研究所需陶粒的较优焙烧制度。(3)对经过配方筛选和焙烧制度优化后的陶粒的密度、吸水率、空隙率、破碎率与磨损率、比表面积、抗压强度、盐酸可溶出率、矿物组成、形貌结构、重金属浸出率进行了测定分析;并对性能较好的陶粒进行含油废水的净化实验、去除磷酸盐实验及轻质混凝土实验。(4)通过陶粒配方坯料热重实验,结合Coats-Redfern分析方法,研究了陶粒在焙烧过程中陶粒焙烧过程中的反应机理。得到如下研究结论:(1)盘龙江口疏浚底泥(A泥样)中主要含SiO2、Al2O3等氧化物,属于无机型底泥;而草海疏浚底泥(B泥样)含有大量可燃性有机质,属于有机型底泥,A泥样的化学组成更接近制备陶粒的要求,虽然B泥样化学组成达不到制备陶粒的要求但可作为制备陶粒的造孔剂。结合陶粒制备的原料要求,确定以A泥样和B泥样为主要原料,Na2CO3、Al2O3作为辅料制备陶粒,经过探索实验可知对底泥陶粒性能影响较大的因素是焙烧温度和配比。(2)经过单因素配比研究实验,结合所制备陶粒的用途得到:当A泥样:B泥样:碳酸钠:三氧化二铝为5:1:0.5:0.5和4:1时,所烧制陶粒各项性能较优,同时当4:1时,底泥的利用率达到100%,有利于底泥最大限度的资源化利用。经焙烧制度研究的正交实验及其结果的极差和方差分析得到最佳焙烧制度:焙烧温度为1120℃,焙烧时间为15min,预热温度为450℃,预热时间为60min。(3)在最佳条件下制备的陶粒各项性能满足《水处理用人工陶粒滤料》要求。通过扫描电镜观察陶粒形貌,发现陶粒分布大量大小不一的气孔,且出现了粘结现象,这促使陶粒具有一定抗压能力。从陶粒的EDS测试结果,可知陶粒中包含的元素有Si、Al、Na、Ca、Mg、Fe、K等,其中Si和A1含量较高,这有利于陶粒强度的形成。(4)通过热重实验模拟焙烧陶粒过程发现随着升温速率的提高,陶粒配方坯料试样出现失重停止“滞后”的现象。不同升温速率下,陶粒配方坯料试样总失重率有较大差别,介于25.99%～31.94%之间,适当调整焙烧升温速率可得到较理想的陶粒。采用Coats-Redfern法求解出焙烧过程中活化能E值介于12.59kJ·mol-1～427.63kJ.mol-1之间,对应的指前因子A值介于2.23s-1～9.13×1026s-1之间,同时不同升温下试样在各阶段发生的热反应有所差异,在较低升温速率下(5℃·min-1和15℃·min-1),试样发生的热反应较为单一主要是扩散反应,而在较高升温速率下(20℃·min-1和40℃·min-1),试样发生的热反应较为复杂,包括扩散反应,成核反应及减速型化学反应。(5)经过陶粒应用于轻质混凝土及废水净化实验可知,原料配比为4:1所制备的陶粒,所制得的陶粒混凝土的干表观密度为1754.96kg/m3符合结构用轻骨料混凝土要求,其强度满足陶粒混凝土 LC30强度等级要求,可应用于承重构件或构筑物中。(6)由陶粒净化废水的实验研究可知,陶粒吸附亚甲基蓝和陶粒净化含油废水效果较差,而陶粒去除废水中的磷酸盐效果较好,且陶粒原料配比为5:1:0.5:0.5时,陶粒对磷酸盐的去除效果高可达72.808%,故本研究所制备陶粒可应用于含磷废水的净化。本研究利用滇池疏浚底泥为主要原料,加入适量外掺料制备出比表面积高、表面粗糙,应用范围较广泛的陶粒,对我国目前存在的大量疏浚底泥的处理与处置提供理论依据和资源化方向。