无害化污泥对沙性土即时团聚体稳定性及黏聚力影响的研究

为了解决我国土壤沙化严重以及大量污泥处理处置的问题,研究了不同种类与比例的无害化污泥对沙性土团聚体稳定性及土壤黏聚力的影响.通过将堆肥污泥(CSS)、干化污泥(DSS)、炭化污泥(BSS)分别以质量分数为5％、10％、15％、20％、25％和30％的添加量与沙性土复配,并测定土壤的pH值、电导率、有机质、水稳性大团聚体和抗剪强度,来探究3种无害化污泥对沙性土团聚体稳定性及土壤黏聚力的影响.结果表明:无害化污泥的颗粒粒径分布和保水性为改善沙性土的结构与持水性能提供了有利条件,即随污泥添加量增加,土壤pH值降低,电导率、有机质增加;添加污泥使得水稳性大团聚体含量增加,水稳性来自于稳固的颗粒大小和污泥的团聚作用;添加污泥使得土样黏聚力增加,污泥添加质量分数为30％时,CSS复配土黏聚力为10.97 kPa,改良效果最佳.综上,添加无害化污泥能有效改善沙性土的团聚体稳定性与黏聚力,其中CSS复配土最接近种植土的水平,改良效果显著.无害化污泥的投加比例要根据目标土壤的需求来进行优化,其有效性和对土壤可能造成的其他影响需要通过长期试验来进一步探究.     

富镉基质的部分农作物利用与选择

将粉煤灰和污泥(基质1)、粉煤灰和酒糟(基质2)均按照4:1的质量比配制,由于2种基质中重金属镉含量较高.为研究基质中可食用作物的种植.选取绿豆、大豆、马铃薯在组配基质中进行试验.结果表明,基质1在第1季不适合种植绿豆、大豆和马铃薯;绿豆在基质2中不能正常生长,大豆产量也较低,但马铃薯生长良好.同时,马铃薯食用部分中重金属镉含量不超标.保证了富镉基质中马铃薯的食品安全,而且马铃薯秸秆中镉含量也未超出一般食用蔬菜标准,不会对环境造成污染.马铃薯秸秆乍物量大,吸收镉较多,能起到植物修复作用.研究表明.基质2适宜在废弃地大面积复垦与推广应用.     

粉煤灰掺用量对水泥固化/稳定重金属污染底泥的影响

利用粉煤灰-水泥体系固化/稳定重金属污染底泥.固定胶凝材料和底泥的质量比为1.5∶1,在不同养护时间(7 d和28 d)下,研究粉煤灰掺用量对水泥固化/稳定污染底泥的影响.浸出毒性(固体废物浸出毒性浸出方法--醋酸缓冲溶液方法,HJ/T 300-2007)结果表明,固化体浸出液中主要重金属Cd、Pb和Zn的浓度均符合危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别(GB 5085.3-2007)的要求.在稳定浸出液pH=4的条件下,粉煤灰掺用量不超过50%时,浸出液中Cd、Pb和Zn浓度均低于GB 5085.3-2007规定的限值,适量掺加粉煤灰降低了重金属的浸出毒性.无侧限抗压强度结果表明,8%的粉煤灰掺加量能够一定程度地提高固化体抗压强度,继续增加粉煤灰用量导致固化体抗压强度持续下降.环境耐受力测试结果表明,干湿循环对固化体的破坏不大,而冻融循环对固化体的破坏较大,当粉煤灰掺用量超过33%时,养护28 d的固化体冻融循环质量损失高于30%.利用粉煤灰-水泥体系固化/稳定重金属污染底泥,合适的粉煤灰掺用量为33%.     

铅锌尾砂胶结充填材料优化配比正交试验

为优化铅锌尾砂胶结充填工艺参数,提高充填体的强度指标,采用正交试验方法分析料浆质量分数、灰砂比、粉煤灰掺量对充填体坍落度、泌水率和单轴抗压强度的影响,并确定充填材料的最优配合比。试验结果显示:料浆质量分数是影响充填体坍落度和泌水率的主要因素,料浆质量分数为74%时,坍落度为18.2~21.0 cm,料浆质量分数为74%时泌水率最低(≈1%);充填体7天和28天单轴抗压强度与料浆质量分数及灰砂比呈正相关关系,与粉煤灰掺量呈负相关关系。综合考虑坍落度、泌水率和单轴抗压强度后得出试验结果,铅锌尾砂胶结充填最优配合比为料浆质量分数74%、灰砂比1:6、粉煤灰掺量15%。     

赤泥使用量对Cd污染稻田水稻生长的影响和修复机理

研究赤泥对中轻度Cd污染的酸性潮泥田稻谷产量和Cd污染修复机理的影响.结果表明,稻谷产量随赤泥施用量的增加呈先增加后下降的变化趋势.早稻以施4 500 kg/hm2赤泥的产量最高,晚稻以施3 000 kg/hm2赤泥的产量最高,分别比不施赤泥增加了11.36％和8.30％;稻草产量与稻谷产量不同,随赤泥施用量的增加而下降.水稻生长各时期土壤pH值和土壤阳离子交换量随赤泥施用量的增加均有不同程度的提高,施用赤泥不仅能在短时间内提高土壤pH值,还具有持续性.赤泥因其呈碱性可提高土壤pH值,而土壤pH值升高将使大量易溶性Cd向难溶态转化,pH值升高是导致土壤Cd活性降低最直接的原因.施用赤泥后土壤有效态Cd质量分数减少是土壤pH值升高与土壤吸附能力增强共同作用的结果.水稻糙米中Cd的质量分数随赤泥施用量的增加而降低.与不施赤泥对照处理相比,早稻施赤泥RM-1、RM-2、RM-3、RM-4和RM-5处理糙米中Cd的质量分数分别降低了10.34％、31.03％、34.48％、41.38％和64.5％,晚稻糙米Cd质量分数分别降低了14.29％、32.14％、35.71％、39.29％和46.43％.其主要原因是施用赤泥后土壤有效态Cd质量分数减少.     

金属氧化物对赤泥复配阻燃聚乙烯协效作用的研究

为了提高由拜耳法赤泥、红磷、硼酸锌、氢氧化铝组成的赤泥复配阻燃剂的阻燃效率,采用金属氧化物作为协效剂,研究了ZnO、Ni2O3、TiO2分别在赤泥复配阻燃聚乙烯中的协效作用.结果表明,ZnO的协效作用最好.在60%(质量分数)的赤泥复配阻燃剂中添加占阻燃剂2%(质量分数)的ZnO可使聚乙烯的氧指数由27.2%提高到28.9%,UL-94通过V-0级,峰值热释放速率及烟释放速率均下降了40%.ZnO能显著改善阻燃聚乙烯的热稳定性并增加残炭量,使残炭更加致密.     

改性粉煤灰对废水中酸性大红2R的吸附

本文以粉煤灰为基质,采用HCl对其进行改性,研究改性粉煤灰对酸性大红2R的吸附效果。首先选取了HCl浓度、粉煤灰粒径、料液比、改性时间4个因素进行单因素实验,然后在单因素实验的基础上进行BBD实验找出最优改性条件:粉煤灰过筛300目,HCl质量分数24%,液料比1.50,所得改性粉煤灰吸附剂的去除率为90.4%,具有较好的吸附效果。     

玉米秸秆不同保质贮存方法的研究

为了降低玉米秸秆在贮存过程中微生物对其营养物质的消耗量及其木质纤维化程度,研究了玉米秸秆在冷藏及添加甲酸或乙二醇的贮存条件下,其p H值、可溶性糖(WSC)质量比、纤维素质量比、半纤维素质量比、木质素质量比的变化规律,分析不同处理方法的保质效果,并确定最佳保质贮存方法。结果表明,冷藏处理、添加甲酸或乙二醇均能在不同程度上降低玉米秸秆的营养物质消耗量,抑制其木质纤维化。乙二醇处理后的玉米秸秆,p H值迅速降低,其WSC质量比、半纤维素质量比、纤维素质量比和木质素质量比分别为9.56 g/100 g DM、14.12 g/100 g DM、34.60g/100 g DM和10.13 g/100 g DM,与不做任何物理或化学处理的保质方法(对照组)相比,WSC质量比、半纤维质量比分别提高了524.84%、35.77%,纤维素质量比、木质素质量比分别降低了9.03%、37.74%,保存了更多的营养物质,较大程度地降低了秸秆的木质纤维化程度,有利于后续水解处理和厌氧发酵。     

某页岩气开发场地重金属污染风险分析

为探究页岩气开发不同阶段对开发场地土壤中重金属含量的影响，以长宁区块某平台为例，监测开发过程中场地土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni、Zn的质量比变化，并对其分布特征评价。结果表明：页岩气开发各阶段场地土壤中重金属元素As的超标率最高达到了76.92%,页岩气开发对场地土壤中重金属Hg、Cd、As质量比变化影响程度相对较大；部分采样点土壤受重金属元素Cd与Hg影响存在中等生态危害风险，但场地内土壤重金属的综合生态风险指数RI平均值为70.357<150,仍有0.67%的比例存在中等生态危害风险；4.35%采样点土壤中因重金属元素As影响为中度污染风险，场地内土壤重金属的综合污染指数P的平均值为0.880,但1.35%采样点的土壤为中度污染风险。因此页岩气开发场地内土壤重金属存在一定的污染风险，为避免页岩气开发过程对场地土壤的污染，应加强重点区域防控与措施整改降低页岩气开发过程对场地土壤的污染风险，减少页岩气开采对资源地环境的影响。     

硫化物对城市污泥中重金属的形态分布与生物有效性影响

以合肥市某污水处理厂污泥为研究对象,研究了Na_2S、(NH_4)_2S改良剂对污泥重金属形态、生物有效性的影响。结果表明:硫化物改良剂可以提高污泥pH值,添加Na_2S和(NH_4)_2S改良剂后的污泥pH值比对照pH值最大升高分别为3.1和1.0;改良剂对污泥中重金属Cu、Zn、Cd、As均有显著钝化作用,利用Tessier连续提取法分析污泥重金属化学形态,2种改良剂均有效降低了污泥中重金属可交换态的质量比,使其向碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态等稳定态转化,可交换态Zn、Cd比对照最大降低程度分别达98.8%和98.6%;硫化物处理显著降低了污泥中重金属有效态质量比,硫化物添加量越多,重金属有效态降低幅度越大,其中对有效态Cu、Cd的作用效果更为明显,Cu、Cd有效态最大降低幅度分别为87.3%、52.6%;T3型发光菌发光量试验表明,添加硫化物改良剂后污泥中重金属毒性降低;盆栽试验结果显示,硫化物钝化污泥后青菜地上部和根部重金属积累量大大降低,地上部As、Cd、Cu、Zn最大降低量分别为51.6%、31.2%、17.5%、20.7%,根部As、Cd最大降低程度分别为19.5%、58.1%。     

不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响

通过盆栽试验研究土壤中添加不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响。结果表明,土壤中添加不同磷矿粉均可显著地降低玉米地上部和地下部的生物量。玉米植株对Cd、Zn、Cu和As的吸收积累也受不同粒径磷矿粉添加的影响。与对照处理相比,添加200μm、22μm和0.8μm的磷矿粉可导致玉米地上部Cd和As质量比分别降低14.1%~26.8%和15.4%~22.9%,玉米地上部Cu质量比和地下部As质量比分别提高5.2%~10.5%和56.3%~75.6%。与200μm和22μm相比,0.8μm磷矿粉可显著降低玉米根系对土壤Cu、Cd和Zn的吸收,说明该粒径磷矿粉是修复复合重金属污染土壤具有潜力的材料。     

热电厂炉渣作为煤矿膏体充填材料的配比试验研究

为了寻求既满足充填工艺要求又能够降低成本的新型充填材料，通过一系列试验，研究了热电厂粉煤灰/炉渣比例、膏体质量浓度和水泥含量等因素对膏体充填材料性能的影响规律，据此确定了材料最优配比。结果表明:随着粉煤灰/炉渣比例的增加，坍落度、扩展度和充填体强度均呈现先较大幅度增加然后又缓慢减小的变化趋势，料浆泌水率呈近似负指数规律降低；随着质量浓度的增加，坍落度、扩展度及泌水率均随之显著变小，充填体强度近线性增大；随着水泥含量的增加充填体强度随之显著增大，坍落度、扩展度和泌水率均呈现缓慢减小的变化趋势；材料的最优配比为粉煤灰、炉渣和水泥的质量比为 20∶48∶6，质量浓度为 74%，此时料浆流动性和充填体强度完全符合充填开采基本要求。     

生活污泥发酵产物对水基钻屑土壤化利用的影响

为了探讨污泥发酵物对水基钻屑人工土壤形成的作用机制,设计了水基钻屑与污泥发酵物质量比分别为10∶1、10∶2、10∶4、10∶6、10∶8和水基钻屑对照(CK) 6个试验处理,采用紫穗槐种植试验对水基钻屑人工土壤的理化性质和重金属风险特征进行了研究。结果表明,污泥发酵物显著降低了人工土壤的pH值、电导率(EC),降低幅度分别为6. 82%～11. 36%、58. 18%～61. 39%;污泥发酵物显著增加了人工土壤的碱解氮、有效磷和有机质质量比,且随污泥发酵物增加呈上升趋势;污泥发酵物降低了人工土壤中Hg、As、Cr、Zn、Ni质量比,但增加了Cd、Pb、Cu质量比。重金属生态风险评价结果显示,所有处理的重金属均处于低等生态风险水平(RI=13. 57～31. 13 150),其中Cd、Hg对人工土壤重金属综合生态风险指数贡献率较大,Cd是污泥改良水基钻屑实施土壤化利用的重点控制因子。紫穗槐对Zn、Cu、Hg、Cd具有明显富集作用,但当水基钻屑与发酵物的质量比达到10∶8时会抑制紫穗槐茎的生长。综合研究表明,污泥发酵物可使水基钻屑人工土壤的pH值、EC、养分及重金属含量满足CJ/T 340—2016《绿化种植土壤》标准要求,建议污泥发酵物的适宜添加量为10%～20%。     

火电厂煤粉炉和钢铁厂烧结机干法脱硫副产物中重金属的分布和浸出特征

对火电厂煤粉炉所产生的粉煤灰和2种不同干法脱硫副产物进行了研究,评估其微量重金属分布和浸出性特征,并与钢铁厂烧结机干法脱硫副产物作比较.结果表明,3种脱硫副产物含有不同量的粉煤灰.火电厂煤粉炉干法脱硫副产物中除挥发性重金属汞(Hg)、砷(As)和硒(Se)外,其余重金属质量比随其粉煤灰质量分数增加而增加.钢铁厂烧结机干法脱硫副产物中挥发性和半挥发性重金属Hg、Se、铬(Cd)和铅(Pb)质量比远高于火电厂煤粉炉干法脱硫副产物,其他重金属包括As的质量比则低于火电厂煤粉炉干法脱硫副产物,这与烧结机干法脱硫副产物中粉煤灰质量分数偏低及烧结机所用燃煤和铁矿石等有关.浸出性试验结果表明,火电厂和烧结机干法脱硫副产物中重金属浸出质量浓度远低于国家危险标准的上限,浸出率多在10-3量级,浸出率低,不会对环境造成二次污染,这可能与干法脱硫所用钙基吸附剂及脱硫副产物的高碱性有关.研究表明,干法脱硫副产物与粉煤灰相同,属于一般固废,可以堆放或综合利用.     

高硫煤增钙粉煤灰矿物组成特性试验研究

粉煤灰的矿物组成是决定粉煤灰资源化水平的重要指标.调整粉煤灰矿物组成,改善其水化活性,是提高粉煤灰资源化水平的重要手段.为获得高硫煤增钙粉煤灰矿物组成变化规律,以高硫长广煤为试验煤种,在两段多相反应实验台上开展了高硫煤增钙粉煤灰矿物组成特性试验研究.对试验获得的粉煤灰样品进行了XRD、SEM和EDS图谱分析.试验结果表明:长广煤原状粉煤灰晶体矿物主要由莫来石、石英、斜铁灰石等非水化活性矿物组成;随着混合煤粉中添加的CaO质量分数在0%～35%范围内逐渐增加,增钙粉煤灰矿物组成中具有水化活性的2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3和3CaO·3Al2O3·CaSO4等矿物出现并逐渐增加,非活性成分逐渐消失,但粉煤灰矿物组成中早强、高强矿物质量分数较低;当混合煤粉中同时添加适量的CaO和MgO,增钙粉煤灰矿物组成中出现了水化活性优良的Q相矿物,且其质量分数达27.2%,粉煤灰矿物组成得到了进一步的调整和优化.高硫煤增钙粉煤灰矿物组成特性试验将为高硫煤增钙粉煤灰资源化提供新的技术选择.     

基于平衡坡降原理的膏体尾矿堆积坡度测算方法

为准确测算尾矿膏体排放的堆积坡度，在已有研究的基础上，分析了膏体坡面明渠流动的自适应变化过程，提出膏体恒定均匀流动时的平衡坡降等同堆积坡度。研究平衡坡降状态下，明渠流动断面、临界流速以及阻力系数的确定方法，建立堆积坡度测算的基本流程和方法。以某铜矿为背景，测算不同质量分数及排放流量条件下膏体的堆积坡度，结果表明:流量一定，质量分数越高堆积坡度越大；质量分数一定，排放流量越大堆积坡度越小；推荐该矿排放质量分数70%，排量150 m3/h，此时堆积坡度为5.34%，尾矿库占地面积较原湿式排放降低27%。     

铜污染棕壤中6种钝化材料对小油菜吸收铜的影响

采用盆栽试验研究了6种钝化材料(赤泥、硼泥、钙镁磷肥(GM)、磷矿粉(PK)、羟基磷灰石(HA)、磷酸二铵(AH))对不同铜污染水平的棕壤中小油菜(Brassica campestris,L var Conmunis)吸收铜的影响。结果表明,6种钝化材料均可明显降低铜污染棕壤中EDTA提取态铜的质量比。其中,铜污染水平为50 mg/kg时,施用200 mg P/kg土的钙镁磷肥的降低效果最明显,较对照处理降低了35.01%;铜污染水平为100 mg/kg时,施用2%赤泥、400 mg P/kg土的磷矿粉处理的降低效果最明显,较对照处理降低了43.59%和38.62%。铜污染水平为50 mg/kg时,施用2%赤泥处理小油菜的生物量增加了131%;铜污染水平为100 mg/kg时,施用2%、1%赤泥和400 mg P/kg土的钙镁磷肥处理小油菜生物量增加最明显,分别增加了191%、166%和125%。铜污染水平为50 mg/kg时,施用2%赤泥、200 mg P/kg土的磷酸二铵、200 mg P/kg土的钙镁磷肥处理降低小油菜铜质量比的效果最明显,与对照相比,小油菜的铜质量比分别降低了47.85%、31.22%和27.51%;铜污染水平为100 mg/kg时,施用2%赤泥、400 mg P/kg土的钙镁磷肥和硼泥-赤泥联合施用处理降低小油菜铜质量比的效果最明显,与对照相比,分别降低了57.34%、51.57%和53.24%。     

粉煤灰合成沸石对铬污染土壤中Cr(Ⅲ)的吸附稳定化效果及机制研究

为解决Cr(Ⅲ)对土壤的污染问题,采用碱熔水热法制取粉煤灰合成沸石,研究沸石掺量、反应时间、水分质量分数、初始pH值和Cr(Ⅲ)初始质量比等因素对合成沸石吸附稳定化铬污染土壤中Cr(Ⅲ)效果的影响,建立吸附等温线模型和吸附动力学方程,并进行微观表征和吸附稳定化机制分析.结果表明,粉煤灰合成沸石对污染土中Cr(Ⅲ)有良好的吸附稳定化效果.当沸石掺量为15％、水分质量分数为26％、pH值为5～9时,对Cr(Ⅲ)进行稳定化修复效果好.Cr(Ⅲ)的毒性浸出随Cr(Ⅲ)初始质量比增加而增大,随反应时间延长先逐渐减小而后趋于稳定.动力学及热力学拟合结果表明,准二级动力学模型及Langmuir等温模型可以解释Cr(Ⅲ)在合成沸石上的吸附行为,其中影响吸附速率的主要因素为膜扩散.SEM、XRD等微观分析结果显示粉煤灰合成沸石后,其结构发生明显变化,比表面积增大,有利于对Cr(Ⅲ)吸附稳定化.合成沸石吸附稳定化污染土中Cr(Ⅲ)的机制是离子交换、静电引力、沉淀等物理及化学吸附作用综合的结果.     

镁基稳定剂协同硅酸盐固化/稳定化处置铅污染土壤研究

采用镁基稳定剂协同硅酸盐固化/稳定化处置重金属污染土壤,以铅浸出浓度和药剂处理成本为综合指标确定稳定剂和固化剂的最优配比,并对处置机制及影响因素等探讨,为后期同类型的重金属污染土壤修复提供技术支持。研究结果表明,按照稳定剂添加比例2.5%与固化剂添加比例3%的最优配比处置后,土体重金属铅降低99.8%,可达到铅浸出修复目标值50μg/L的要求。     

磷矿粉-水泥固化Zn污染土工程特性试验研究

为揭示磷矿粉-水泥固化Zn污染土的工程性质,通过含水量、干密度、p H值测试和无侧限抗压强度试验,研究了两种固化土的物理力学性质随Zn质量分数和养护龄期的变化规律,探讨了重金属Zn对不同固化剂固化效果的影响,同时分析了固化土抗压强度与物理性质指标间的相关关系。结果表明:磷矿粉-水泥固化剂(PMC)固化Zn污染土的效果优于水泥固化土;PMC固化土的含水量变化率高于水泥固化土的,少量Zn可促进水化反应的进行,Zn质量分数大于0.5%时水化反应受到明显阻滞;PMC固化土的干密度比同条件下水泥固化土提高约6%,其p H值低于水泥固化土的,且集中在8.0~9.5;PMC主要通过吸附作用固化重金属,固化土的应力-应变特征为"软化"型,重金属Zn使得水泥固化土的应力-应变特征由"脆性"向"韧性"转变。