涉重危废资源化利用理论体系

涉重危废是危险废物中污染属性和资源属性都极为突出的大类类别。从涉重危废中提取昂贵/高价/有价金属不但可从源头上阻断重金属进入环境,而且可实现稀缺金属资源的永续利用,因而成为环境和资源领域的热点课题。当前,涉重危废中金属提取回收工艺研究及工程实践大都基于离散物料的孤立个案和技术人员的个人经验,缺乏系统完整科学的理论指导,难以适应涉重危废高效、高值、高质的资源化利用需求。为此,以涉重危废、金属五分法、重金属三维属性及涉重危废精细化分级分类4组创制概念为基础,阐述了涉重危废精细化分级分类体系、涉重危废无害化处置和资源化利用边际识别指标体系、涉重危废金属提取和危险属性降级技术体系、涉重危废脱毒残渣建材化利用标准体系4大体系建设必要性及建设内容,构建了涉重危废资源化利用的理论体系。本研究结果可为涉重危废的资源化利用提供理论支撑。     

涉重危废三维属性及其精细化分级分类体系

涉重危废是危险废物中非常独特的大类类别。重金属的不可降解性决定了其环境危害具有持久性,重金属的不可再生性决定了其资源属性具有稀缺性,因此,涉重危废的资源-环境交互属性受到国际社会越来越大的关注。但涉重危废的资源属性和污染属性与物料本身的结构复杂性存在密切关联。一方面,昂贵/高价金属的提取回收受到其复杂结构的干扰;另一方面,高毒/有毒金属的环境行为也受到其复杂结构的影响。为此,首次提出了涉重危废三维(资源、污染和结构)属性的概念,给出了三维属性的表征方法和计算公式,构建了基于三维属性的涉重危废精细化分级分类体系,建立了有助于无害化处置和资源化利用边界识别的三维属性指标体系,以期为涉重危废的精准高效监管及切实可靠的无害化处置和科学合理的资源化利用提供理论指导。     

废铸砂作为建筑材料资源化再利用研究进展

废铸砂是铸造工业在金属制品的生产过程中次生出来的一种细颗粒固体废弃物。研究其作为一种资源进行合理再利用是当前处置废铸砂、保护生态环境的良好对策。本文对废铸砂的环境特征、物理性质及废铸砂作为建筑材料在多种建筑制品及工程中的资源化再利用进行了综述研究,涉及的再利用领域包括混凝土、热拌沥青混合料、低强度填料、水泥、路基、路堤、阻水帷幕（屏障）和衬垫。调查发现,次生于黑色金属（铁和钢）铸造生产线的废铸砂是一种无害固体废弃物,正确处置和科学利用,对环境不会产生二次污染,在以上建筑制品及工程中的应用能满足相关技术、性能要求,可以替代相关的材料进行资源化再利用。     

危险废物焚烧飞灰中重金属的稳定化处理

以上海市某危险废物焚烧厂飞灰为研究对象,采用Na2S、FeSO4、Na3PO4、和Na3C3N3S34种不同类型化学稳定药剂对飞灰进行了稳定化处理,并应用XRD、IR、SEM和连续化学提取法等仪器和手段对Na3C3N3S3处理焚烧飞灰的产物进行分析研究。研究结果表明,Na3C3N3S3对飞灰中的重金属Cr、Pb、Zn的稳定效果最好,Na3PO4对Cr无明显稳定效果。稳定后产物表面变得致密化,Na3C3N3S3与重金属离子生成的沉淀物干燥后无明显晶型存在。经稳定处理后飞灰中的重金属形态由弱酸提取态转化为可氧化态,减少了飞灰中重金属的浸出毒性。     

水泥窑共处置废物过程中重金属的流向分布

为了探索水泥窑共处置危险废物过程中重金属流向分布规律,研究了不同温度条件下Cr、As、Pb在煅烧熟料、颗粒物和尾气中的残留率.在900、1 000、1 100、1 200、1 300和1 450℃温度条件下,将添加Cr、As和Pb化学试剂的生料分别进行煅烧,模拟重金属在水泥窑内不同温度带的煅烧过程.结果表明,6个温度条件下,Cr主要分布在熟料中并且呈现不规则变化;颗粒物中的Cr在1 200℃条件下分布量最大,所占比例为32.79%(w);在900℃和1450℃条件下,烟气中的Cr分布量最大,所占比例为0.24%(w).6个温度条件下As主要分布在熟料中并且1 000~1 450℃条件下稳定在81%~83%之间;在900℃条件下,As在熟料中的残留率最大,所占比例为97%(w);在1450℃条件下,As在尾气中的分布达到最大值,所占比例为0.0023%(w).6个温度条件下,Pb在熟料中的残留率随着温度升高而逐渐减少,挥发颗粒物中的含量呈现相反的趋势;尾气中Pb的含量随着温度的升高逐渐增加.     

生物淋滤技术对城市污泥中高浓度重金属的去除

实验以单质硫粉作为能源基质,考查了生物淋滤技术针对城市污泥中高浓度重金属的去除效果,探讨了生物淋滤处置前后污泥中重金属的形态变化规律。结果表明,生物淋滤技术能够有效去除污泥中的高浓度重金属。在硫粉投加量为4 g·L-1、HRT为5 d、污泥回流比为50%、污泥浓度为4%、温度为30℃的条件下,生物淋滤系统pH值可降低至1.5左右,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni分别可降低至400、400、900和200 mg·kg-1左右,达到了《城镇污水处理厂污泥处置林地用泥质》（CJ/T 362-2011）标准重金属限值。生物淋滤处置后,污泥中残留重金属Zn、Cu、Cr、Ni均主要以稳定形态存在,环境风险较低,为进行土地利用奠定了物质基础。     

生物沥滤去除污泥、土壤和底泥中3种重金属比较研究

以硫酸亚铁为底物,对城市污泥、土壤和河流底泥进行生物沥滤实验,探讨了污泥、底泥和土壤在沥滤过程中重金属的去除效果和化学形态转化规律,了解当地土壤在酸化条件下重金属的释放过程,并对三者的研究结果进行比较分析。结果表明,污泥生物沥滤对重金属（Zn、Cu和Pb）的沥滤的沥滤效果较佳（去除率75.45%、63.12%和40.96%）。沥滤过程中,重金属Cu在生物沥滤中期（3~5 d）沥出效果较好,而Zn和Pb则在沥滤后期（5~9 d）。同一重金属在不同沥滤体系中的形态变化过程差异较大,沥滤后的污泥、土壤和底泥中的重金属大部分呈现稳定状态。     

含重金属污泥制砖毒性的浸出

污泥中的重金属是影响污泥处置利用的重要因素,污泥制砖可以有效固结重金属。采用污水厂污泥与页岩按一定配比混合制备烧结砖,通过毒性浸出实验,研究烧结砖对重金属的固化程度以及重金属浸出稳定性,从而评定烧结制砖的安全性。结果表明,在浸出液为中性和酸性条件下,Cu、Cr、As和Pb的浸出浓度基本保持稳定,浸出时间的影响不大,而Zn的初始浸出浓度相对较大,最终逐渐降低;碱性条件下,Cr、Cu和Pb的浸出浓度随时间变化不大,而Zn和As的浸出浓度则在浸提时间内无明显变化规律;但不同pH浸出液下的重金属浸出浓度均远低于国家限值,污泥制砖重金属固化效果好,安全可靠。     

液固比对含重金属水泥熟料制品中重金属释放的影响

通过模拟煅烧试验制取水泥熟料,参照JGJ 55-2000（《普通混凝土配比设计规程》）制取混凝土样品,参考SR003.1和NEN 7375浸出试验,分别研究液固比对粒状及块状混凝土样品中重金属（Cr、Ni和As）释放的影响。结果表明,在不同液固比条件下粒状混凝土中的重金属浸出浓度为Cr>Ni>As,Cr、As浸出浓度基本保持不变,分别为2 500 μg/L左右和5～6 μg/L,Ni在液固比（L∶S）<6时,浸出浓度随着液固比的增加而降低,在L∶S>6时,浸出浓度较稳定,为35.7～41.5 μg/L;浸出量均随着液固比的增加而增大。液固比（L∶S）<10时,块状混凝土中重金属累积释放量及扩散系数均随液固比的增加而增大,当L∶S>10时两者基本保持不变。     

丝状菌对生物淋滤去除底泥中重金属的促进作用

利用氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,A.f)对采自株洲霞湾港底泥中的Cu、Cd、Pb和Zn 4种重金属进行生物淋滤实验,在实验中加入丝状菌考察其对重金属去除效果的影响。结果表明,丝状菌可以有效抑制低分子量有机酸对A.f的毒害作用,促进各种重金属的去除。当加入10%(体积比)的丝状菌后,生物淋滤过程中系统pH值在5 d内降低到2以下,Fe2+在4 d内完全氧化。经过10 d的处理,Cu、Cd、Pb和Zn 4种重金属的最高去除率分别达到76.3%、92.5%、52.6%和88.5%,与不加入丝状菌的处理相比,达到最大去除率所需的时间缩短1~2 d,4种重金属中,丝状菌的加入对Pb的去除促进作用最为明显,其去除率增加1倍左右。因此,在生物淋滤处理重金属-有机物复合污染底泥工艺中接入丝状菌对处理效果有很好的促进作用。     

生物沥浸法去除猪粪中重金属的研究

探讨以猪粪为培养介质,驯化和加富培养获得硫细菌混合菌液,并研究其对猪粪中重金属的生物沥浸效果。结果表明：猪粪可以在18 d内完成驯化,经3轮富集培养的猪粪粪液可作为硫细菌接种菌液。采用此菌液对猪粪粪液接种并投加硫粉,经过9 d的生物沥浸,Cu、Zn和Cd的沥出率分别达到93.0%、90.1%和67.8%。