含重金属水处理污泥的固化和浸出毒性研究

工业危险固体废物在进行安全填埋前需要进行固化稳定处理。针对电镀厂和皮革厂含重金属的水处理污泥 ,用不同比例的水泥、粉煤灰进行固化稳定处理。考虑酸雨环境 ,浸出实验采用TCLP标准。电镀厂污泥单独固化时 ,其浸出液中铜离子浓度由 78 0mg/L下降到 1 5mg/L ;镍离子浓度由 2 2 4 5mg/L下降到 2 2 2mg/L ,高于危险废物允许进入填埋区 15mg/L的控制限值。电镀厂污泥与皮革厂污泥混合后固化 ,浸出液毒性明显降低。铜离子的浸出浓度降低到1 98mg/L ,镍离子降低到 4 10mg/L ,总铬降低到 0 4 0mg/L ,各项指标均低于国家危险废物允许进入填埋区的控制限值 ,可安全填埋。     

含砷污泥的粉煤灰固化研究

硫酸废水处理系统的中和污泥属于有害废渣,其中As浸出率超标.采用固化的方法处理某冶炼厂硫酸废水中和污泥,发现以水泥∶粉煤灰∶污泥=1∶1∶2的配比固化后,固化块浸出液浓度达到国标规定(1.5 mg/L).研究表明,粉煤灰替代水泥50%可达到较好的固化效果,浸泡24 d后浸出浓度达到稳定值,pH值为7时浸出浓度最小,外加剂对固化有负影响,采用湿养护可获得更好的效果.     

改性污泥替代垃圾填埋场覆土的研究

以市政污泥为研究对象,采用固化剂对污泥进行改性,通过分析不同固化剂添加比例下固化产物的抗压强度和渗透系数,比较不同养护时间下污泥固化产物浸出液的COD、氨氮和重金属性质,探讨市政污泥固化产物作为垃圾填埋场覆土可行性。实验结果表明：固化剂添加比例为30％的固化产物抗压强度高于50kPa,其渗透系数达到10^-7cm／s数量级,基本满足覆土材料的标准要求。污泥固化产物重金属的最大浸出量远远低于《污水综合排放标准》（GB8978-88）中一级排放标准。随养护时间延长,固化产物浸出液COD和氨氮浸出浓度亦呈下降趋势,重金属Pb、Cd浸出量明显减少,浸出比例小于1％。养护有利于降低固化产物的浸出污染程度,30％的污泥固化产物养护3d后可作为垃圾填埋场日覆盖材料。     

交联阳离子淀粉螯合剂对铬渣的处理研究

合成了作为重金属鳌合剂的交联阳离子淀粉，并将它用于铬渣的固化实验，对固化体的浸出毒性、表面浸出率、抗压强度等指标进行了测试。结果表明，添加高分子鳌合剂后的固化体的浸出毒性降低66．4％，远远小于国家标准的1．5mg／L；28d后的表面浸出率仅为10^-6数量级；抗压强度有所下降，但28d养护后的抗压强度大于30MPa，符合填埋或建筑综合利用的强度要求。     

铬渣的高温-快冷-等温转变固化研究

采用高温-快冷-等温转变对铬渣进行固化处理,通过调整配料成分确定最高固化温度,使铬渣的处理量最大且软化温度最低,以利节能和实际工业应用。结果显示,混合物以含铬渣35％～40％、粘土35％～45％、河沙10％、粉煤灰10％时,软化温度最低为1120～1125℃,固化产物经过标准毒性浸出,所测定的浸出液六价铬离子浓度低于0．8mg／L。该固化方法具有操作流程较短、铬渣处理量大等优点,可成功固化其中的六价铬离子。其固化原理是铬渣中铬离子在高温下迁移至相界面,在合理的冷却过程中稳定存在于相界面,而不易被浸出。     

城市生活垃圾焚烧飞灰水泥固化技术研究

用硫铝酸盐水泥对城市垃圾焚烧飞灰(简称飞灰)进行固化实验,研究了飞灰重金属浸出特性,分析了飞灰掺量、浸提剂pH值对重金属浸出特性以及飞灰掺量对不同龄期(3、7、28 d)飞灰固化体抗压强度的影响,并对飞灰及其固化体进行XRD分析。结果表明,在HJ/T 299-2007和HJ/T 300-2007两种不同浸出体系下,飞灰中Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Mn等重金属浸出浓度差别较大,建议应根据评价目标合理选择重金属浸出测量方法。其中,飞灰中Pb的浸出浓度超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007)限值的3.35倍,因此被列为危险废物,应妥善处理。除飞灰掺量小于40%时的固化体Cd符合标准,其余飞灰固化体Pb和Cd的浸出浓度仍超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)限值,故达不到卫生填埋的要求。固化体抗压强度随飞灰掺量增大而降低,重金属浸出浓度与之相反。飞灰掺量为40%时,固化体中重金属浸出浓度随浸提剂pH值降低而增大,但pH值大于5时,未测出重金属浸出。XRD结果表明:飞灰中可溶性盐参与水泥水化反应,重金属Cr以CrO42-的形式固化于钙矾石中。     

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。     

次氯酸钙/氧化钙对高砷污泥的氧化稳定化处理

针对某硫酸厂废水处理后产生的高浓度含砷(As)污泥,开展氧化稳定化处理技术研究。以浸出毒性作为评价指标,探讨次氯酸钙和氧化钙联合使用对污泥中As的稳定化处理效果,结合XPS和XRD表征探讨了稳定化机制。结果表明:原始污泥中As主要以As(Ⅲ)形式存在,次氯酸钙能将As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ);加入氧化钙能同时提高Ca/As摩尔比和pH,Ca与As(Ⅴ)结合形成稳定的砷酸钙盐。依次加入质量比为5%的次氯酸钙和10%的氧化钙,使Ca/As摩尔比达到2.4以上,As的稳定化率达到99%以上,浸出浓度从181 mg·L-1降低至1.5 mg·L-1,且浸出液pH小于12,达到《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18598-2001)要求。     

矿区炼金废渣的固化/稳定化处理

通过对金矿矿区炼金废渣的酸中和能力、净产酸量及浸出毒性实验,测定了废渣的产酸潜力及重金属砷、镉、铅、锌的总量和它们的浸出量。为了合理处置矿区炼金废渣,并为矿区重金属污染土壤的修复提供技术支持,采用石灰、粉煤灰、堆肥化污泥作为添加剂对废渣进行固化/稳定化处理;通过浸出毒性实验对固化/稳定化处理效果进行综合分析,试图寻求一种最佳的稳定剂。结果表明,无论是单独添加石灰、粉煤灰或者堆肥化污泥还是两两组合混合添加,样品浸出液的pH都有升高,As、Cd的浸出浓度都有明显下降,而且两两组合添加比单独添加的固化/稳定化处理效果更好。在两两组合添加中,粉煤灰混合堆肥化污泥的处理效果最好,浸出液的pH值达到7.82,As、Cd的浸出率分别下降72.0%和72.2%。说明粉煤灰混合堆肥化污泥处理炼金废渣效果最佳,同时具有以废治污的资源化生态效能。     

交联阳离子淀粉螯合剂对铬渣的处理研究

合成了作为重金属螯合剂的交联阳离子淀粉 ,并将它用于铬渣的固化实验 ,对固化体的浸出毒性、表面浸出率、抗压强度等指标进行了测试。结果表明 ,添加高分子螯合剂后的固化体的浸出毒性降低 6 6 4 % ,远远小于国家标准的1 5mg/L ;2 8d后的表面浸出率仅为 1 0 -6数量级 ;抗压强度有所下降 ,但 2 8d养护后的抗压强度大于 30MPa ,符合填埋或建筑综合利用的强度要求     

水泥窑协同处置含铜污泥对水泥熟料性能及环境安全性的影响

针对目前没有合理方法处置含铜污泥的问题,利用水泥窑协同处置技术对含铜污泥进行处置,以达到废物资源化的目的。通过掺入不同量的含铜污泥煅烧成水泥熟料,探讨了含铜污泥对硅酸盐水泥熟料性能及其中所含重金属的浸出对环境安全性的影响。结果表明,含铜污泥的加入明显降低了熟料的f-CaO质量分数,改善了水泥生料的易烧性。当含铜污泥掺量为4%及以下时,含铜污泥掺入会有效促进硅酸盐水泥的水化,使3、7和28 d抗压强度最高分别可达到49.85、46.85和65.8 MPa;当其掺量超过4%后,会明显抑制水泥的水化,劣化水泥水化程度,使其力学强度迅速降低。熟料各矿物相对重金属元素的固化具有选择性,含铜污泥中含量最多的Cu主要存在于中间相中,少数分布于硅酸盐相中;含铜污泥中的Cu离子可以有效固化在水泥熟料中,固化率最高可达87%。Cu离子在水泥净浆中的浸出浓度低于工业固体废弃物浸出毒性鉴别标准的规定指标,水泥窑协同处置含铜污泥在使用中不会对环境造成二次污染。本研究结果可为水泥窑协同处置含铜污泥应用提供参考。     

造纸污泥固化/稳定化处理技术研究

为了能更好地无害化处理造纸污泥,对造纸污泥的固化/稳定化处理技术进行了研究。以水泥、粉煤灰和煤渣作为固化剂对造纸污泥进行固化/稳定化处理。通过抗压强度评价污泥固化块的力学性质;并对固化块浸出液的COD浓度与重金属质量浓度进行了检测。当水泥、粉煤灰和煤渣的掺量分别为0.12、0.02和0.10 kg/kg,养护时间为6 d时,固化块抗压强度达到360 kPa。结果表明,水泥和煤渣对提高造纸污泥固化块的抗压强度具有促进作用,而它们与粉煤灰对造纸污泥中的有机质和重金属均具有一定的固化作用。在以上条件下,固化块浸出液中COD浓度约为115.7 mg/L,重金属浓度符合国家标准。经养护后的固化块含水率均保持在35%~40%,符合填埋场的进场标准。     

水泥窑协同处置含锌粉尘对水泥熟料性能及环境安全性的影响

利用水泥窑协同处置技术对含锌粉尘进行了处置。通过掺入不同量的含锌粉尘煅烧成水泥熟料,探讨含锌粉尘中重金属离子对水泥熟料性能和环境安全性的影响。结果表明,含锌粉尘中的Zn离子可以被有效固化在水泥熟料中,固化率最高可达98.11%;Zn离子在水泥净浆中的浸出浓度低于工业固体废弃物浸出毒性鉴别标准的规定限值,故水泥熟料固化的危险废物在使用中不会对环境造成二次污染。此外,含锌粉尘的加入降低了f-Cao的质量分数,改善了水泥生料的易烧性;在熟料中,各矿物相对重金属元素的固化存在选择性,Zn离子在中间相中的固化率至少为73.04%,远高于其在硅酸盐相中的固化率;同时,背散射图像也表明,Zn离子主要存在于中间相。以上研究结果可为水泥窑协同处置含锌粉尘提供参考。     

生活垃圾焚烧炉渣湿法处理前后化学特性表征

选取4个地区(编号为C、X、N、J)生活垃圾焚烧炉渣及其湿法处理后炉渣(分别称为原生炉渣及集料),针对元素成分、氧化物组分及重金属与溶盐的毒性浸出特性等开展实验分析。结果表明:(1)与原生炉渣对比,集料的化学元素含量变化较大,主要元素Si、Al、C含量均不同程度增加,而Cl、Fe及重金属Zn、Pb、Cr、Cu等含量基本降低;集料中SiO2和Al2O3均明显增加。(2)除C原生炉渣浸出液中Ni(7.62mg/L)严重超标外,其他3种原生炉渣浸出液中Pb、Cu、Ni浸出浓度均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)中浸出毒性鉴别标准值。与原生炉渣相比,除N集料外,其余集料浸出液中3种重金属(Pb、Cu、Ni)含量基本下降,特别是C集料浸出液中Ni浸出质量浓度下降到低于检测限;集料浸出液中Cl-和SO24-浸出浓度均下降,Cl-浸出质量浓度在C集料浸出液中下降最多,约下降72%,SO24-浸出质量浓度在J集料浸出液中下降最多,约下降86%。     

铜渣基磷酸铁化学键合材料固化重金属Pb

铜渣堆积会造成资源浪费和环境污染等问题,利用铜渣与磷酸盐反应制备铜渣基磷酸铁化学键合材料(CBIPCs),并用其固化重金属Pb。研究铜渣与磷酸二氢铵(m(CS)/m(P))配比、缓凝剂以及硝酸铅掺量对CBIPCs固化重金属Pb的影响。结果表明：随着硝酸铅掺量的增加,固化体抗压强度降低,Pb毒性浸出浓度略增大;在m(CS)/m(P)=3:1和硼砂掺量为2%的条件下,当硝酸铅掺量为12%,固化体自然养护28 d的抗压强度仍达到24.5 MPa,Pb毒性浸出浓度为0.086 mg·L-1,远低于《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》(GB 5085.3-2007) 要求的最高限值5.0 mg·L-1。XRD和SEM/EDS分析表明,固化体中生成了PbHPO4、Pb3(PO4)2、Pb5(PO4)OH等铅类磷酸盐产物,并被胶凝相物质紧密包裹。铜渣与磷酸盐反应制备的铜渣基磷酸铁化学键合材料(CBIPCs),可通过化学键合和物理固封双重作用实现对重金属Pb的稳定固化。     

河道底泥重金属浸出毒性分析及其固化/稳定化效果

城市内河由于长期承纳污染物导致其底泥受到污染,特别是其中重金属污染严重。选取某城市纳污河淤泥为试验对象,发现底泥Cr、Cu、Ni和Zn含量和浸出浓度均较高。为使其达到资源再利用要求,研究了一种污泥改性剂对其固化/稳定化的效果。结果显示,当改性剂掺量为10%时,已能够显著提高淤泥各个龄期强度。固化淤泥重金属浸出浓度在7 d时已明显降低,且随养护时间增长进一步降低。改性剂掺量为13%时,固化淤泥Cu、Ni和Zn浸出浓度可降低90%以上,而Cr浸出浓度也可降低80%左右。实验表明,污泥改性剂处理后淤泥抗压强度提高,同时有害物质得到有效的稳定。     

SGA对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化性能研究

根据EPA1311、HJ／T299—2007、HJ／T300—2007和HJ557—2009等国内外不同标准,研究了深圳某垃圾焚烧发电厂垃圾焚烧飞灰的浸出毒性,探讨了六硫代胍基甲酸（sixthioguanidineacid,SGA）、二甲基二硫代氨基甲酸盐（sodiumdimethyldithiocarbamate,SDD）和Ca（OH）2浓度对垃圾焚烧飞灰中重金属的固定性能的影响。研究结果表明,随着浸提液pH的降低,该厂焚烧飞灰中大部分金属元素的浸出量增大,焚烧飞灰浸出液中的cd、Ni、Ph和zn浓度分别超过国家危险废物鉴别标准（GB5085．3—2007）规定值的4．75倍、1．47倍、6．72倍和2．20倍,属于危险废弃物,必须进行稳定化处理。当固化剂SGA加入量为0．1mol／kg时,稳定化后的重金属浸出浓度已经低于危险废物鉴别标准,且对Cd、Cr、Cu和Pb的固化性能优于SDD和Ca（OH）2;当固化剂SGA、SDD和Ca（OH）2加入量为0．5mol／kg时,稳定化后的焚烧飞灰重金属浸出浓度均低于国家危险废物鉴别标准（GB5085．3-2007）中的规定值。与SDD和Ca（OH）：相比,SGA对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化处理更具有优势。     

镍渣的重金属浸出特性

在分析镍渣的矿物相组成和重金属元素含量的基础上,鉴定了镍渣样品的浸出毒性,并考察了pH、液固比和浸出时间等条件对镍渣样中铬、铅、铜和锌等重金属浸出特性的影响。结果表明,镍渣中的重金属总量约为渣样的0.9%,且铬、铜和锌的含量较高,需进行安全管理。实验所用镍渣样品为第Ⅰ类一般工业固体废物。在强酸条件下镍渣中重金属浸出浓度较大,pH3后浸出浓度显著降低;液固比40 L/kg时,镍渣中重金属不断溶出,液固比40 L/kg后,浸出达到饱和,浸出浓度趋于平衡;随着浸出时间的增加,重金属离子的浸出浓度先增加后减少,但由于各重金属性质不同,各重金属达到最大浸出浓度的时间不同。     

钢渣预处理含铬废水及其废渣与铬渣的固化

用钢渣对含铬废水进行预处理，探讨了钢渣粒度、用量、废水pH值和添加硫酸亚铁还原剂的影响。结果表明，经硫酸亚铁还原处理后再用钢渣处理比单纯用钢渣处理的效果明显提高，采用钢渣／总铬质量比为40的100目钢渣处理经硫酸亚铁还原后的含铬废水，总铬和Cr^6＋去除率分别达79％和84％，采用钢渣柱进行的两级淋滤实验进一步表明该方法可作为工业上含铬废水处理的预处理段。处理后的废钢渣同工业铬渣一起进行水泥固化，标准养护20d后固化体表面Cr^6＋浸出率、破碎至5mm粒径以下和酸雨淋溶下的浸出液Cr^6＋浓度均符合安全标准，可作为普通建材或进行填埋处置。     

利用工业锰渣中温固化硫化砷渣

利用工业锰渣通过中温煅烧对硫化砷渣进行固化,考察煅烧温度、铁盐、碱性激发剂、水灰比、养护时间对固化效果的影响。结果表明：煅烧对砷的挥发影响较大,但是能显著降低砷的浸出浓度。同时“锰渣-铁盐-碱性激发剂”所构建的固化体系对砷具有很强的束缚能力。当硫化砷渣、锰渣、氧化钙、碳酸钙、氢氧化钠、硫酸铁和硫酸亚铁质量比为6：1：0.8：0.05：0.1：0.5：1时,在550℃下煅烧2 h,养护28 d,砷的浸出浓度为4.4 mg·L-1,达到危险废物填埋污染控制标准。