城市河涌受污染底泥的固化/稳定化处理

为了给河涌疏浚底泥的资源化提供技术支持,以广州市车陂涌表层受污染底泥为研究对象,用水泥、石灰、粉煤灰、膨润土等材料对底泥进行固化/稳定化处理实验。通过无侧限抗压强度、污染物在模拟自然条件下(中性)的释放特征、毒性浸出实验(酸性条件)对固化/稳定化处理效果进行综合分析。结果表明:经合适的处理后,固化体抗压强度能高于300 kPa;固化体自然条件下重金属的释放量明显减少,固化/稳定化处理能够有效减缓和减少固化体的二次污染;毒性浸出实验结果表明,河涌底泥经固化/稳定化处理后其重金属浸出能力显著降低。     

地质聚合物固化稳定化重金属复合污染土壤

以污染土壤部分替代偏高岭土,在碱激发剂的作用下制备地质聚合物稳定化处理Pb、As、Cd复合污染土壤,研究了其稳定化效果及处理后固化体中重金属的赋存形态。结果表明:污染土壤部分替代高岭土降低了固化体抗压强度,从力学性能上看,土壤掺量低于50%时,能满足建筑材料的强度要求(10 MPa),掺量为60%仅能满足固废填埋要求(5 MPa),土壤掺量≥70%均不能满足要求。随着土壤掺量增加,对土壤中重金属的稳定化效果也逐渐降低,当土壤Pb、As和Cd浓度分别为600、80和22 mg·L~(-1)(HJ 350-2007B)时,土壤掺量在20%~50%,固化体中3种元素浸出浓度均低于浸出标准;当土壤掺量达到60%时,Pb的浸出浓度不能满足标准要求,当土壤掺量增加至70%,固化体中Pb、Cd浸出浓度均超标。固定土壤掺量为30%,随着污染土壤中重金属含量的增加,浸出浓度也增加:土壤中3种重金属浓度为HJ 350-2007B时经过30 d的稳定化处理,浸出浓度满足标准要求;而当浓度达到HJ 350-2007B的2倍时,Pb浸出浓度超标;达到HJ 350-2007B的3倍时,3种Pb、As和Cd均超出浸出标准。固化体中Pb、As、Cd的形态研究表明,外源重金属进入土壤后多以活性较高的形态存在,经过固化稳定后活性态占比降低、残渣态占比增加。     

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7d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。     

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。     

垃圾焚烧飞灰水泥固化体的抗压强度和浸出性研究

利用垃圾焚烧飞灰掺入普通硅酸盐水泥制备水泥固化体,通过浸出性实验,研究了飞灰掺量(0%、20%、40%与60%)、浸出液pH及水洗预处理对水泥固化体抗压强度及重金属(Zn、Pb、Cu、Cd、Cr、Ni)浸出的影响。结果表明:对于非水洗飞灰水泥固化体,pH为4.2和10.0下浸出84 d时,相同组成固化体抗压强度较为接近,飞灰掺量20%,40%和60%的固化体抗压强度分别为41、15和10 MPa左右;除掺量为40%和60%的固化体浸出液中重金属(pH为4.2时Ni和Pb,pH为10.0时Ni)超出生活饮用水卫生标准(GB 5749-2006)外,掺量为40%和60%的固化体的其余浸出液及掺量20%的固化体浸出液中测定的重金属浓度均符合生活饮用水卫生标准。对于水洗飞灰水泥固化体,pH为4.2和10.0下浸出84 d时,相同组成固化体抗压强度较为接近,飞灰掺量20%、40%和60%的固化体抗压强度分别为37、32和10 MPa左右;除掺量为60%的固化体浸出液(pH为4.2和10.0)中Ni和Pb均超出生活饮用水卫生标准外,掺量为60%的固化体的其余浸出液及飞灰掺量20%和40%的固化体浸出液中测定的重金属浓度均符合生活饮用水卫生标准。飞灰水洗预处理提高了飞灰掺量40%水泥固化体抗压强度,同时降低了重金属浸出性。     

水泥、粉煤灰及DTCR固化/稳定化重金属污染底泥

采用水泥、粉煤灰及有机硫稳定剂DTCR固化/稳定化处理重金属污染的底泥,考察固化体的抗压强度及重金属浸出毒性,确定了底泥固化/稳定化的最佳工艺条件。结果表明:仅用水泥固化/稳定化重金属污染底泥,固化体抗压强度随水泥用量的增加而上升,重金属浸出浓度则下降,当水泥∶干底泥质量比为0.6∶1.0时,固化体7 d抗压强度能达到0.99 MPa的标准值;进一步研究发现,水泥∶粉煤灰∶干底泥质量比为0.54∶0.06∶1.0时,重金属浸出浓度有所上升,但7 d及28 d抗压强度仍能分别达到1.2 MPa和2.8 MPa;加入DTCR后,当水泥∶粉煤灰∶DTCR∶干底泥质量比为0.54∶0.06∶0.012∶1.0时,固化体7 d及28 d抗压强度分别为1.1 MPa和2.1 MPa,醋酸缓冲溶液法浸出的Cd、Pb、Zn和Cu浓度分别为0.102、0.189、0.180和0.032 mg/L。     

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p H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p H值降低而增大,但p H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CrO_2-4的形式固化于钙矾石中。     

低水泥含量垃圾焚烧飞灰重金属离子蒸养固化实验研究

对垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)的矿物组成、微观形貌及其重金属浸出浓度进行了测试分析,结果表明,飞灰中Cd与Pb的浸出浓度远高于《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889—2008)规定的限值,在进行安全填埋之前需固化处理。引入水泥蒸养固化技术,减少水泥掺量,增加粉煤灰掺量来处理飞灰。研究了不同配比下固化体的抗压强度以及不同飞灰掺量对固化体浸出浓度的影响。结果表明,蒸养后的固化体抗压强度基本都能达到安全填埋的要求,其重金属浸出浓度都低于GB 16889—2008规定的限值,可以进行安全填埋。     

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PbHPO_4、Pb_3(PO_4)_2、Pb_5(PO_4)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。     

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。     

贝壳粉对污染土壤中Pb、Zn、Cd的稳定化作用

价廉易得且无二次污染的稳定剂开发是重金属污染土壤稳定化修复的关键。以铅蓄电池污染场地Pb污染土壤(CQ土壤样品)及铅锌冶炼厂周边Pb、Zn、Cd复合污染土壤(ZZ土壤样品)为研究对象,用贝壳粉进行稳定化研究,通过毒性特征浸出测试(TCLP)评价其稳定化效果。X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)等分析结果表明,贝壳粉的主要成分为CaCO3。稳定化实验结果表明:贝壳粉在2%(质量分数,下同)~10%的添加量下,CQ土壤样品中Pb的浸出浓度降低22%~62%;ZZ土壤样品中Pb、Zn、Cd的浸出浓度分别降低11%~91%、26%~65%、18%~64%。贝壳粉添加后土壤pH升高可能会使重金属形成氢氧化物沉淀;部分重金属可能会通过离子交换作用形成碳酸盐沉淀。经贝壳粉稳定化后土壤中重金属浸出浓度降低,有效降低了重金属的迁移性,因此贝壳粉可作为稳定剂应用于重金属污染土壤的修复。     

生物黑炭-水泥固化稳定化石油污染土壤

石油在开采、储运、加工和使用过程中出现的漏油以及突发性泄漏事故对土壤造成了严重的污染。笔者考察生物黑炭(BC)和水泥联合固化稳定化修复石油污染土壤的可行性,发现黑炭制备的热解温度是影响生物黑炭吸附性能的直接因素。与400℃热解的生物黑炭(BC400)相比,600℃热解的生物黑炭(BC600)具有更加类似活性表(AC)的性能。AC、BC对石油污染土壤均有较好的稳定化效果,石油烃的浸出浓度随着稳定化剂添加量的增加而降低。水泥添加量是影响石油污染土壤固化稳定化效果的重要因素。当水泥添加量为50%,以2%的AC或BC600作为稳定化剂,均能有效固化稳定化石油污染土壤,处理后的固化产物满足可接受浸出浓度限值的要求,无侧限抗压强度达到卫生填埋和建筑回填土强度标准。生物黑炭可以替代活性炭用于石油污染土壤的固化稳定化。     

磷渣-粉煤灰基地聚物材料固化含砷废渣

为了处理有色金属冶炼厂产生的含砷废渣,利用磷渣-粉煤灰基地聚物材料对其进行固化处理。在磷渣∶粉煤灰=60∶40的基础上,通过单因素实验考察了石灰的掺量、化学激发剂水玻璃的模数及掺量、含砷废渣掺量等因素对砷固化体力学性能及砷毒性浸出特性的影响。结果表明:石灰外掺掺量为10%,水玻璃的模数为M=1.2,且其掺量为4%时,砷固化体的抗压强度和As毒性浸出浓度等指标综合效果达到最佳,地聚物材料对含砷废渣的最大固化容量为34%,其固化体抗压强度可达13.6 MPa,砷毒性浸出浓度为2.4 mg·L~(-1),满足危险废弃物堆存国家标准要求。通过XRD、SEM等手段分析可以得出,固化后砷通过化学键合的方式变成难溶盐的形式被地聚物材料牢牢地包裹,结构更加密实。     

印染污泥固化及稳定化处理研究

采用水泥、粉煤灰和煤渣作为固化剂对印染污泥进行固化/稳定化处理,并探讨了固化/稳定化的最佳工艺条件.当水泥、粉煤灰和煤渣的掺量分别为0.15、0.02和0.08 kg/kg,养护天数为6 d时,印染污泥固化块抗压强度达到330kPa,含水率为44.6%,符合填埋场的进场标准.固化块浸出液中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和...     

掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

通过单因素实验探究了矿粉质量分数、激发剂(NaOH)投加量和加水量对掺加矿粉胶凝固化垃圾焚烧飞灰中重金属的影响,并初步探究了固化机理。结果表明,矿粉质量分数和激发剂投加量对重金属的固化影响较大,而加水量影响不大。综合考虑增容比、重金属浸出浓度和抗压强度,矿粉质量分数15%、激发剂投加量3%(质量分数)、加水量37.5%(质量分数)为有效稳定固化重金属的最佳条件,此时重金属浸出质量浓度分别是Ba 19.091mg/L、Cd 0.041mg/L、Ni 0.216mg/L、Pb 0.196mg/L,含水率为27.04%,满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008),抗压强度为9.61 MPa,可进入垃圾填埋场填埋。所制备胶凝材料的最终水化产物主要为水化硅酸钙、水化铝硅酸钙和钙矾石,它们可以通过包裹和吸附对重金属进行固化。     

垃圾焚烧飞灰重金属稳定化药剂处理效果

根据某有机螯合剂、硫化钠、磷酸钠、磷酸氢二钠、碳酸钠和硫代硫酸钠6种化学稳定剂对重金属元素稳定化效果的比较结果,并针对重庆飞灰中Pb和Cd浸出浓度超过GB 16889-2008限值0.25 mg/L和0.15 mg/L的情况,选择合适的药剂配伍和剂量对重庆飞灰进行稳定化处理。按照飞灰中重金属含量的不同,对武汉、重庆和成都三地的飞灰进行不同剂量的稳定剂添加实验。结果表明,有机螯合剂、硫化钠、磷酸钠3种化合物对Pb和Cd均有优异的稳定化效果。在有机螯合剂∶硫化钠/磷酸钠质量比为1∶1,2∶1和4∶1的6种配伍稳定化实验中,有机螯合剂∶硫化钠质量比为4∶1的稳定剂配比对重庆飞灰中重金属进行稳定化处理效果最好。研究还发现,使用2倍理论量的有机螯合剂和硫化钠能分别经济有效地完成对武汉、重庆和成都飞灰中重金属的稳定化处理。     

复掺粉煤灰吸附剂碳化固碳反应及对重金属浸出特性的影响

针对复掺方法提高粉煤灰矿物固碳效率和重金属析出钝化作用,采用粉煤灰掺入不同比例的消石灰和氧化铝制备了固碳吸附剂,利用三相高压反应釜模拟碳酸化固碳反应,利用热重-差热测试分析了不同配比固化剂CO_2固定量和固定效率,对碳酸化反应前后固化剂的化学成分进行了分析,揭示了复掺粉煤灰吸附剂固碳机理,对碳酸化反应前后固化剂材料中重金属浸出毒性进行了实验模拟。结果表明,粉煤灰基固化剂复掺消石灰后,增加了固化材料中CaO量,显著提高了碳酸化体系中pH值,当粉煤灰与消石灰质量比为1∶1时,碳固定效率最高,达到6.98%。当消石灰的投加量为50%时,As、Cd、Cu、Pb、Cr受到了较强的抑制效果,Ni、Zn的浸出浓度没有变化。因此,复掺消石灰、氧化铝的粉煤灰基碳固化材料可有效改善纯粉煤灰碳酸化固定CO_2的效率,并可降低粉煤灰碳酸化后重金属的浸出毒性。     

以城市污泥为掺料制备烧结砖

以城市污泥为部分原料制备烧结砖,对不同烧成温度下不同污泥掺量的烧结砖的物理、力学性能进行了详细分析。结果表明,污泥可用于制备烧结砖,当污泥掺量≤12%,烧成温度为1 100℃时,烧结砖物理力学性能均符合烧结砖标准要求。此外,实验以污泥掺量为12%的烧结砖,烧成温度为1 100℃为例,进行了重金属毒性浸出实验,以考察烧制污泥砖对重金属的固化作用,进而评定污泥制砖的安全性。结果表明,经过高温焙烧,大多数重金属浸出毒性都显著降低,且符合规范要求,不会对环境造成危害。其中,重金属固化效果最好的为Zn,最差的为Cr。     

干湿循环对Pb污染土固化体力学和浸出特性的影响

为研究干湿循环作用对Pb污染土固化体力学和浸出特性的影响规律,采用普通硅酸盐水泥(OPC)和磷酸镁水泥(MPC)2种固化剂对Pb污染土进行固化/稳定化处理。基于无侧限抗压强度实验、渗透实验和浸出实验,探讨干湿循环作用对Pb污染土固化体力学和浸出特性的影响规律,并结合压汞实验分析干湿循环作用对Pb污染土固化体力学和浸出特性影响的微观机制。结果表明:干湿循环作用均会降低OPC和MPC固化体的力学特性,MPC固化体耐久性要优于OPC固化体;通过浸出实验发现,OPC和MPC固化体浸出浓度均随干湿循环次数的增加而增加,当干湿循环次数大于5次时,OPC固化体浸出浓度高于浸出安全标准,而MPC固化体的浸出浓度均低于浸出安全标准;通过压汞实验发现,干湿循环作用破坏了固化土的结构完整性,增大了固化体中大孔隙(孔径1μm)体积。这是导致Pb污染土力学特性降低的根本原因,而固稳机制的不同是干湿循环作用下OPC和MPC固化体浸出浓度差异的本质原因。     

不同粒径垃圾焚烧底渣对固化市政污泥工程特性的影响

在有膜标准养护和自然养护7 d和28 d的情况下,测定了固化体的含水率、有机质含量、抗剪强度、无侧限抗压强度及增容比等工程指标。研究结果表明,固化体含水率随垃圾焚烧底渣颗粒增大而增大;有机质含量则与颗粒大小没有明显相关性;粘聚力随垃圾焚烧底渣颗粒粒径增大而减小;内摩擦角随垃圾焚烧底渣颗粒粒径增大而增大;无侧限抗压强度随垃圾焚烧底渣粒径增大而增大;实验配比为100∶20∶20情况下的增容比均小于1.08。底渣中2 mm以上大颗粒对固化起到了更加积极的作用。垃圾焚烧底渣作为骨料,增强工程特性、减小固化剂用量、降低成本。研究成果拓展了污泥处理处置途径。