电镀污泥基胶凝材料的制备及性质分析

将电镀污泥作为混合材料掺到水泥中,取代部分水泥熟料制备电镀污泥基胶凝材料。测定了胶凝材料试样的标准稠度用水量、凝结时间、胶砂流动度、强度等物理性能指标,同时分析胶凝材料试样的微观水化性能与累积孔体积,测定了胶凝材料的重金属浸出浓度。结果表明,在电镀污泥掺量为0.5%(质量分数,下同)时,制备的胶凝材料试样强度达到《通用硅酸盐水泥》(GB175—2007)规定的52.5R级水泥强度标准;在掺量为1.5%、2.5%时,制备的胶凝材料试样强度达到GB 175—2007规定的42.5R级水泥强度标准,且重金属浸出浓度满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)要求。微观测试表明,电镀污泥的掺入使得水化放热总量降低。     

高钙矾石改性剂对污泥孔隙结构的影响

污泥结构的改变有利于污泥资源化利用,采用硅酸盐改性污泥研究颇多,然而水化硅酸盐改变污泥孔隙结构的微观分析较少。用硅酸盐基高钙石改性剂S1(富硫型),S2(贫硫型)、常规硅酸盐水泥、石灰,在不同养护环境下改性脱水污泥,考虑改性剂水化生成物对污泥含水率、污泥孔隙率和孔隙结构特征的影响。结果表明,不同改性剂在污泥环境水化产物差别大,水化早期,S1可在污泥中快速大量产生完整针棒状结构钙矾石/铁钙矾石(长3μm左右),S2主要生成六面体型铝酸钙、铁铝酸钙产物(直径3μm左右),水泥早期产物钙矾石生长受到抑制、形态残缺短小(长13μm左右),石灰主要生成片状氢氧钙石(直径10μm左右)。针棒状钙矾石有利于污泥孔隙均匀分散、结构破坏。当投加20%(占污泥总量比例)S1改性污泥,在有氧条件下养护7 d,污泥孔隙率由32.64%增加至49.14%,含水率降到30%以下。研究表明高钙石改性剂可以有效改变污泥孔隙结构,利于污泥孔水分蒸发提高自然干化效率。     

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。     

钛石膏改性胶结材干化湖泊污泥效果及机理

通过不同养护龄期下钛石膏改性胶结材和生石灰掺量对城市湖泊污泥干化效果影响的对比研究,揭示了钛石膏改性胶结材干化污泥的效果和机理。实验结果表明,随着养护龄期增长,干化污泥含水率减少量逐渐增大;同一养护龄期,掺20%钛石膏改性胶结材的干化污泥含水率减少量明显高于掺20%生石灰的干化污泥含水率减少量;干化污泥p H趋于8时,掺20%生石灰干化污泥所用时间是掺20%钛石膏改性胶结材所用时间的7.5倍。XRD和SEM分析表明,钛石膏改性胶结材水化生成难溶的水化硅酸钙凝胶和钙矾石晶体,将大量自由水转化为结晶水;同时,水化硅酸钙凝胶、钙矾石晶体和污泥中固体颗粒之间的互相搭接和紧密结合,彻底改变了原污泥松散团聚的结构体系,将干化污泥中各相牢固地粘结成一个整体,这是钛石膏改性胶结材干化效果好的关键。     

嗜酸硫杆菌和黑曲霉对电镀污泥重金属浸出效果

电镀污泥重金属浸出对电镀污泥资源化利用具有重要意义。为了降低处置成本,采用嗜酸硫杆菌与黑曲霉对电镀污泥重金属浸出效果进行了研究。结果表明,采用嗜酸性氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌混合菌种对含固率为3%的电镀污泥进行为期15 d(培养驯化后)的处理后,污泥中Ni、Cr与Cu的浸出率虽分别高达92.8%、85.0%和96.8%,但耗时久,无法大规模地实际应用。利用黑曲霉对电镀污泥进行为期6 d的处理,Ni、Cr和Cu的浸出率分别达到92.0%、74.4%和55.3%。若采用黑曲霉培养15 d后产生的生物有机酸和同pH的柠檬酸处理电镀污泥4 h后,两者对Ni、Cr和Cu的浸出率分别为:85.0%与94.2%、63.8%与73.7%、57.9%与99.6%。可见,利用黑曲霉发酵菌液浸出电镀污泥中重金属有一定的实际应用价值。     

工业废渣和膨润土协同固化污泥的性能与微观特征

为探究工业废渣和膨润土协同处置市政污泥的应用效果,利用工业废渣(高炉矿渣和脱硫石膏)等量取代部分水泥,设计制备了低水泥掺量的工业废渣基复合固化剂(简称复合固化剂),开展了复合固化剂和膨润土协同固化污泥的无侧限抗压强度、浸出液重金属浓度及COD测试,评价了复合固化剂和膨润土对固化污泥力学特性和环境安全性能的影响。通过XRD、TG/DTG、BET、SEM等微观测试手段,明确了复合固化剂协同膨润土固化稳定污泥的微观结构特征。结果表明：采用高炉矿渣和脱硫石膏等量取代部分水泥可大幅度提升固化污泥的强度,复合固化剂的最优质量配合比为高炉矿渣∶脱硫石膏∶水泥=6∶1∶3;在复合固化剂固化污泥基础上,掺加膨润土可明显提升固化污泥的强度以及环境安全性,膨润土的最优掺量为10%;采用10%膨润土等量取代部分复合固化剂,固化污泥强度可提升17%～23%,浸出液中重金属离子浓度和COD值可降低40%～60%;相比水泥固化污泥体系,复合固化剂和膨润土协同固化污泥可生成更多的C-S-H凝胶、钙矾石晶体等水化产物,且膨润土具有较好的细化孔隙效应,二者协同作用共同提升了固化污泥的密实度和强度,而胶凝物质的物理包裹以及...     

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。     

电镀污泥的还原焙烧-酸浸

将电镀污泥作为一种重要的重金属资源加以回收利用,逐渐成为了国内外研究的重点。以电镀污泥为研究对象,在不同的温度及不同的焙烧时间下进行直接焙烧和还原焙烧,并对焙烧底渣进行酸浸,分别研究了污泥减量率以及Cu、Ni、Zn和Cr 4种重金属的含量和浸出率,并探索了还原剂(煤粉)和催化剂(CaCO3)投加量的影响。实验结果表明,原始电镀污泥中,Cu含量最高,达到10.05%,因此,电镀污泥中Cu具有回收价值;焙烧后电镀污泥得到了减量化,同时污泥中的金属得到了富集;还原焙烧比直接焙烧更有利于Cu的选择性浸出,当煤粉投加量为10%,CaCO3投加量为0.5%,在700℃下焙烧20 min时,Cu的浸出率达到98.73%,Cu的含量达到15.07%。     

污泥焚烧灰固化处理技术研究

研究了硅酸盐水泥、高铝水泥、高岭土和β-萘系减水剂在污泥焚烧灰固化技术中的应用效果。考察了污泥焚烧灰固化块(以下简称固化块)的抗压强度,测定了固化块的重金属浸出毒性,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析固化块组成和微观结构。结果表明,4种物质对提高固化块的抗压强度均具有较好的效果,硅酸盐水泥、高铝水泥、高岭土和β-萘系减水剂的适宜掺量分别为10、30、20、1.0g(以100g污泥焚烧灰中掺加的质量计)。XRD和SEM分析结果显示,经固化处理后制得的固化块结构密实,存在石英(SiO2)、水化硅铝酸钙(CaAl2Si2O8)和水化硅酸铝钙(Ca2Al2SiO7)等物质,其中水化硅铝酸钙等凝胶物质有利于提高固化块的抗压强度。     

水泥回转窑固化处理废弃重金属元素的实验研究

废弃的重金属化学试剂是一类危险的固体废物.通过在水泥回转窑中添加质量小于水泥质量的重金属化学试剂的实验研究表明(本实验添加质量约为水泥的0.1%):掺加化学试剂重金属元素后,各水泥熟料的XRD图谱相似,水泥熟料主要矿物相没有发生大的改变;重金属化学试剂的添加对水泥的7 d、28 d抗压强度的影响较小,符合国家标准;熟料试样在其水化28 d时各重金属的浸出量都很低,已低于工业固体废物浸出毒性鉴别标准规定的指标,由此表明利用水泥回转窑处理废弃化学试剂方法可行.     

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。     

Pb污染土壤的钝化处理及Pb形态转化研究

将矿粉∶水泥熟料∶硅粉以51∶9∶40的质量比混合配制钝化剂处理人工配置Pb污染土(Pb分别为500、10 000mg/kg),通过对固化体试件力学性能、Pb浸出特性及形态分布的分析,探究土壤钝化剂对Pb的钝化效果与钝化机制。结果表明,两种Pb污染土经钝化处理后,养护28d的固化体试件无侧限抗压强度均能达到2.0 MPa以上,满足填埋的强度需求。其中,低浓度固化体试件养护28d的Pb浸出质量浓度均在0.6mg/L以下,Pb的钝化率高达97%以上。高浓度固化体试件养护28d的Pb浸出质量浓度降至50mg/L以下,Pb的钝化率达87%以上。钝化处理后,土壤中的Pb从不稳定的酸可提取态、可还原态向稳定的可氧化态、残渣态转化,磷化物及氯化物的添加可以增强钝化剂对Pb的钝化效果。钝化剂水化生成钙矾石和水化硅酸钙,并与Pb发生化学吸附及同晶替代反应生成固溶体是Pb钝化的主要机制。     

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。     

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。     

锡冶炼含砷烟尘低温陶瓷固化技术

以锡冶炼过程中排放的含砷烟尘为研究对象,对浸出特性和低温陶瓷胶凝材料对其的固化效果进行了研究。结果表明,含砷烟尘As、Cu和Zn毒性浸出浓度分别为6 783、167和224 mg/L,严重超过国家毒性浸出鉴别标准值。其经低温陶瓷胶凝材料固化处理,当含砷烟尘掺量小于40%,自然养护3 d,As、Cu和Zn毒性浸出浓度急剧降低,且低于国家标准值。XRD和SEM分析表明,低温陶瓷胶凝材料在复合化学激发剂作用下,反应生成类沸石水化铝硅酸盐矿物(Al-O-Si);固化体中Ca-Fe-As-O盐是As固化的主要矿物相。Cu2+、Zn2+替换铝硅酸盐聚合物结构中的Na+、K+保持平衡电荷。胶凝材料水化产物填充于材料颗粒间,使其连接成一致密整体,有效降低了有害物质的毒性浸出浓度。     

水泥标号对飞灰中重金属固化机理影响

一般可通过水泥固化生活垃圾焚烧飞灰中重金属,但不同标号水泥的固化效果与经济效益不同。研究了3种标号(325、425、525)的普通硅酸盐水泥在不同用量(30%、40%)下对飞灰中重金属的固化作用。结果表明,飞灰中5种特征重金属Cr、Zn、Cd、Pb、Ni中仅有Pb和Ni的浸出质量浓度超过《生活垃圾填埋场污染控制标准》,水泥添加量为30%时,3种标号325、425、525的固化块中Pb的浸出质量浓度分别为46.266、61.122、67.423μg·L^-1,相较于40%添加量为80.315、31.791、25.392μg·L^-1,其浸出结果差异较小,Ni的浸出结果与Pb类似。分析重金属化学形态发现,随着水泥标号的上升,Pb和Ni的残渣态百分比呈上升趋势。对比固化块的XRD结果、电镜图像、孔隙结构和累计孔隙度发现,随着水泥标号上升固化块结构更密实,飞灰中的重金属固化效果更好,但3种标号的水泥对飞灰的固化效果差异较小。因此,掺加30%的325水泥即可较好地固化垃圾焚烧飞灰。本研究结果可为控制填埋场中飞灰固化块的浸出浓度提供参考。     

机械力活化固硫灰固化处理生活垃圾焚烧飞灰

为实现城市生活垃圾焚烧飞灰的安全处理,通过机械力化学法活化循环流化床燃煤固硫灰,探讨了球磨样品制备固化体的参数。并采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)手段对垃圾焚烧飞灰中重金属的固化机制进行了研究。结果表明,当垃圾焚烧飞灰掺加比为60%,球磨转速为600 r·min~(-1),球磨时间为5 h,养护温度60℃时的固化体28 d和56 d抗压强度分别达到15.6 MPa和17.9 MPa,采用原子吸收光谱仪(AAS)测得固化体中Zn、Pb、Cu、Cd和Cr重金属浸出量均低于GB 5085.3-2007规定限值。XRD和FTIR表征结果表明,在水化过程中,该混合体系生成了水化硅酸钙(C—S—H)、斜方钙沸石和钙矾石(AFt)等水化产物,并且C—S—H凝胶可通过物理包裹的形式固化垃圾焚烧飞灰中重金属;斜方钙沸石和钙矾石以化学吸附的方式使垃圾焚烧飞灰中的重金属离子达到固化/稳定化效果,实现了垃圾焚烧飞灰中重金属的安全处理。     

流化床飞灰固化焚烧飞灰效果及微观分析

以深圳某垃圾焚烧厂焚烧飞灰为例分析了焚烧飞灰的性质和重金属毒性.结果表明,飞灰中 Pb 和 Cr 超出TCLP 阈值,必须进行稳定化处理.以流化床飞灰为主要成分配制固化材料,按不同比例掺人焚烧l￡灰进行固化实验,结果表明,实验范围内重金属固定效果良好.微观测试显示,固化过程主要产物有水化硅酸钙凝胶、钙矾石等,通过物理包胶、物理吸附、复分解沉淀反应和同晶替代等作用抑制重金属浸出.     

印染污泥与铁尾矿磁化焙烧回收铁资源

我国铁尾矿累计堆存量超1×10¹⁰ t,主要为难选的赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等,由于脉石矿物组成复杂,重金属等有害杂质含量高,难以直接资源化利用。利用铁尾矿与印染污泥共同磁化焙烧,回收铁尾矿和印染污泥中铁资源,研究了焙烧温度、焙烧时间和印染污泥掺烧量对铁品位和铁回收率的影响及作用机制。最佳焙烧条件为,800°C、30 min、印染污泥掺烧量15%,对焙烧产物进行120 mT的湿法磁选,得到铁品位63.78%,回收率92.58%的铁精矿。铁尾矿中的针铁矿失水留下孔隙转化为赤铁矿,进而被还原为磁铁矿,其还原路径为FeO(OH)→Fe₂O₃→Fe₃O₄。SEM+MAPPING分析结果表明,磁化焙烧后赤铁矿和铝化合物的连生体被破坏,通过磁选可提升铁精矿品位及回收率。本研究可为印染污泥和铁尾矿的协同处理及资源化利用提供参考。     

铬污染土壤对水泥熟料强度和铬浸出浓度的影响

为探索水泥窑协同处置铬污染土壤(CCS)的可行性,用CCS部分替代硅质原料配制生料,于1 400℃煅烧成熟料,通过化学分析、强度测试、浸提实验及XRD/SEM分析,研究了CCS对生料易烧性、熟料强度及六价铬/总铬(Cr(VI)/∑Cr)浸出浓度的影响。结果表明,CCS能改善熟料烧成,掺量从0到15%,熟料中f-CaO含量略有下降,硬化试体的3 d、28d、90 d强度略有提高。Cr(VI)/∑Cr浸出浓度随CCS掺量增加而增大,但随养护龄期延长而减小;当CCS掺量小于8%时,熟料3 d至90 d水化物的浸出液中,Cr(VI)浓度均低于0.05 mg/L,符合II类地表水环境质量标准限值。铬离子浸出毒性减小是由于铬在熟料矿物和水化产物中的固溶以及水化产物对它的包裹封固作用。研究表明,水泥窑协同处置CCS是一种可行的无害化处理和资源化利用途径。