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。     

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。     

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。     

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。     

基于重金属提取的垃圾焚烧飞灰无害化处理

采用加酸浸出工艺对垃圾焚烧飞灰进行无害化处理。研究证明盐酸能有效分离飞灰中重金属,重金属浸出率与盐酸浓度及液固比有关;重金属在实验的盐酸浓度和液固比下都能达到高浸出率,但液固比越低,浸出液中重金属的浓度就越高,越有利于重金属的回收。当盐酸浓度为5 mol·L~(-1)、液固比为2(mL:g)时,Pb、Cd和Zn浸出率均达到95%以上,而Cu的浸出率也达到81.38%,Pb、Cd、Zn和Cu的浓度分别为468.10、78.12、2 268.80和347.78 mg·L~(-1)。残灰采用加盐水洗工艺后,浸出毒性超标的重金属Pb和Cd浸出毒性低于GB 16889-2008标准限值,符合填埋要求。     

草炭对Cd~(2+)的吸附及其用于Cd污染土壤修复的实验研究

通过室内模拟实验研究了草炭对Cd2+的典型吸附特征,以及添加草炭对Cd污染土壤中其浸出毒性和存在形态的影响。结果表明,溶液pH为3~6时,草炭对Cd2+的吸附量随着pH升高而增加,pH为6~8时草炭对Cd2+的吸附量趋于平稳;当溶液体系Cd2+初始质量浓度不超过800mg/L时,草炭对Cd2+的吸附未达到平衡,其吸附率随Cd2+初始浓度的增大而由98.60%降低至88.53%;草炭对Cd2+的等温吸附行为可用Langmuir、Freundlich方程拟合,r均达到极显著水平;添加草炭能降低轻污染(总Cd为3.0mg/kg)土样中Cd2+浸出量,Cd2+钝化率随草炭添加量增加而增加;相对较低(1%~2%,质量分数,下同)的草炭添加量对重污染(总Cd为6.0mg/kg)土样中的Cd2+表现出活化效果,导致Cd2+浸出量增加;但较高(4%)的草炭添加量下,重污染土样中Cd2+的钝化率要明显大于轻污染土样;添加草炭能影响土样中Cd的存在形态。在2种污染程度的土样中添加草炭后,有效态、无机结合态和残留态Cd所占比例均降低,而有机结合态Cd所占比例均增加。     

水泥对垃圾焚烧飞灰的固化处理试验研究

对垃圾焚烧飞灰的化学成分、重金属物质的含量及浸出浓度进行测试分析.结果表明,飞灰中Pb和Cr等重金属物质浸出量超过浸出毒性标准,因而被认为是危险废物,必须进行固化处理.还考察了水泥对焚烧飞灰中重金属物质固化的效果,研究表明当飞灰掺量适当时,重金属物质的固化效果良好.重金属物质通过物理固封、替代,沉淀反应和吸附等形式可固化进水泥水化产物结构中.     

微生物沥浸法去除底泥中的重金属

以硫酸亚铁盐为底物,培养以氧化亚铁硫杆菌为主要菌种的土著沥滤微生物,采用批式方法对湘江长沙段底泥进行微生物沥浸实验。实验结果表明,底物投加量与底泥固体浓度比(Sd/Sc)为1.5时已能满足底泥的微生物沥浸要求,进一步研究发现底泥固体浓度为13%、底物投加量为19.5 g/L、沥浸时间为6 d时,底泥中超标重金属Cd、Zn和Cu的去除率可分别达到83.1%、75.3%和61.2%;沥浸后底泥中大部分重金属以残渣态存在,且含量低于农用污泥中污染物控制标准,其中硫化物有机结合态Cu浸出较Zn、Cd需更低的pH,且Cu以间接机理浸出为主;以Fe2+为底物的沥浸体系中,黄铁矾的重吸附或共沉淀是沥浸实验后期重金属浸出率下降的原因之一。     

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。     

含铅钢渣制备钢渣水泥的试验研究

采用钢渣处理含铅废水,将吸附有Pb2+的钢渣作为混合材制得钢渣水泥。测定了钢渣水泥的标准稠度用水量、凝结时间、胶砂流动度、强度等物理性能,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和水化热测试等手段分析钢渣水泥的微观水化性能与结构,测定钢渣水泥的Pb2+浸出浓度。结果表明,钢渣能有效处理含铅废水,当Pb2+与钢渣的投加质量比为1∶10时,废水中Pb2+的去除率可达80.04%,钢渣对Pb2+的吸附容量为80mg/g。将此含铅钢渣作为混合材制备钢渣水泥,当含铅钢渣掺杂量低于20%(质量分数,下同)时,制备的水泥试样强度等级达到52.5R;当含铅钢渣掺杂量为40%时,水泥试样强度等级达到42.5R;XRD与SEM分析表明,制得的钢渣水泥未出现异常水化产物;含铅钢渣未导致水泥水化延迟,且钢渣水泥中的Pb2+在酸性和中性环境下的浸出浓度均满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)。