CN101921090B - 重金属污染底泥固化剂及其固化方法 - Google Patents

重金属污染底泥固化剂及其固化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及含重金属污泥的处理剂及处理方法，具体公开了一种重金属污染底泥固化剂，该固化剂包括水泥和粉煤灰，粉煤灰和水泥的质量比为1∶(0.5～11)。该固化剂的固化方法包括以下步骤：向重金属污染底泥中直接添加本发明的固化剂，固化剂的用量为重金属污染底泥质量的0.4～1.5倍，将添加固化剂后的混合物至少养护3d，完成固化过程。本发明的固化剂及固化方法不仅处理成本低，固化效果理想。

Description

重金属污染底泥固化剂及其固化方法
技术领域
本发明涉及一种污泥的处理剂及处理方法，尤其涉及一种含重金属污泥的固化剂及固化方法。
背景技术
随着经济的快速发展和人口的逐年增长，工业废水及生活污水带来的环境问题日益严重，城市河道污染也在逐步加剧。水体底泥中的重金属污染，已成为世界关注的环境问题。底泥是指水体底部的表层沉积物质，是由腐殖质、微生物、泥沙及土壤等组成。水体底泥中的重金属可来自于大气降尘、大气降水、土壤冲刷、地表径流、各类污水、农药、固体垃圾等，在某种程度上底泥可以看作是重金属的储存库。当底泥的氧化还原条件发生变化时，重金属重新转化为溶解状态而释放；另外，重金属不能被生物降解，但具有生物累积的特性，可以通过水体食物链产生生物富集和浓缩效应，最终影响到“食物链”的顶级生物或者人类。
我国现在的大部分河流都流经城市工业区，而工业区内冶金企业、化工企业等排出的含大量重金属的工业废水最终汇集到河流中。经过几十年的积累，很多河流的河床底泥中沉积了大量有毒有害重金属，成为沿河居民饮用水的主要威胁。因此，对河流清淤底泥进行安全处理就显得至关重要。
目前，固定方法处理重金属污染底泥是国内外应用较广的技术之一。但现有固化用的胶凝材料不仅来源单一，而且造价过高，同时也会使底泥固化体浸出液pH值过高。在固化底泥再利用过程中，固化体与地下水或地表水接触产生的强碱性会危害生态***中的水质，同时还可能存在固化效果不理想的情况。因此，如何改进现有的固化工艺开始受到本领域技术人员的关注。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种对重金属污染底泥处理成本低、固化效果理想、能降低底泥固化体浸出液pH值的重金属污染底泥固化剂，还提供一种操作简单、方便、效果好的该固化剂的固化方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种重金属污染底泥固化剂，所述固化剂包括水泥和粉煤灰，所述粉煤灰和水泥的质量比为1∶(0.5～11)。在该配比范围内的固化剂，其固化效果均能满足国家标准的相关要求。
上述的固化剂中，所述粉煤灰和水泥的质量比优选为1∶(5～11)。在该优选配比范围内的固化剂，其固化效果不仅能满足国家标准的相关要求，而且比采用纯水泥作固化剂时的固化效果都要更好。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的重金属污染底泥固化剂的固化方法，其步骤是：向所述重金属污染底泥中直接添加所述的固化剂，所述固化剂的用量为所述重金属污染底泥质量的0.4～1.5倍，将添加所述固化剂后的混合物至少养护3d，完成固化过程。
上述固化方法的养护过程中，所述混合物的表层优选用薄膜覆盖。因为在塑料薄膜覆盖下进行养护能阻止水分的蒸发，而高湿度的环境有助于水和反应的发生，从而更易维持固化体内的碱性环境。
上述的固化方法中，所述养护的时间优选在25d以上。
上述固化方法固化完成后得到的固定体，可以考虑直接填埋或者进行回收再利用(例如铺路作为路基)。
本发明的上述技术方案正是利用了粉煤灰改进水泥固化的原理。粉煤灰是我国目前排放量最大的一种工业废料，不仅具有较强的金属吸附能力，而且在高温条件下生成具有火山灰活性的物质，主要成分为二氧化硅和三氧化二铝，与偏高岭土相似，且大部分处于无定形态。通过我们的研究发现，粉煤灰的固化机制最主要的是能生成金属氢氧化物沉淀以及絮凝体表面物质的表面络合作用，通过采用添加工业粉煤灰作为辅助固化剂，与水泥混合后对所述重金属污染底泥进行固化，这不仅能提高固化体的整体强度，而且能使固化体的抗压强度也有一定程度的提高；尤其是当水泥含量较低时(例如10％)，加入适量的粉煤灰比不加粉煤灰的效果明显要更优。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的技术方案通过利用粉煤灰和水泥对重金属污染底泥进行固化，既处理了重金属的污染问题，同时又利用了粉煤灰这类工业废料，一举两得，变废为宝，为废弃资源的回收利用和环境保护提供了一个新的思路。此外，本发明的固化剂及固化方法不仅原料来源广泛，制造成本低，而且固化处理成本更是相对低廉，经过固化后的重金属底泥，在极端条件下其重金属浸出浓度仍低于危险废物鉴别标准中的限值，毒性危险明显降低，固化效果较为理想。
附图说明
图1为本发明实施例2中试样固化3d后的GANC曲线。
具体实施方式
实施例1
一种本发明的重金属污染底泥固化剂，该固化剂包括水泥(长沙狮峰水泥厂生产的425#普通硅酸盐水泥)和粉煤灰，粉煤灰和水泥的质量比分别按1∶11、1∶5、1∶2、1∶1和2∶1进行配制，分别得到S2、S3、S4、S5、S6五种本发明的固化剂(见下表1)。与此同时，按照粉煤灰和水泥的质量比为5∶1和不添加粉煤灰配制两种固化剂S7和S1，作为本发明固化剂的对比例(见下表1)。
一种本发明的重金属污染底泥固化剂的固化方法，本实施例所用重金属污染底泥的重金属浸出情况如下表2所示，向七份40g的重金属污染底泥中分别直接添加上述的固化剂S1～S7，固化剂的用量为重金属污染底泥质量的1.5倍，将添加固化剂后的混合物于薄膜覆盖下养护至少28d，完成固化过程。
表1：实施例1中的固化剂配方及用量
  样品   底泥(g)   水泥(g)   粉煤灰(g)
  S1(对比例)   40   60   0
  S2(本发明)   40   55   5
  S3(本发明)   40   50   10
  S4(本发明)   40   40   20
  S5(本发明)   40   30   30
  S6(本发明)   40   20   40
  S7(对比例)   40   10   50
表2：实施例1供试底泥的重金属浸出情况
在本实施例的固化过程中，对经过7d、28d养护后的固化体分别用固体废物浸出毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液方法(HJ/T300-2007)浸出液和维持浸出液(pH＝4)对其进行重金属浸出情况测试，测试结果如下表3和下表4所示。
表3：实施例1采用HJ/T300-2007方法固化体重金属浸出情况
Figure BDA0000024015420000041
注：nd表示未检出
由上表3可见，固体废物浸出毒性浸出方法-醋酸缓冲溶液方法(HJ/T300-2007)浸出液的pH值随着粉煤灰掺入量的增加而逐渐降低，但pH值的变化范围均在12～7之间，是重金属易形成沉淀的最佳pH值区域。因此，固化后重金属Cd、Pb和Zn的浸出浓度与原底泥相比均明显减小，远低于GB5085.3-2007中规定的限值。不论养护7d还是28d，Zn都基本不浸出；Pb的最大浸出浓度为0.235mg/L；Cd的最大浸出浓度为0.089mg/L，且养护28d后的Cd浸出浓度明显低于养护7d后的Cd浸出浓度。当粉煤灰用量占固化体质量的5％时，养护7d、28d时的重金属浸出浓度甚至低于纯水泥作为固化剂时浸出浓度，可见添加粉煤灰不仅能使成本降低，而且强化了固化效果；而当粉煤灰用量占固化体质量的5％～40％时，养护28d时的重金属浸出效果也要优于纯水泥作固化剂时的固化效果(仅仅是Zn含量有微小的增加)；但是，当粉煤灰的用量在固化剂中占比过大或过小时，重金属浸出浓度均有所增高。
表4：维持浸出液(pH＝4)时固化体重金属的浸出结果
Figure BDA0000024015420000042
由上表4可见，在维持浸出液(pH＝4)浸出的情况下，三种重金属浸出浓度相比固体废物浸出毒性浸出方法实验均有明显提高。在这种极端条件下，所有固化体中Cd和Zn的浸出浓度全部低于GB 5085.3-2007中规定的限值；和原底泥浸出相比，Cd的浸出量降低了67％～84％，Zn的浸出量降低了75％～90％。在表4中，作为对比例的固化剂所得固化体的Pb浸出浓度超过GB 5085.3-2007中规定的限值(见S1、S7)，但本发明固化剂所得固化体中Pb的浸出浓度均低于GB 5085.3-2007中规定的限值，但固化成本却大大减小。和固体废物浸出毒性浸出方法试验结果类似，本发明的S2、S3固化剂所得固化体的重金属浸出效果甚至要好于纯水泥作为固化剂时的浸出效果，这说明以低含量粉煤灰部分替代水泥不仅能大大减小固化成本，而且能提高重金属的固定效果。但是当粉煤灰的用量过多或过少时，会对重金属的固定效果产生消极影响。而且由表4可见，适当延长养护时间也能降低固化体中重金属浸出的风险，尤其对于Pb和Cd这类毒性较大的重金属。
实施例2
一种本发明的重金属污染底泥固化剂，该固化剂包括水泥和粉煤灰，粉煤灰和水泥的质量比分别按3∶7、3∶2、1∶4和1∶1进行配置，分别得到M2、M3、M4、M5四种本发明的固化剂(见下表5)。与此同时，按照不添加粉煤灰配制一种纯水泥固化剂M1，作为本发明固化剂的对比例(见下表5)。
表5：实施例2中的固化剂配方及用量
  样品   底泥(g)   水泥(g)   粉煤灰(g)
  M1   50   50   0
  M2   50   35   15
  M3   50   20   30
  M4   50   20   5
  M5   50   10   10
一种本发明的重金属污染底泥固化剂的固化方法，本实施例所用重金属污染底泥的重金属浸出情况如下表6所示，向五份50g的重金属污染底泥中分别直接添加上述的固化剂M1～M5，其中M1～M3固化剂的用量与重金属污染底泥的质量相等，M4、M5固化剂的用量分别为重金属污染底泥质量的50％和40％，将添加固化剂后的混合物于薄膜覆盖下固化养护3d，完成固化过程。
表6：实施例2的TCLP实验中固化体重金属浸出结果
  样品   pH   Zn(mg/L)   Pb(mg/L)   Cd(mg/L)
  原泥   6.29   2.558   0.090   0.297
  M1   12.50   0.021   0.020   0.026
  M2   12.08   0.019   0.020   0.025
  M3   11.49   0.019   0.018   0.023
  M4   11.78   0.016   0.014   0.024
  M5   11.07   0.029   0.028   0.024
由上表6可见，随着固化剂中水泥成分在固化体中质量分数的减小，TCLP(固体废物浸出毒性浸出方法)浸出液的pH值呈减小趋势(从12.5减小到11.07)，但是远高于原泥浸出液的pH值(仅为6.29)。浸出液中重金属的浸出浓度都很低，原泥中锌的浸出浓度为2.558mg/L，但固化体中Zn的最大浸出浓度为0.029mg/L，浸出量减小了约98％，几乎被完全固定；而毒性较大的Cd的浸出浓度原泥中为0.297mg/L，固化后浓度减小了约91％；原泥中铅的浸出浓度为0.09mg/L，固化后浓度同样比固化前大幅减小，这说明本发明的固化剂及固化方法能够很好地满足固定要求。
另外，图1显示了本实施例M1～M5样品在室内养护3d后的GANC实验(常规酸中和容量实验)结果，比较不同样品的GANC曲线可以看出各样品间的缓冲能力相差较大，GANC结果能从另一个方面说明固化体固定重金属的效果好坏。图1显示的结果与抗压强度结果类似：即当底泥与固化剂质量比为1时，M1、M2、M3三者随粉煤灰替代量的增加，缓冲能力逐渐减小；但由图1又发现M4的缓冲能力大于M3，说明过量的粉煤灰会破坏水泥-粉煤灰体系的碱性环境，当外界环境为酸性时，体系内的碱性环境很容易被破坏进而导致重金属的溶出。

Claims (2)

1.一种重金属污染底泥固化剂的固化方法，所述固化剂由水泥和粉煤灰组成，所述粉煤灰和水泥的质量比为1∶（5～11），该固化方法的步骤是：向所述重金属污染底泥中直接添加所述的固化剂，所述固化剂的用量为所述重金属污染底泥质量的0.4～1.5倍，将添加所述固化剂后的混合物至少养护3d，养护过程中所述混合物的表层用薄膜覆盖，完成固化过程。
2.根据权利要求1所述的固化方法，其特征在于：所述养护的时间在25d以上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102503274B (zh) * 2011-11-03 2013-07-24 湖南大学 重金属污染底泥固化剂
CN102936116B (zh) * 2012-11-16 2014-12-10 湖南大学 利用水泥与有机硫化物固化-稳定化重金属污染底泥的方法及所得固化体的应用
CN102989741B (zh) * 2012-11-20 2015-05-27 盐城工学院 一种重金属固体废弃物固化剂的制备方法
CN104418560B (zh) * 2013-08-20 2017-01-18 深圳市铁汉生态环境股份有限公司 一种用于治理重金属污染的固化剂及重金属固化方法
CN103524016A (zh) * 2013-10-22 2014-01-22 山东省环境保护科学研究设计院 一种重金属底泥稳定沉降剂及其稳定沉降方法
CN104787994B (zh) * 2015-03-23 2016-09-28 湖南大学 利用改性纳米氯磷灰石稳定底泥中重金属铅的方法
CN106477835B (zh) * 2016-12-02 2019-08-06 华中师范大学 一种高污染底泥的原位化学改性阻隔剂及应用
CN107352880A (zh) * 2017-08-31 2017-11-17 李朋国 一种治理重金属污染的固化剂
CN109019831A (zh) * 2018-08-13 2018-12-18 武汉森泰环保股份有限公司 一种污泥膨胀消除剂及其使用方法
CN109588272A (zh) * 2018-12-13 2019-04-09 浙江大学 一种重金属河道底泥制备生态工程用种植基质的方法
CN110845100A (zh) * 2019-10-31 2020-02-28 昆明理工大学 一种粉煤灰协同稳定化药剂靶向固砷的方法
CN111798319A (zh) * 2020-07-17 2020-10-20 天津泰达低碳经济促进中心有限公司 一种工业废物综合管理平台
CN113020197B (zh) * 2021-02-26 2022-11-11 吉安创成环保科技有限责任公司 一种以废治废的填埋处理方式
CN114621023B (zh) * 2022-04-28 2023-11-03 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司 一种利用磷石膏和疏浚底泥制备蒸压加气块的方法及产品

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101269264A (zh) * 2008-04-22 2008-09-24 南京瑞迪高新技术公司 一种固化重金属的方法及其专用土壤聚合物复合水泥

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101269264A (zh) * 2008-04-22 2008-09-24 南京瑞迪高新技术公司 一种固化重金属的方法及其专用土壤聚合物复合水泥

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Assignee: Hunan Zhongtiancheng Environmental Protection Technology Co., Ltd.

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