当前位置:文档之家› 土壤固化稳定化技术路线

土壤固化稳定化技术路线

土壤固化稳定化技术路线
土壤固化稳定化技术路线

土壤重金属污染固化/稳定化治理技术

一、基本概念

固化/稳定化土壤修复技术指运用物理或化学的方法将土壤中的有害污染物固定起来,或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态,阻止其在环境中迁移、扩散等过程,从而降低污染物质的毒害程度的修复技术。

固化/稳定化技术与其他修复技术相比,有费用低、修复时间短、可处理多种复合重金属污染、易操作、适用范围较广等优势,因此,美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术。

二、常用的固化/ 稳定化技术系统

目前,常用的固化/ 稳定化技术主要包括以下几种类型:(1)水泥、石灰、粉煤灰等无机材料固化;(2)沥青、聚乙烯等热塑性有机材料和脲甲醛、聚酯等热固性有机材料固化;(3)玻璃化技术;(4)硫酸亚铁、磷酸盐、氢氧化钠、高分子有机物等药剂稳定化。由于技术和费用等方面的原因,以水泥、石灰、粉煤灰等无机材料为添加剂的固化/ 稳定化应用最广泛,占项目数的94%,在项目中使用无机-有机复合添加剂的占项目数的3%。

1、水泥固化

水泥基粘结剂是固化技术普遍使用的材料。在过去的50 年里水泥固定化处理重金属技术被广泛使用。水泥是一种无机胶结材料,经过水化反应后可以生成坚硬的水泥固化体。水泥固化的机理主要是在水泥的水化过程中,重金属可以通过吸附、化学吸收、沉降、离子交换、钝化等多种方式与水泥发生反应,最终以氢氧化物或络合物的形式停留在水泥水化形成的水化硅酸盐胶体表面,同时水泥的加入也为重金属提供了碱性环境,抑制了重金属的渗滤。

水泥的种类很多,包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥等都可以作为废物固化处理的基材,其中最常用的是普通硅酸盐水泥。影响水泥固化的因素很多,为达到满意的固化效果,在固化操作过程中要严格控制水灰比、水泥与废物比、凝固时间、添加剂和固化块的成型条件等工艺参数。如果被处理废物中含有妨碍水合作用的物质,仅用普通水泥处理就存在强度不大、物理化学性能不稳定等问题,需加入适当的添加剂,以吸收有害物质并促进其凝固,并降低有害组分的溶出率。活性氧化铝具有助凝作用,是常用的添加剂,

将其加入普通水泥,在高温下可以促进水泥迅速凝结生成针状结晶,这种结晶能够防止重金属的溶出。对含有大量硫酸盐的废物,使用高炉矿渣水泥作固化剂,再添加人造砂作混合剂,可以防止由于硫酸盐和水泥成分发生化学反应、生成结晶体时发生体积膨胀而导致的固体破裂。而采用蛭石作为添加剂,可以起到骨料作用和吸水作用。

水泥固化也存在一些缺点,如绝大多数硫酸盐对于硅酸盐水泥的硬化浆体都有显著的侵蚀作用,这主要是由于硫酸钠、硫酸钾等多种硫酸盐都能与硅酸盐水泥浆体所含的氢氧化钙反应生成硫酸钙,或进一步与水化铝酸钙反应生成钙钒石,从而使固相体积大大增加,造成膨胀现象。另外,硅酸盐水泥抗酸性较差,我国很多地区酸雨较严重,水泥的不抗酸性使得经水泥固化的重金属在酸性环境中重新溶出。

2、石灰/粉煤灰稳定化

石灰是一种碱性的非水硬性胶凝材料,它对土壤中重金属的影响主要是增加土壤的pH,促进重金属生成碳酸盐、硅酸盐、氢氧化物沉淀。粉煤灰属于硅酸盐或铝硅酸盐体系,当其活性被激发时,具有类似水泥的胶凝特性。石灰可以激活粉煤灰中的活性成分产生粘结性物质,对污染物进行物理化学稳定,因此粉煤灰通常与石灰混用。

3、塑性材料固化/稳定化

从使用材料的性能上可以把该技术分为热固性塑料包容和热塑性材料包容两种。

热固性塑料指在加热时会从液体变成固体并硬化的材料,即使以后再次加热也不会重新液化或软化,它实际上是一种从小分子变成大分子的交链聚合过程。目前使用较多的材料是脲醛树脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛树脂、环氧树脂等。采用不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂胶结材料、催化剂为助剂、废弃固体物质为集料拌合而成树脂混凝土,其固化物不仅强度高,且耐腐蚀、高抗渗、抗冻性好。在热固性塑料中,脲醛树脂使用方便,固化速度快,与有害物质形成的固化体有较好的耐水性、耐腐蚀性,价格也较便宜,使用较广泛。

热塑性材料指那些在加热/冷却时能反复转化和硬化的有机材料,如沥青、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、石蜡等。这些材料在常温下为坚硬的固体,而在较

高温度下具有可塑性和流动性,从而可以利用这种特性对固体废物进行固化处理。

4、玻璃化

玻璃化技术也称熔融固化技术,是利用热能在高温下把固态污染物熔化为玻璃状或玻璃鄄陶瓷状物质,借助玻璃体的致密结晶结构,使固化体永久稳定。污染物经过玻璃化作用后,其中有机污染物将或因热解而被摧毁,或转化为气体逸出,而其中的放射性物质和重金属则被牢固地束缚于己熔化的玻璃体内。熔融固化技术是目前国内外较先进的重金属废渣无害化处理技术。

5、药剂稳定化

药剂稳定化是指向土壤中加入药剂改变重金属在土壤中的存在形态,使其转变成低毒性、低溶解性和低迁移性的物质,其主要技术包括氧化还原电势技术、pH 控制技术、离子交换技术、沉淀技术、吸附技术等。目前,常用的稳定化药剂有氢氧化钠、硫化钠、磷酸盐、硅酸盐、硫酸亚铁、氯化铁和高分子有机稳定剂等。

6、有机物料稳定化

有机物料不仅对改良土壤重金属污染有重要作用,而且对提高土地生产力也有十分重要的意义,加之来源比较广泛、成本低,因而在土壤重金属固化/稳定化处理中应用比较广泛。目前常用的有机添加剂主要有:有机堆肥、生物质秸秆、禽畜粪便、城市污泥等。有机物料对土壤重金属污染的净化机制主要是通过腐殖酸与金属离子发生的络合(螯合)反应来进行的。一些研究表明,堆肥等有机物不但可以显著降低污染土壤中As、Cd、Pb、Zn 等的生物有效态含量,降低植物吸收,并可显著促进植物生长。

7、矿物材料稳定化

环境矿物材料是指由矿物及其改性产物组成的,对生态环境友好或具有防治污染和修复环境功能的一类矿物材料。目前,研究发现,一些矿物材料如高岭土、蒙脱石、海泡石、膨润土、沸石等具有吸附污染物质的能力,而且对矿物材料进行改性或几种材料混合使用,可以显著增强其净化能力。矿物材料修复土壤重金属污染具有成本低、操作简单、效果好、不易破坏生态环境以及能增强土壤自净能力等优点,它是一种比较理想的用于土壤重金属污染固定/ 稳定化修复的添加

剂。

三、添加量的估算

将依照土壤重金属浓度的高低不同实际调整药剂的添加量,使药剂的化学当量至少超过土壤中的有效态重金属总量的10 倍以上,添加量与污染浓度的关系大致如下:

其一低浓度(标准1- 10 倍):粉剂1- 2%、水剂1~2%;

其二中浓度(标准10- 20 倍):粉剂5~10%、水剂10~15%;

其三高浓度(超过标准20 倍以上):粉剂15%~30%、水剂15%~25%

四、影响固化/稳定化的因素

(一)污染土壤的理化性质

1、土壤pH特征

水泥或石灰为基料的系统在凝结及硬化阶段都需要碱性环境(pH>10)。另外,介质的碱性特征有利于重金属的沉淀反应,对重金属固化的长期稳定性起到了十分重要的作用。为了保证碱性环境,固化前需要添加相应的碱性物质(如石灰、粉煤灰等),而土壤pH 特征将关系到碱性物质的用量。

2、土壤物质组成

与其它污染介质相似,土壤中的Mn、Zn、Cu 和Pb 的可溶性盐类会延长水泥的凝固时间并大大降低其物理强度。6 价Cr 能够与水泥中的Ca发生反应形成CaCrO4,从而抑制水泥的水化过程。硫酸盐可以与水泥反应生成“水泥杆菌”,这种晶体较强的体积膨胀会使混凝土受到破坏;硝酸盐、硫酸盐也会强烈地影响水泥固化体的水化和硬化。

有机污染物会抑制水泥的凝固和硬化,影响固化体中晶体结构的形成;由于极性的差异,有机污染物不易与无机固化剂发生反应,因此在无机材料固化体中的稳定性不高,通常需要添加有机改性石灰和黏土等物质来屏蔽这些影响。(二)固化/稳定化工艺

胶凝材料和添加剂品种与用量、水分含量、混合工艺和养护条件等因素均对固化/稳定化体的性能有很大的影响。

1、固化/稳定剂品种与用量

不同的污染物需要选择不同的固化/稳定剂,如对As而言,石灰比水泥更加

有效。添加剂是实现污染物稳定化的重要保证,根据作用不同分为金属稳定剂、有机污染物吸附剂和过程辅助剂等3类。金属稳定剂可以通过物理吸附、控制介质的pH 和氧化还原电位、与污染物形成沉淀或络合物等方式实现污染物稳定化,常用的有可溶性碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物、氧化还原剂、络合剂、黏土矿物以及火山灰类物质;有机吸附剂主要通过物理吸附作用限制污染物的迁移,屏蔽它们对胶凝材料水化的不利影响,如活性碳、有机改性石灰和黏土、表面活性剂;促凝剂、减水剂和膨松剂等过程辅助剂可以改善胶凝材料的水化和凝硬过程,优化固化体的物理特性。

氧化剂和还原剂多用于处理变价金属。在As 污染土壤固化之前常先用H2O2 等进行氧化处理,使其从3价转化5价,水泥和石灰固化,产生Ca 或Fe 的砷酸盐及亚砷酸盐。而Cr 在固化前常加入还原物质使其从6价转化成3价。在氧化或还原条件下,非毒性有机物可能变为有毒物质,因此要针对不同的污染物类型科学设置处理过程。

固化剂用量对重金属污染土壤的固化效果是十分重要的。氢氧化物是固化体中重金属的重要存在形式,它们的溶解度受到介质pH的影响,即在碱性的某个pH值具有最小的溶解度,当pH升高或降低时其溶解度就增大。固化剂常具有较强碱性,会强烈影响固化体的pH,因此加入量太大会对重金属的稳定效果产生负面影响。

2、水分含量

水是水化反应的物质基础,但过量的水会阻碍固化/稳定化过程。另外,水化反应后剩余水分会逐渐蒸发造成固化/稳定化体毛细孔道增多,增加固化稳定化体的渗透性以及污染物的移动性,不利于污染物的稳定,且固化/稳定化体密度和强度会有所降低。为保证水泥进行正常的水化反应,水与水泥的比值一般维持在0.25。

3、混合均匀程度

混匀是固化/稳定化过程中至关重要的步骤,目的是保证固化/稳定化剂和污染物之间的紧密接触,有时要借助相应的仪器设备。在大多数情况下,混合程度是用肉眼判断的,因此试验结果在一定程度上受到主观经验的影响。

4、养护条件

混合处理后的两周时间是硬化和结构形成的重要阶段,该阶段的养护条件直接关系到固化/稳定化体的结构孔隙和密实程度,影响到污染物的浸出效应,因此对固化/稳定化效果至关重要。随着温度升高水泥的水化反应加速。

水化反应也具有动力学特征,甚至能够持续很多年。随着水化反应的进行,固化体强度和其它性能也呈现时间依赖性,因此较长的养护时间是十分必要的。为了保证固化体的结构完整性增加污染物固定的程度,一般应该采取28天以上的养护时间。

五、固化/ 稳定化效果评价方法

目前,对于固化/ 稳定化处理效果的评价,主要可以从固化体的物理性质、污染物的浸出毒性和浸出率、形态分析与微观检测、小型试验等方面予以评价。

1、物理性质

经过固化/ 稳定化处理后的固化体可以进行资源化利用,通常可以把它们作为路基或者一些建筑材料,因此处理后的固化体应具有良好的抗浸出性、抗渗透性及足够的机械强度等,同时,为了节约成本,固化过程中材料消耗要低,增容比也要低。抗压强度和增容比是评价固化体作为路基、建筑材料或者填埋处理的主要指标。

2、浸出毒性

目前,通常通过污染物的浸出效应来评价添加剂对污染物的固定/ 稳定化效果。固体废物遇水浸沥,浸出的有害物质迁移转化,污染环境,这种危害特性称为浸出毒性。判别一种废物是否有害的重要依据是浸出毒性,为了评价固体废物遇水浸溶浸出的有害物质的危害性,我国颁布了《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》、《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》和《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》,浸出液中任一种污染物的浓度超过《危险废物鉴

别标准浸出毒性鉴别》规定的浓度限值,则判定该固体废物是具有浸出毒性特征的危险废物。在美国最常用的浸出毒性评价方法是TCLP 法,用来检测在批处理试验中土壤和不同废弃物中重金属元素迁移性和溶出性。

3、形态分析与微观检测

形态分析是表征重金属生物有效性的一种间接方法,利用萃取剂提取重金属可以明确重金属在土壤中的化学形态分布以及可被溶出的能力。Tessier 等于

1979 年提出的五步连续提取法,简称Tessier法,该法是目前应用最广泛的方法。通过形态分析可以,可以了解土壤中重金属的转化和迁移,还可以预测其生物有效性,间接地评价重金属的环境效应。

通过分析土壤中重金属在固定前后微观结构上的变化,可以推测固化/ 稳定剂与重金属之间的相互作用以及结合机制。X 射线衍射(XRD)可以分析固化体矿物组成,扫描电子显微镜(SEM)可以测定固化体的形貌、组成、晶体结构等;XRD和SEM已被众多研究者用于测定新物质的形态和研究不同添加剂对重金属离子的固化机理,结合形态分析的结果,还可以发现固定后各种形态分布比例的变化。

4、小型试验

盆栽试验、现场小型试验是评估原位修复效果的最常用的方法,通过观察植物生长状况以及测定植物生物量和植物组织中重金属浓度,可以确定经过固化/ 稳定化修复后土壤中重金属毒性的变化。此外,由于现场试验的环境因素与室内试验有一定差别,因此,在污染现场开展大型处置工程之前,可以进行现场小型试验,并与实验室研究结果进行验证,并在一定阶段对固化体进行代表采样分析,可评估其固化/ 稳定化效果。

六、固化/稳定化处理流程

(一)实验室研究

实验室研究是在恒定的温度和湿度环境条件下进行前处理和固化剂选择的小批量试验,用以指导现场试验和处置工程的实施。

实验室研究流程图如下:

固化/稳定化机理研究

图 6.1实验室研究流程图

1、污染样品采集

为了全面了解研究区的土壤污染状况和机械特性等性质,需要采集足够数量的土壤样本。场地历年的使用状况资料对掌握其污染类型和范围是十分重要的。值得注意的是,当采集挥发性有机物污染土壤样品时,要尽量减少这些物质的损失或变化。也有研究者根据污染土壤的特征,利用模拟土壤进行实验室固化试验,这种方法可能会导致模拟土壤与现场土壤的差异,给污染场地土壤修复工程带来困难。

2、土壤物理化学性质的分析

一般而言,土壤酸碱度、含水量、机械组成、污染物质种类和含量是主要指标。在分析结果的基础上确定主要关注的土壤污染物种类,为后续处理确立目标污染物。

3、修复工艺

根据目标污染物性质,确定样品前处理过程。设置多种胶凝材料和添加剂的批量试验,根据评价指标来确定最佳组合。由于影响因素太多,为了抓住最主要因素简化试验过程,目前的大多数实验研究通常采用恒定的水分添加量,固定的混合手段、养护温度和养护时间。

4、固化/稳定化效果的评价

判断一种固化/稳定化方法对污染土壤是否有效,主要可以从固化体的物理性质和对污染物质浸出的阻力两个方面加以评价。

为了进行资源化利用,通常把固化体作为路基或要求不高的建筑材料,因此要关注固化体的抗压强度、抗冲击性、抗浸泡性和抗冻融性等物理性质。研究人员发现固化体抗压强度与其它指标具有良好的相关性,可以作为污染物固化程度的主要指标。

为了评价固化体对污染物的固定/稳定效果,通常要考察污染物释放的能力,即污染物的浸出效应、形态分析等。

5、固化/稳定化机理研究

固化体重金属的形态分级可以与化学键理论相结合用以推断固化/稳定剂与重金属污染物之间的结合机制;扫描电镜(SEM)可以对固化体进行形貌观察,配以能谱就可以对元素种类加以鉴定;X 射线衍射(XRD)可以分析固化体矿物组成。以上几种技术可以互相补充,用于固化/稳定化机理的研究。

(二)污染现场小型试验

污染现场小型试验的流程与实验室研究内容大致相同。但现场试验的土壤混合技术更加复杂,需要借助大型机械,因此要求具有较大的空间,且要保证电力设施的正常运行。现场养护也容易受到周围环境变化的影响,需要进行保温保湿处理,防止干湿交替和冻融现象的发生。

(三)工程操作

现场小型试验对实验室研究结果加以修正后,就可以在污染现场开展大型处置工程。这个过程中污染土壤与固化剂的充分混合是至关重要的步骤。按处置位置的不同,可以将固化/稳定化技术分为原位和异位处置。

异位固化/稳定化技术是将土壤从最初污染位置挖掘出来,运输至一个处理系统中实现与固化剂的混合和后续养护。挖掘污染土壤增加了运输成本,并且增大了污染物向周围扩散的可能性,但是异位处置能够很好控制试剂加入量,能够保证污染土壤与固化剂的充分混合,比较适合于污染深度较浅的场地。

原位固化/稳定化技术不需要对污染土壤进行搬运,节省了运输费用,减小了有机污染物挥发的可能性。

异位固化/稳定化技术流程图如下:

污染土壤清挖

场内转运

临时贮存

土壤预处理

添加固化/稳定化剂

混合、搅拌

反应、养护

未达标

固化/稳定化后取样检测

达标

填埋区防渗处理

转运至防渗填埋区

安全填埋

竣工验收

图6.2 异位固化/稳定化技术流程图

流程描述:

①将土壤从污染地挖掘装车运输至固化/稳定化处理中心的堆场等待处理,堆场底部须做防渗;

②土壤预处理步骤为:将转运的土壤进行初步筛分,将土壤中粒径大于50 mm 的石块和杂质分拣出来,若土壤存在粘土块,应破碎后再过筛。充分混合土壤,取样分析混合土壤的重金属含量,浸出液中重金属含量及土壤理化性质等。

③将预处理后的土壤送入搅拌机,加入调节水将土壤含水量在控制在60~65%范围内,同时加入固化/稳定剂进行连续性搅拌;

④经强制搅拌混合后的土壤由搅拌机排出;

⑤搅拌均匀的固化/稳定化土壤再转移至土堆暂存区,再由铲车送至堆场进行养护,固化/稳定化反应彻底完成,养护完成后土壤水分可降至30%以下;稳定堆场要求通风、防渗;

⑥稳定堆须经采样进行检测分析,确定达标后进行填埋处理。

(四)修复治理实施方案

1、实施流程

实施流程如下图6.4所示,主要包括清挖与运输、筛分、药剂混合、验收与最终处置的关键环节。

清挖

筛分

药剂混合

不合格

取样检测

合格

最终处置

图 6.3 修复流程图

2、清挖与运输

治理区域的清挖与运输包括两个阶段:施工准备阶段与实施阶段。

(1)施工准备

①施工围挡搭设

在各施工区域周边采取栅栏封闭式维护,在行车方面上流出专用的出入口,作为施工人员、设备的专用通道。并在门口设置专业保安人员进行看护,悬挂宣传标识,保证人员的安全。为防止施工期间无关人员擅自进入现场,对人员的出

入进行严格的管理。

②污染区域

根据场地调查的数据,采用测量仪器进行定位测量放线,做好厂区内污染区域的标识。

(2)测量放线

依据污染土壤清挖范围图,污染区域现场测放出基槽开挖线,并用白石灰撒出。在开挖线范围一侧设置警示牌,分别设置醒目的颜色进行区分,警示牌上标明土壤类别及开挖深度、处理方式等详细内容,避免挖错。

(3)清挖及运输

根据风险评估确定的修复范围和修复深度,对废渣及受污染土壤进行开挖。当处置现场具备接收、处置污染土壤的能力后,可以开始从清挖现场运输污染土壤至处置场。对筛分出来的污染土壤进行分类处理,并对入场进行严格管理,对两种不同类型的污染介质在作业区进行分区卸车。

3、土壤筛分

(1)临时储存

为保证修复治理的连续,清挖出的土壤宜在场地内设立储存区。储存区应具有防雨、防尘和防渗漏的功能,并且能够有效地防止二次污染。

储存区可设防渗膜,将清挖出的土壤置于膜上,之后再将膜的边缘拉起,翻盖在土壤表层,使得膜对土壤表层形成全部包裹状,避免雨水冲刷和风力吹散。(2)筛分流程

先将污染土壤中颗粒在粒径在30-50 mm大小的块状颗粒通过前筛和破碎设备进行预处理。预处理土壤通过传送带或挖掘机传输至进料斗,进料斗物料按一定速度进入筛分系统,筛上产品进入由配料传送带系统运至粘土/石块清洗器,在清洗机中加入工艺用水后形成泥浆混合物,在泥浆混合过程中,溢出的水中含有悬浮的粘土颗粒,以底流的形式离开清洗器,经沉淀固液分离、添加药剂处理后达标;筛下产品由传送带或挖掘机转移至药剂混合设备进行固化/稳定化处理。

4、药剂混合处理

土壤与药剂的混合味固化/稳定化的核心工作,其工作安排必须与现场清挖、运输工作相配合,确保清挖与处置同步进行,不影响现场清挖的速度。由于现场

每天的处置量受污染土壤清挖工程的进度限制,因此处置工程的进度依照清挖工程进度设计。

污染土壤与药剂的混合主要包括污染运输车辆卸土,土堆整形,药剂铺洒,污染土壤药剂混合,按照小试确定的药剂质量/污染土壤质量比投加修复药剂。首先将药剂投加至污染土壤表面,再对药剂和土壤进行搅拌混合,混合时间尽量长,以保证药剂和土壤的均匀性,使得药剂和污染土壤充分接触。

混合设备对污染土壤与药剂的混合效率是决定固化/稳定化处置工艺的成功率及处置效率的重要因素。考虑到施工效率,建议采用配有筛分斗的挖掘机进行污染土壤与药剂混合作业。为了进一步提高混合效率,待混合设备进场、安装完毕后,需要对其进行调试、试生产,根据现场污染介质情况确定最为合适的工况,在保证设备运行稳定性的前提下,最大限度地发挥设备的处置效率。

5、检测与最终处置

堆置在待测区中的土壤,首先由企业进行自检,即自行采样并委托具有相关检测资质的第三方检测机构对送检样品中污染物浓度及浸出毒性进行检测,鉴别标准参照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》中的有关要求。在确认检测结果符合验收标准后,再向相当地环保局提出验收申请,由环保局委托的检测机构到现场采样即验收,并根据检测结果出具验收文件或再处置批复。验收合格后集中进行安全填埋。

6、填埋场建设

填埋场建设区域应尽量选择天然优质粘土层较厚的位置;施工中,先将填埋区域挖至15左右米深,并平整场地。完成填埋场底部平整后,使用粘土进行回填,回填厚度1米,并使用机械压实,压实系数0.96。然后在回填粘土层上铺设厚度为2毫米的HDPE防渗膜。铺设时应注意:a、必须保证防渗膜平坦,无皱折;b、在保证质量的前提下,焊缝尽量少;c、在坡面上铺设衬层,不得出现水平焊缝;d、底部衬层应避免埋设垂直穿孔的管道或其它构筑物;e、边坡必须锚固,锚固形式必须满足材料的受力要求;f、边坡与底面交界处不得设角焊缝。防渗膜铺设完成后进行气密性检测,保证防渗达到要求。底部防渗膜铺设完成并经过气密性检测后,在防渗膜上方开始逐层回填、压实污染土壤,每层厚度不超过40cm,以确保压实系数达到0.96。污染土全部回填、压实完毕后,在污染土

的四周、顶部全部铺设防渗膜,顶部距地面4米。最后,在顶部回填、压实4米厚优质粘土,确保污染土壤得到安全填埋。填埋场剖面示意图见下图。

图6.4 填埋场结构示意图

项目实施所需设备及材料(参考)

序号设备名称技术性能

1 破碎机规格:φ1250×1000;60-80m3/h;进料≤200mm,出料

≤10mm 台

2 振动筛最大进料粒度300mm,筛孔尺寸10mm

3 搅拌机处理能力:≥50m3/h ;处理粒径>80mm 套

4 水泥储罐100m3

5 单斗提升机套

6 螺旋输送机直径:250mm,长10m

7 配料机含单斗、轨道及卷扬机等装置

8 皮带输送机

9 化学试剂贮槽10m3

10 清水箱30m3

11 清水泵/化学泵杨程10m

12 装载机

13 粘土m3

14 HDPE膜m2

15 固化/稳定剂Kg

七、固化稳定化的工程案例

(一)重庆长安工业(集团)有限公司五里店厂区原址污染场地治理修复项目

1、项目名称:重庆长安工业(集团)有限公司五里店厂区原址场地环境风险评估(第二阶段)与污染场地治理修复项目

2、工程地址:污染场地地址:重庆市江北区建新东路77号;异位修复场所:重庆长生桥生活垃圾填埋场。

3、污染程度:42个监测点位共计75个土壤样品出现不同程度的重金属及总石油烃的超标现象,参照《展鉴会用地土壤环境质量评价标准(暂行)》(HJ350-2007) A 级标准采用单因子污染指数评价法的评价结果显示,超标点位的单因子污染指数均大于1。

4、主要的重金属污染区域:原厂222车间表处理生产线、226车间电泳涂漆生产线;重金属污染范围为7025平方米,污染土壤总量6875方;实际开挖重金属污染土壤7935方。

5、场地修复方法:异位修复为主体,将污染土壤先清理出场地,使污染场地尽早满足使用要求。污染土壤则运送贮存场进行处置。

6、污染土壤修复方法:

(1)采用稳定固化后安全填埋的方式对重金属污染土壤进行处置;

(2)采用生物通风的方式对总石油烃污染土壤进行处置;

(3)对重金属和总石油烃混合污染的土壤先采用生物通风再稳定固化后安全填埋的方式处置。

7、稳定固化处置流程

(二)江苏某环境工程公司钢铁厂污泥、粉尘处理工程项目

1、项目情况 土石分选污染土壤石块 ≥50cm 安全填埋

添加稳定剂混合搅拌反应/养护中间覆盖土

取样检测

未达标

达标

(1).主要是对钢铁厂的含铬污泥、粉尘进行处理,处理量为10t。

(2).该项目中主要污染物为铜、镍、铅、锌、铬、镉,主要是针对铬的处理研究。

(3).钢铁厂污泥粉尘情况

2、项目要求

钢铁厂含铬污泥、粉尘处理后达到《危险废弃物填埋污染控制标准》(GB 18598-2001)。

3、重金属博士处理方案

该钢铁厂主要是污泥、粉尘项目,处理都要经过搅拌过程。根据重金属博士的重金属稳定固化法,还要注意到铬的价态是六价,处理过程要先经过氧化还原处理,使其变成三价。根据此特点和危险废弃物的排放要求,遵循技术可行、经济合理的原则,确定处理工艺。其工艺流程图如下:

首先对钢铁厂进行基本情况调查,采用粉尘捕集装置进行收集粉尘飞灰。用重金属专业仪器对钢铁厂粉尘污泥含量进行分析,配制相应的重金属稳化剂。

将粉尘污泥混合投入搅拌机进行混合均匀搅拌,接着与配制好的重金属稳化剂混合,并投入一定比例的混炼用水,搅拌3~5min。。此时注意,铬的价态问题,处理过程需要将六价铬还原成三价铬。因此需要先投入重金属稳化剂A将Cr6+还原成Cr3+ ,再投入稳化剂B。利用重金属稳化剂对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用,降低重金属的生物有效性,使重金属颗粒矿化,失去与

外界反应的条件,从而降低粉尘中的重金属浓度,模仿金属矿形成过程,使重金属颗粒固化板结。

最后经专业仪器分析处理后的钢铁厂污染物的成分含量,对其进行分级。不达标的,返回再次重新处理。达标后,可直接根据需要进行再利用。

五、重金属稳化剂处理效果

1、处理前后对比图:

2、处理前后数据对比

从上表钢铁厂重金属污染物处理前后的对比图,可知重金属博士处理重金属污染工艺效果良好,铬的去除率达到96.5%,达到《危险废弃物填埋污染控制标准》(GB 18598-2001)。

六、经济效益分析

重金属污染类型复杂,具体处理流程以及药剂用量需要根据具体情况来定。补充:

近期有不少客户进行咨询,其他提到了如下3个问题,挺具有代表性的。1、Cr能浸出这么高,为何不直接去提取,还做什么稳定化啊,浪费资源。

答:提不提取主要考虑的是提取成本是否合适。铬不属于贵金属,本身价格比较低,提取需要比较复杂的工艺,需要一定的投入,当投入产出比小时,提取的价值就很小。所以一般铬是不会提取的,主要还是需要在工艺流程中减少污染物的产生以及排放。

2、处理完Cr浸出还有1.1仍有这么高的浸出,担忧啊。

答:是的.铬渣问题一直都存在,该案例中降到1.1后,实际上还是可以进行深度处理,但实际处理中需要考虑其他的因素。一个是因为污染物浓度高、污染物量大,还有就是处理成本高、流程复杂。

3、药剂成本不够便宜

答:我们同样希望能做到在较低成本下,通过简单的方法达到无害化的目的,使得这样大量堆存的铬渣能尽快地得到治理,从而解决污染问题。药剂的成本是可以根据采用的处理方式进行一定的调整的。

(三)罗德岛州土壤修复案例

1、承接单位:盛世环保有限公司

2、项目效益

利用很低的修复成本将废弃土地变为价值约2亿美元的商业住宅用地。

3、项目背景

场地为原钢铁厂、金属制品厂聚集地,后该区域遭废弃长达20余年,汞、铅、砷等重金属和其他污染无法清理,使土地不产生任何经济收入,并成为政府规划负担,影响整个区域经济。该场地位于Seekonk河畔,因为难以避免水污染,被许多专家定义为无法治理;污染严重,面积巨大,许多公司都因为难于控制治理成本和二次污染风险而拒绝承接。

4、解决方案

采用盛世环保分子键合技术原位修复方案,处理后的土壤无需异位。稳定化后的重金属处于一个极端稳定状态,控制了污染物的迁移,因此不会进入水体造成水污染。

分子键合技术能通过原位处理大大的降低了修复的成本并避免了二次污染。

整个项目在一年内完成。每天处理土壤500-2000吨。

5、治理结果

12公顷污染土地被成功修复,达到RIDEM(罗得岛州环保局)签发的住宅用地许可证,已经开始开发建设一个能容下400-500个家庭的高级海滨房地产项目。使一片完全废弃的土地变成了一个包括住宅、办公、餐饮娱乐等多功能的商

业地块。

罗得岛环保署出具了该地块可作为住宅用地的许可证,新英格兰环保部门并将该项目评为“年度最佳重金属污染修复项目”。

(四)大连某工厂铬污染土壤无害化治理案例

1、项目名称

大连某工厂铬污染土壤无害化治理

2、项目介绍

(1)、铬化工企业搬迁地土壤的治理,

(2)、处理量为10吨

(3)、土壤铬污染情况

3、项目要求

处理后需达到《GB 18598-2001 危险废物填埋污染控制标准》。

4、土壤重金属污染处理流程

从取样土壤检测结果,发现本工程中铬污染分布不均,根据样品分析、实验处理结果及各区域土方量比例,提出综合治理方案。

(土壤重金属污染治理流程)

补充:处理过程当中所配置的稳化剂,是重金属博士技术人员根据待处理土壤中污染物质的特性配比材料而成,使其达到最佳处理效果。

五、重金属稳化剂处理效果

大连铬污染土壤处理后可达到《GB 18598-2001 危险废物填埋污染控制标准》

(五)危险废物水泥固化处理技术工程实例

1、废物种类、规模

根据对项目建设区域有关废物进行浸出试验的结果分析,其重金属类废物、残渣类废物等浸出浓度均高于GB18598-2001危险废物填埋污染控制标准的限值。

项目处理规模为8404t/a,废物种类和各项废物处理规模见表1。

表1废物种类和规模

2、治理方案

本项目含重金属类废物在处置废物总量中所占比例较大,考虑部分采用药剂稳定化技术进行处理,不但能大大降低由于使用水泥或石灰而增加的体积,节省大量库容,提高填埋场使用寿命,而且经药剂稳定化处理后的重金属类废物比较容易达到危险废物填埋污染控制标准要求,减少处理后废物二次污染的风险。

(1)重金属废物所需固化剂用量

重金属废物主要来源于工业危险废物,含水率为60%~70%,该种废物物料固化工艺配伍为m(重金属类废物):m(药剂):m(水):m(固化剂)=1:0.01~0.10:0.1~0.3:0.05~0.15。由于工业废物成分非常复杂,固化剂的添加量为20%、药剂为1%较稳妥。固化剂选用32.5号硅酸盐水泥,药剂选用硫脲。

(2)焚烧飞灰及残渣所需固化剂用量

根据经验,飞灰固化剂的添加量可为5%~15%,从安全性考虑,固化剂添加量为15%。由于飞灰中含有部分石灰,只用水泥固化比较黏,搅拌困难。因此,飞灰固化剂选用32.5号硅酸盐水泥和粉煤灰,其中水泥用量占75%,粉煤灰占25%,即m(飞灰):m(水):m(固化剂)=1:0.3:0.15。

综合利用残渣和物化处理残渣主要为中和处理后的废酸、碱渣以及含杂质的废塑料,固化剂量为20%,选用的固化剂为32.5号硅酸盐水泥,该种物料固化工艺配伍为m(残渣):m(水):m(固化剂)=1:0.3:0.2。

3、固化工艺流程和主要设备参数

(1)工艺流程

工艺流程下图。

铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用研究

铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用研究 [摘要]我国是世界铬盐生产大国,每年产生大量的铬渣,铬渣堆放对土壤环境造成严重污染。国家”十二五”规划明确提出了重点地区铬污染土壤的治理目标,铬污染土壤的治理工作正迅速展开。固化/稳定化技术工艺操作简单、处理时间短、固化剂易得,目前在我国70%以上铬污染土壤治理工程中得到应用。本文通过铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用环节的研究探讨,分析总结实施过程中的存在问题,并对该技术的工程应用提出展望。 [关键字]铬污染土壤固化稳定化技术工程应用问题与展望 1铬污染土壤固化/稳定化技术工程应用背景 我国是世界铬盐生产大国,年产量超过60万吨,在其生产过程中产生大量铬渣。铬渣中含有0.3-1.5%可溶性Cr(VI),经降雨和地表水的冲刷,Cr(VI)进入周围土壤和地下水,对环境造成严重污染。国家环境保护”十二五”规划中,将铬渣堆场列为我国土壤重金属污染重点治理对象。 铬在土壤中一般以两种价态存在,Cr(VI)和Cr(III)。Cr(VI)以易溶于水的铬酸根(CrO42-)和重铬酸根(Cr2O72-)存在,在土壤和地下水系统中迁移性很强。Cr(VI)对于细胞具有较强的穿透能力,还有较高的氧化能力,对生物体有较强的毒性和致癌作用。Cr(III)是高等动物必须的微量元素之一,高浓度下也有一定的毒性,在一般地下水环境中不易移动。 铬污染土壤治理有堆肥技术、电动修复技术、生物修复技术、热解还原技术、淋洗技术、固化/稳定化技术[1]。综合这些技术的可靠性、可操作性、治理时间和成本,目前工程中应用最多的是固化/稳定化技术。美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有毒有害废物的最佳技术,1982-2005年间,美国超级基金共对977个场地进行修复或拟修复,其中217个场地修复使用固化/稳定化技术[2]。在我国,固化稳定化技术是工程中常用的修复技术,铬污染土壤治理中应用达70%以上。 2.铬污染土壤固化/稳定化系统设计 2.1铬污染土壤的固化/稳定化系统 铬污染土壤的固化/稳定化包括两个过程:稳定化和固化。稳定化是将六价铬还原为三价铬,降低铬在环境中的迁移性和生物可利用性,从而降低铬污染的危害。固化是将被铬污染的土壤与某种粘合剂混合通过粘合剂固定其中的铬,使铬不再向周围环境迁移。 在铬污染土壤固化/稳定化技术系统设计中,需要综合考虑氧化还原、胶凝固化、吸附三方面因素,铬污染土壤固化稳定化系统设计中常用的药剂有:

土壤固化稳定化技术路线

土壤重金属污染固化/稳定化治理技术 一、基本概念 固化/稳定化土壤修复技术指运用物理或化学的方法将土壤中的有害污染物固定起来,或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态,阻止其在环境中迁移、扩散等过程,从而降低污染物质的毒害程度的修复技术。 固化/稳定化技术与其他修复技术相比,有费用低、修复时间短、可处理多种复合重金属污染、易操作、适用范围较广等优势,因此,美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术。 二、常用的固化/ 稳定化技术系统 目前,常用的固化/ 稳定化技术主要包括以下几种类型:(1)水泥、石灰、粉煤灰等无机材料固化;(2)沥青、聚乙烯等热塑性有机材料和脲甲醛、聚酯等热固性有机材料固化;(3)玻璃化技术;(4)硫酸亚铁、磷酸盐、氢氧化钠、高分子有机物等药剂稳定化。由于技术和费用等方面的原因,以水泥、石灰、粉煤灰等无机材料为添加剂的固化/ 稳定化应用最广泛,占项目数的94%,在项目中使用无机-有机复合添加剂的占项目数的3%。 1、水泥固化 水泥基粘结剂是固化技术普遍使用的材料。在过去的50 年里水泥固定化处理重金属技术被广泛使用。水泥是一种无机胶结材料,经过水化反应后可以生成坚硬的水泥固化体。水泥固化的机理主要是在水泥的水化过程中,重金属可以通过吸附、化学吸收、沉降、离子交换、钝化等多种方式与水泥发生反应,最终以氢氧化物或络合物的形式停留在水泥水化形成的水化硅酸盐胶体表面,同时水泥的加入也为重金属提供了碱性环境,抑制了重金属的渗滤。 水泥的种类很多,包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥等都可以作为废物固化处理的基材,其中最常用的是普通硅酸盐水泥。影响水泥固化的因素很多,为达到满意的固化效果,在固化操作过程中要严格控制水灰比、水泥与废物比、凝固时间、添加剂和固化块的成型条件等工艺参数。如果被处理废物中含有妨碍水合作用的物质,仅用普通水泥处理就存在强度不大、物理化学性能不稳定等问题,需加入适当的添加剂,以吸收有害物质并促进其凝固,并降低有害组分的溶出率。活性氧化铝具有助凝作用,是常用的添加剂,

固化稳定化技术

一、S/S技术介绍 1、原理 固化/稳定化(solidification/stabilization S/S)是将污染土壤与能聚结成固体的黏结剂混合,从而将污染物捕获或固定在固体结构中的技术。这两个术语常结合使用但它们具有不同的含义:固化是在废物中添加固化剂,使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。 稳定化是将污染物转变为低溶解度、低迁移性及低毒性的物质的过程;稳定化不一定改变污染土壤的物理性状。 2、优缺点 优点 a)能快速控制污染物 b)对多重金属污染有明显优势 c)处理费用低 d)工艺过程简单 e)处理周期短 f)固化物能用于其它用途(如:建筑材料)缺点 a)不能有效去除重金属污染物毒 性 b)不能很好去除重金属污染物的 含量 c)土壤被破坏 d)需要大量固化剂 3、特殊金属处理 多价态金属(As、Cr):通常需要使用氧化剂和还原剂进行处理 a)As:固化前先进行氧化处理,从3价转化成5价 b)Cr:固化前进行还原处理,从6价转化成3价 Hg:自然状态下具有挥发性 需进行预处理:采用活性炭吸附或反应形成HgS沉淀 4、常用参数及其作用 二、主要固化/稳定化材料 1、主要S/S材料 a)固化剂:水泥、火山灰、改性粘土、热塑材料 b)稳定化剂:腐殖酸、磷酸盐、石灰、氧化镁、铁盐

c)吸附剂:沸石、粘土、活性炭 d)其他:硫化物、聚硫化物、螯合物、水玻璃、污泥 2、可用作修复材料的副产物和废物 a)有机物:生物质固体物质、粪肥、堆肥、沼渣、造纸污泥、木屑、乙醇生产副产物 b)pH调节剂:石灰、草木灰、粉煤灰、制糖石灰渣、水泥窑石灰窑灰、赤泥、石灰稳定污泥 c)矿物质:铸造砂、钢渣、硫酸污泥、石膏、水处理污泥 三、搅拌混合与工程 1、异位稳定化 a)挖掘污染土壤 b)筛分污染土壤,除去大颗粒物质,减少污染土壤的稳定化量 c)对筛除的大颗粒物质进行清洗 d)对筛下土壤添加(粉末或泥浆添加),并混合均匀 e)养护(28d)和老化 f)检测和处置 四、浸出与评估 1、评估与测试 a)抗压强度 b)渗透系数 c)判断固化/稳定化处理过程成功与否主要是根据被处理过的有毒有害污染物抵抗自然界中可导 致污染物释放的物理及化学过程的能力,通过毒性浸出试验来确定 d)抗环境PH和Eh变化的能力 e)长期环境行为和环境影响(固结剂同污染物的相互作用、碳酸化、硫酸盐和氯化物侵蚀、风化 等) f)微观结构(XRD、SEM、EDX) g)风险评价 2、固化块性能评估 a)UCS:最低值要求,平均值要求; b)渗透系数:最高值要求,平均值要求,如:5x10-6to 1x10-6cm/sec ; c)浸出实验:最高值要求,平均值要求; d)场地概念模型

危险废物稳定化-固化综合处理技术的应用

?72? 兵工-动化 OrdnanceIndustryAutomation 2010.07 29(7) doi:10.39690.issn.1006-1576.2010.07.023 危险废物稳定化/固化综合处理技术的应用 范玉宏1,任志宏1,陈郑字2,陈晓龙1,邓明萌1,黄健1 (1.中国工程物理研究院机械制造工艺研究所,四川绵阳621900; 2.四川化工股份有限公司川化永鑫工程公司,四川成都610301) 摘要:为解决重金属废物和其他非金属危险废物对环境的污染问题,采用水泥固化为主药剂稳定化为辅的综合处理技术对其进行稳定化/固化处理,以达到其最终处置所需要求。首先,经固化和浸出试验确定每批废物实验块的基本配比。然后,将可直接固化的危险废物和回转窑焚烧炉的飞灰,按配比加药剂稳定且用水泥固化。为保证固化块的强度和提高填埋场的服务年限,对基本配比系统按工艺流程采用控制室集中控制,对其计量一投料一搅拌一出料生产过程实现自动控制,而其他设备则采用现场控制。该技术已应用到多个工程中去,取得良好的效果。 关键词:危险废物;稳定化;固化;综合处理技术;工艺流程;集中控制 中图分类号:TP273文献标识码:A ComprehensiveTreatmentTechniquesforHazardous WasteStabilizationand SolidificationApplication FanYuhon91,RenZhihon91,ChenZhengyu2,ChenXiaolon91,DengMingmen91,HuangJianl (1.InstituteofMechanicalManufacturingTechnology,ChinaAcademyofEngineeringPhysics,Mianyang621900,China; 2.ChuanhuaYongxinConstruction,SichuanChemicalIndustryCo.,Ltd.,Chengdu610301,China)Abstract:Tosolvewithheavymetalandnon.metalpollutiontoenvironment.itissuggestedtousecementforsolidificationandchemicalsforstabilizationforfinaldisposal.firstlybasicmixingratioiSobtainedfromsolidificationandinfiltrationexperiments.thenhazardouswasteiSstabilizedandsolidifiedtogetherwithrotarykilnflyashbasedontheoptimalmixingratio.TheoptimumchemicalsmixingratioiSundercentralcontroltoensurethesolidificationstrengththusprolongingtheservicelifeoflandfill,andthewholeprocessincludingmeasure,input,stirringandoutputisautomaticallycontrolledwhileequipmentiscontrolledonsite.Thistreatmentprocesshasbeenputintouseandprovedeffectiveinmanyhazardoustreatmentprojects. Keywords:hazardouswaste;stabilization;solidification;comprehensivetreatmenttechniques;processes;central 0引言 危险废物是指除了放射性以外的具有化学反应性、毒性、易爆性、腐蚀性等能引起或可能引起对人类健康或环境危害的废弃物,危险废物对环境的污染问题引起了世界各国的普遍关注。在危险废物诸多处理手段中,稳定化/固化技术是处理重金属废物和其他非金属危险废物的重要手段,在区域性集中管理系统中占有重要地位…,其目的是使危险废物中的所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来,以便运输、利用和处置12J。 稳定化/固化技术包括:水泥稳定化/固化、石灰稳定化/固化、沥青稳定化/固化、药剂稳定化等。我国对危险废物稳定化/固化处理技术研究与应用起步较晚,国内已有的研究大多是借鉴国外的研究成果,而且多数研究成果在实验室中获得,且只是针对单一危险废物种类,不能完全适用于工程中的危险废物成分的复杂性和多样性。针对我国危险废物种类繁多,且成分复杂,某种危险废物中可能含有几十种污染成分,同时我国各地经济发展水平不均匀,各地危险废物污染情况又很严重。如果采取单一的固化技术难以从整体上解决我国危险废物的污染问题。从国外的研究成果与实际应用来看,水泥基固化与稳定剂将是我国在处置有害固体废弃物的重要选择。因此,综合水泥固化廉价性和药剂稳定化低增容比的优势,采用水泥固化为主药剂稳定化为辅的综合处理技术,既能解决重金属的污染,保证固化块的强度,又因药剂的合理化使用可降低增容比,提高安全填埋场的服务年刚,引。故对水泥固化为主药剂稳定化为辅的综合危险废物稳定化/固化综合处理技术进行研究。 收稿日期:2010-03-10:修同目期:2010—03—26 作者简介:范玉宏(1966一),男,甘肃人,从事城市生活垃圾、危险废弃物处理工艺及其专用设备的研究与开发、工程设计等方面研究。

固化、稳定化在重金属污染场地修复中的应用

固化,稳定化技术在重金属场地污染修复中 的模拟应用 1.技术概述 固化、稳定化急速是指将有害废物固定或密封在惰性固体基质中,以降低污染物流动性的一种处理方法。其中,固化是将废物中的有害成分用惰性材料加以束缚的过程,而稳定化使将废物的有害成分进行化学改性或将其导入某种稳定的晶格结构中的过程,即固化通过采用具有高度结构完整性的整块固体将污染物密封起来以降低其物理有效性,而稳定化则降低了污染物的化学有效性[1]。 代表性固化药剂包括水泥、粉煤灰、石灰、沥青等。以水泥固化为例,其固化机理为: (1)利用水化作用形成的具有高比表面积的C-S-H凝胶吸附污染物; (2)将污染物包裹于水化产物晶格当中; (3)使污染土壤形成结构致密、孔隙率少的固化体,降低污染物迁移;(4)水化产物具有较高pH值,可以有效降低酸沉降对固化体的破坏。 代表性的稳定化药剂包括:Daramend-M、EnviroBlend、EHCM(地下水)、磷酸盐、硫化物药剂等。其稳定化主要机理为: (1)通过氧化还原反应改变污染物形态,降低其毒性,如采用零价铁、 亚硫酸钠、硫化亚铁等还原剂将Cr(VI)还原为Cr(III),或 (2)通过离子交换反应使污染物形成沉淀,降低迁移性,如使用磷酸盐、硫化物药剂处理铅污染土壤。 2.技术应用 2.1工艺流程

图1 施工组织设计图 2.2 主要设备 通过土壤混合装置,对要修复的土壤进行混合。如下图: 图 2 土壤混合装置3.工程模拟 3.1模拟工程概况 规划用地类型:居住用地 占地面积:840亩

主营业务:自行设计、制造、安装的全循环尿素生产样板厂;生产多孔粒状硝酸铵;总氨年生产能力可达到24万吨。 污染物:砷 场地分布平面图如下(图3): 图3 场地分布平面图 将场地分为A-G7个区间,如下表: 区域编号区域围污染程度 A 西北角煤场中度污染区 B 北部煤场中度污染区 重度污染区 C 净化车间、水煤气储罐、前段 压缩工序 D 水处理系统重度污染区 E 造气车间中度污染区 生活污染区 F 汽油库、机加工、变电站、金 属库、油漆库 G 其它区域轻度污染区 3.2 对场地进行调查以及评价 对场地进行初步调查,调查点分布如下(图4):

5固体废物固化稳定化处理

第章固体废物固化稳定化技术 第5章固体废物固化/稳定化处理技术 5.1 固化/稳定化的定义及适用范围 将危险废物变成高度不溶性的稳定的物质,这就是固化/稳定化。 5.1.1固化/稳定化的定义和技术 稳技术 1、固化/稳定化 危险废物固化/稳定化的主要途径是 ①将污染物通过化学转变,引入到某种稳定团体物质的晶格中去; ②通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。 (1)固化(solidification)技术 (lidifi i)技术 在危险废物中添加固化剂,使其转变为非流动型的固态物或形成紧密的固体物。由于产物是结构完整的块状密实固体,可以方便地进行运输。稳定化:将有毒有害污染物转变为低溶解性低迁移性及低毒性的物质的过程 转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。 (2)稳定化一般可分为化学稳定化和物理稳定化,化学稳定化是通过化学反应使有毒物质变成不溶性化合物,使之在稳定的晶格内固定不动;物理稳定化是将污泥或固体物质与种疏松物料(如粉煤灰)混合生成种粗颗粒,有土壤状坚实度的固体,这种固体可与一种疏松物料(如粉煤灰)混合生成一种粗颗粒有土壤状坚实度的固体这种固体可以用运输机械送至处置场。实际操作中,这两种过程是同时发生的。 (3)固定化:具有固化和稳定化作用的过程。 (4)限定化:将有毒化合物固定在固体粒子表面的过程。 (5)包容化:用稳定剂/固化剂凝聚,将有毒物质或危险废物颗粒包容或覆盖的过程。

2.固化用定化技术及比较 常用的固化/稳定化技十主要包括下列几种; 常用的固化/稳定化技十主要包括下列几种 ①水泥固化. ②石灰固化 ③塑性材料固化 ④有机聚合物固化 ⑤自胶结固化 ⑥熔融固化(玻璃固化)和陶瓷固化 ⑦化学稳定化 己用于处理多种固体废物包括金属表面加工废物 己用于处理多种固体废物,包括金属表面加工废物、电镀及铅冶炼酸性废物、尾矿、废水处理污泥、焚烧飞灰、食品生产污泥和烟道气处理污泥等。实践资料表明,自胶食品生产污泥和烟道气处理污泥等实践资料表明 结法更适用于处理无机废物,尤其是那些含阳离子的废物.有机废物及无机阴离子废物则更适宜用无机物包容法物有机废物及无机阴离子废物则更适宜用无机物包容法处理.

土壤固化稳定化技术路线

土壤重金属污染固化/ 稳定化治理技术 一、基本概念固化/稳定化土壤修复技术指运用物理或化学的方法将土壤中的有害污染物固定起来,或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态,阻止其在环境中迁移、扩散等过程,从而降低污染物质的毒害程度的修复技术。 固化/稳定化技术与其他修复技术相比,有费用低、修复时间短、可处理多种复合重金属污染、易操作、适用范围较广等优势,因此,美国环保署将固化/ 稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术。 二、常用的固化/ 稳定化技术系统 目前,常用的固化/ 稳定化技术主要包括以下几种类型:(1)水泥、石灰、粉煤灰等无机材料固化;(2)沥青、聚乙烯等热塑性有机材料和脲甲醛、聚酯等热固性有机材料固化;(3)玻璃化技术;(4)硫酸亚铁、磷酸盐、氢氧化钠、高分子有机物等药剂稳定化。由于技术和费用等方面的原因,以水泥、石灰、粉煤灰等无机材料为添加剂的固化/ 稳定化应用最广泛,占项目数的94%,在项目中使用无机-有机复合添加剂的占项目数的3%。 1、水泥固化 水泥基粘结剂是固化技术普遍使用的材料。在过去的50 年里水泥固定化处理重金属技术被广泛使用。水泥是一种无机胶结材料,经过水化反应后可以生成坚硬的水泥固化体。水泥固化的机理主要是在水泥的水化过程中,重金属可以通过吸附、化学吸收、沉降、离子交换、钝化等多种方式与水泥发生反应,最终以氢氧化物或络合物的形式停留在水泥水化形成的水化硅酸盐胶体表面,同时水泥的加入也为重金属提供了碱性环境,抑制了重金属的渗滤。 水泥的种类很多,包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥等都可以作为废物固化处理的基材,其中最常用的是普通硅酸盐水泥。影响水泥固化的因素很多,为达到满意的固化效果,在固化操作过程中要严格控制水灰比、水泥与废物比、凝固时间、添加剂和固化块的成型条件等工艺参数。如果被处理废物中含有妨碍水合作用的物质,仅用普通水泥处理就存在强度不大、物理化学性能不稳定等问题,需加入适当的添加剂,以吸收有害物质并促进其凝固,并降低有害组分的溶出率。活性氧化铝具有助凝作用,是常用的添加剂,将其加入普通水泥,在高温下可以促进水泥迅速凝结生成针状结晶,这种结晶能够防止重金属的溶出。对含

稳定化固化技术参数

稳定化/固化技术参数 固化处理后的固化体能否满足浸出毒性限制要求的关键是所采用的固化剂、药剂种类和被处理的废物与固化剂、药剂和水之间的配比。随被处理的废物种类、成分(如:pH、水分、重金属含量、化合物形态等)的不同,其配方也不同。因此,其所需处理的优化配比参数需要在实际运行中通过实验室工艺实验和实际操作摸索取得。 本项目可行性研究报告中,根据对服务范围内危险废物产生情况调研数据并参照同类填埋项目实际运行经验,确定稳定固化预处理规模按15000t/a设计。根据物料调研资料,其中绝大部分需预处理的物料为焚烧处置残渣和含重金属类污泥,此类物料占总预处理物料暂按90%计即13500 t/a,在固化处理中需要加水,固化处理物料比配比按废料:水泥:药剂:水比例为1:(0.2~0.3):(0.02~0.1):0.2计。对于焚烧飞灰可添加适量粉煤灰以加强固化效果。参考国内同类项目的经验,焚烧飞灰固化药剂比例参数为:焚烧飞灰:药剂:水:固废剂=1:(0.01~0.05):(0.1~0.3):(0.05~0.25)。按此计算,本项目固化系统需水泥等辅助材料使用量见表3.5-2。 表3.5-2 稳定化/固化系统辅助材料用量预测一览表 在实际运行中,不同性质的废物,在混合搅拌装置内加入不同的配比物质,并由试验确定最佳搅拌时间进行操作,以达到最佳的预处理目的。药剂、水泥或水的具体投加量应根据试验结果来确定。对来源固定或零散的物料均通过工艺试验室工作取得可靠物料配比和运行数据后,投入生产实践。由于危废的种类繁多、成分复杂、有害物含量变化幅度大,需要进行分析、试验来确定每一批废物的处理工艺和配方,并根据配方确定药剂品种及用量。

固化、稳定化在重金属污染场地修复中的应用

固化、稳定化在重金属污染场地修复中的应用

————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:

固化,稳定化技术在重金属场地污染修复中 的模拟应用 1.技术概述 固化、稳定化急速是指将有害废物固定或密封在惰性固体基质中,以降低污染物流动性的一种处理方法。其中,固化是将废物中的有害成分用惰性材料加以束缚的过程,而稳定化使将废物的有害成分进行化学改性或将其导入某种稳 定的晶格结构中的过程,即固化通过采用具有高度结构完整性的整块固体将污 染物密封起来以降低其物理有效性,而稳定化则降低了污染物的化学有效性[1]。 代表性固化药剂包括水泥、粉煤灰、石灰、沥青等。以水泥固化为例,其固化机理为: (1)利用水化作用形成的具有高比表面积的C-S-H凝胶吸附污染物; (2)将污染物包裹于水化产物晶格当中; (3)使污染土壤形成结构致密、孔隙率少的固化体,降低污染物迁移;(4)水化产物具有较高pH值,可以有效降低酸沉降对固化体的破坏。 代表性的稳定化药剂包括:Daramend-M、EnviroBlend、EHCM(地下水)、磷酸盐、硫化物药剂等。其稳定化主要机理为: (1)通过氧化还原反应改变污染物形态,降低其毒性,如采用零价铁、 亚硫酸钠、硫化亚铁等还原剂将Cr(VI)还原为Cr(III),或 (2)通过离子交换反应使污染物形成沉淀,降低迁移性,如使用磷酸盐、硫化物药剂处理铅污染土壤。 2.技术应用 2.1工艺流程

图1 施工组织设计图 2.2 主要设备 通过土壤混合装置,对要修复的土壤进行混合。如下图: 图2土壤混合装置3.工程模拟 3.1模拟工程概况 规划用地类型:居住用地 占地面积:840亩

土壤固化法-汇总

土壤固化法 1 定性语或定性叙述,包括应用对象 1.1定性叙述 土壤重金属固化是向土壤中加入固化剂,调节和改变土壤的理化性质,通过沉淀作用、吸附作用、配位作用、有机络合和氧化还原作用等改变重金属在土壤中的赋存形态和化学形态,降低其迁移性、浸出毒性和生物有效性,达到修复受污染载体的目的,从而减少由于雨水淋溶或渗滤对动植物造成危害(Environment Agency,2004)。同时美国环境保护署(EPA)也指出,固定化技术是将污染物囊封入惰性基材中,或在污染物外面加上低渗透性材料,通过减少污染物暴露的淋滤面积达到限制污染物迁移的目的(Mary,1990)。蒋建国等也指出(2012)是指将污染物包裹起来,使之呈颗粒状或大块状存在,进而使污染物处于相对稳定的状态。在通常情况下,它主要是将污染土壤转化成固态形式,也就是将污染物封装在结构完整的固态物质中的过程。根据EPA的定义,固化和稳定化具有不同的含义。固化技术中污染土壤与黏结剂之间可以不发生化学反应,只是机械地将污染物固封在结构完整的固态产物(固化体)中,隔离污染土壤与外界环境的联系,从而达到控制污染物迁移的目的;稳定化是指将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式来实现其无害化,降低对生态系统危害性的风险。固化产物可以方便地进行运输,而无需任何辅助容器;而稳定化不一定改变污染土壤的物理性状(Mary,1990)。 1.1应用对象 固化修复是污染土壤治理过程中一种非常有效的方法,该技术能在原位固化重金属,不但大大减轻土壤重金属污染,而且其产物还可用于建筑、铺路等,从而大大降低成本。但固化方法并不是一个永久性的措施,只是改变了重金属在土壤中的存在形态,仍持留在土壤中,同时它需要大量的固化剂,还容易破坏土壤,如土壤中必需的营养元素也发生沉淀,导致微量元素缺乏,使土壤不能恢复其原始状态,一般不适宜于进一步的利用。因此,只适用于重金属污染严重但面积较小的污染土壤修复,尤其是对于重污染土壤填埋前的预处理,固化法作为一种关键方法得以广泛应用(炳睿,2012)。 2使用目的、适用围或条件 2.1使用目的 通过外源添加固化剂,改变重金属在土壤中的赋存形态和化学形态,降低其迁移性、浸出毒性和生物有效性。一方面较少植物对重金属的吸收积累,限制重金属通过食物链进入人体,危害人体

重金属污染土壤异位稳定化、固化工程设计

重金属污染土壤异位稳定化、固化工程设计浅析摘要:重金属污染土壤修复是近来我国环境研究和治理的热点,本文在分析重金属污染场地形成原因及简要介绍土壤修复技术的基础上,着重对利用挖掘及稳定化/固化技术进行土壤异位修复的工作流程及注意事项进行了探讨。 2005年4月至2013年12月,我国针对除港澳台外的陆地国土进行了首次全国土壤污染状况调查,根据环保部、国土部2014年4月17日发布的《全国土壤污染状况调查公报》,“全国土壤污染超标率达16.1%”,土壤污染状况十分严重。近年来,由于重金属污染场地直接或间接导致的中毒事件屡见不鲜,严重影响了居民的身心健康及社会的平稳发展。我国首个“十二五”国家规划《重金属污染综合防治“十二五”规划》在浓度控制的基础上首提总量控制目标,要求“重点区域重点重金属污染物排放量比2007年减少15%,非重点区域重点重金属污染物排放量不超过2007年水平”。此外,《土壤污染防治行动计划》(“土壤十条”)及《土壤环境质量标准》等一系列政策、标准的制订使得重金属污染土壤的治理形势更加严峻。 1 前言 重金属污染场地是指对潜在污染场地进行调查和风险评估后,确认污染危害超过人体健康或生态环境可接受风险水平的场地。判定土壤污染程度的主要依据是《场地环境调查技术导则》(HJ 25.1-2014)及《污染场地风险评估技术导则》(HJ 25.3-2014)。 重金属污染场地形成的原因有许多,最常见的是以下三种:①由

于管理不当及生产工艺的落后,工矿企业向大气中排放了大量吸附着不同种类重金属的工业粉尘,粉尘因重力尘降或是在雨雪霜雾等的作用下降到地面,造成土壤污染;②含重金属工业废渣的堆积。由于历史原因,早期的废渣堆场大都选址于低洼的坑塘,未采取任何防雨、防渗、防尘等污染控制措施,废渣中所含的Pb、Cd、As、Hg等重金属污染物在雨水的浸淋作用下逐渐溶出并随地表径流逐渐扩散,对周边的土壤造成污染;③含重金属工业废水的排放。废水流经陆地或水域时,造成土壤或河流湖泊底泥的重金属污染。 2 土壤修复技术 重金属污染是一个从“污染源→暴露途径→受体”的过程,土壤修复技术包括对污染源进行处理的修复技术和对暴露途径进行阻断的工程技术方法。修复技术按处置地点的不同可分为原位修复技术和异位修复技术。原位修复技术又可分为原位处理技术和原位控制技术,异位修复技术可分为挖掘和异位处理处置技术。 稳定化/固化技术作为异位处理处置技术的一种,具有治理时间短,适用范围广的优势,该方法被美国EPA称为处理有害有毒废物的最佳方法[1]。一般而言,当污染场地需要再利用,治理时间紧迫,土壤污染严重时,常采用挖掘与稳定化/固化的组合异位修复方法。 3 土壤挖掘及稳定化/固化 3.1 准备工作 在对重金属污染场地进行挖掘前,需先进行以下准备工作: (1)场地清表。为便于施工机械进场,需对严重影响工程实施

土壤重金属固定与稳定化

土壤重金属固定与稳定化 土壤是独立的、复杂的、能生长植物的疏松地球表层,是连接各环境要素的基本枢纽,也是结合无机界和生物界的中心环节。土壤可以看成一个独立的历史自然体,有着自己的生成发展过程,能在物质和能量的导入和输出过程中体现一个有机体的功能。土壤是一个复杂的系统,其物质组成和结构的复杂性,使得土壤有机体中的物质和能量迁移转化过程富有物理、物理化学和生物学等方面的复杂反应。土壤因为能生长植物和提供建筑设施的基本平台使它成为了人类赖以生存的物质基础,因此,“土壤是世代相传的,人类所不能出让的生存条件和再生产条件”一一马克思《资本论》,第三卷,1061页(严健汉,詹重慈,1985)[1]。土壤在承载着人类社会进步的同时也在承载着人类生存活动中带来的巨大扰动。在扰动过程中,一些改变或破坏土壤机体功能的物质进入土壤,当超过一定容量时,则形成土壤污染。随着工农业的迅速发展,各种外源污染物通过不同途径逐渐进入土壤,使土壤最终成为大量污染物的“汇”,土壤中污染物来源广泛,主要类型包括有机污染物和无机污染物两类。有机污染物主要指石油烃污染物、有机农药和一些持久性有机污染物等;而无机类污染物主要以重金属污染物为主,同时,一些富营养废弃物、放射性核素和致病生物等也能造成土壤污染。近年来,受污染土壤面积增加的趋势日益明显,据粗略统计,在过去的五十年里,排放到全球环境中的福达2.2万吨,铜93.9万吨,铅78.3万吨,锌135万吨,其中有相当部分进入土壤,致使世界各国土壤受到不同程度的重金属污染(王新,周启星2004)[2]。目前,中国受有机污染物(农药、石油烃和PAHs)污染农田达3600万公顷,其中受农药污染的面积约1300-1600万公顷;受重金属污染的耕地多达2000万公顷,每年重金属污染的粮食多达1000万吨,江西某县多达44%的耕地受到污染,形成670公顷的“镉米”区(周启星,宋玉芳,2004)[3]。1977年美国调查了50个废物堆放场,其中43个堆放场重金属污染了附近的土壤和地下水(Rod,1995; Thoraton, 1996)[4]。另外,污水灌溉和污泥土地施用等农作实践也农田造成了大面积的污染,如沈阳张士灌区用污水灌溉20多年后,污染耕地2500多hm2,稻田含镉5-7 mg}kg 1,造成了严重的镉污染;天津近郊因污水灌溉导致2.3万hm2农田受到污染;广州近郊因为污水灌溉而污染农田2700 hm2,因施用含污染物的底泥造成1333 hm2的土壤被污染,污染面积占郊区耕地面积的46%;90年代中期对北京某污灌区进行的抽样调查表明,大约60%的土壤和36%的糙米存在重金属污染问题(仲维科等,2001)[5]。 重金属污染作为土壤污染的重要类型之一,己逐渐成为普遍现象。由于土壤重金属污染具有长期性、隐蔽性和不可逆性等特点,进入土壤中的重金属能进入食物链并在生物体内累积放大,使其对人类和其它生物产生极大的危害,也使土壤重金属污染逐渐成为人们关注的热点。 1、土壤健康及其动力学 近年来日益重视的土壤环境安全研究,暗示了土壤在发挥其生产力本质的同时,也在承受着功能上被破坏的风险。与此同时,人们对农业的理解己经发生了变化,作为农业活动的主要载体,土壤不仅仅是一个单独的操作系统,它是复杂生态系统的重要组成部分。对土壤的研究也己不能停留在一个简单意义上的承载和生产了,把土壤看作一个有机的生命体,从健康学的角度进行研究显得尤为重要。 2.1土壤健康的概念

重金属稳定化

目前常用的污染场地修复技术主要包括挖掘、稳定/固化、化学淋洗、气提、热处理、生物修复等。 固化技术通过把污染物囊封入惰性基材中,或在污染物外面加上低渗透性材料,来减少污染物暴露的淋滤面积以达到限制污染物迁移的目的。 稳定化技术是从改变污染物的有效性出发,将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式。 稳定/固定化技术包括:水泥固化、石灰火山灰固化、塑性材料包容固化、玻璃化技术、药剂稳定化。 药剂稳定化技术(化学钝化修复) 基于以降低风险为目的,通过向土壤中加入稳定化剂,以调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质,使其产生吸附、络合、沉淀、离子交换和氧化还原等一系列反应,降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性,从而减少重金属元素对动植物的毒性。优点:投入低、修复快速、操作简单等特点,对大面积中低度土壤污染的修复具有较好的优越性,能更好地满足当前我国治理土壤中重金属污染以保障农产品安全生产的迫切需求。 化学药剂可分为无机药剂和有机药剂。根据废物中所含的重金属种类,可以采用的稳定化药剂有石膏、氢氧化钠、硫酸亚铁、硫化钠、氯化铁和高分子有机稳定剂等。 用于修复重金属污染土壤的磷稳定剂较多,既有水溶性的磷酸二氢钾、磷酸二氢钙及三元过磷酸钙、磷酸氢二铵、磷酸氢二钠、磷酸等,也有难溶于水的羟基磷灰石、磷矿石等。磷酸盐能极大地降低有效态Pb浓度,使其残渣态增加11%~55%。目前,含磷物质修复重金属污染土壤主要集中在Pb的钝化上,经磷酸盐诱导后,土壤中各种形态的铅将转化为更加稳定的磷酸铅,从而减少了土壤中的铅向植物地上部分转运,降低铅的生物可利用性。含磷物质不仅对铅有很好的修复固定效果,对与之共存的其他金属如镉、铜和锌等也有一定的稳定化效果。 重金属的生物可利用性与其化学形态、颗粒大小、微区环境等密切相关。土壤中重金属不同形态的生物可利用性大小为:水溶态>可交换态>碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>有机物及硫化物结合态>残渣态。通过稳定剂调剂重金属从生物可利用性较大的形态向生物可利用性较小的形态转化,以降低重金属对植物

国内土壤重金属治理固化稳定化技术-稳定剂状况调查

国内土壤重金属治理固化/稳定化技术-稳定剂状况调查

经过初步统计,目前国内拥有土壤稳定剂核心技术(包括专利)的公司有盛世环保有限公司、北京建工环境修复有限责任公司、北京腾骧时代科技有限公司和湖南永清集团共计4家公司。目前规模比较大的北京高能时代、中科院南京土壤研究所暂无专利技术。 相关产品公司咨询均声称自己拥有成品产品,有合作意向。产品技术参数、治理成本与工程案例情况不肯透漏。

关于重金属治理固化稳定化、淋洗技术专利情况

附录:土壤修复专利目录 1 01132273.X 降低燃煤锅炉烟气中有毒重金属污染物排放的方法 2 03129922.9 抗氧化、抗衰老、抗重金属污染的保健食品复方生物丝 3 00111287.2 农作物防重金属、农药污染排毒剂及制备方法 4 01113882.3 水溶态交换态重金属污染土壤清洗方法及其专用装置 5 200710053425.9 一种重金属污染土壤的修复方法 6 200710132243.0 一种铅镉抗性细菌及其用于土壤重金属污染的植物修复方法 7 200710132244.5 一种铜活化细菌及其用于土壤重金属污染的植物修复方法 8 200710047890.1 聚天冬氨酸在修复重金属污染土壤中的应用 9 200710053500.1 一种去除水果、蔬菜表面重金属污染的清洗剂 10 200710047489.8 植物-微生物联合定向修复重金属污染土壤的方法

11 200710191355.3 树脂基纳米水合氧化铁深度净化重金属微污染水体的方法 12 200710150793.5 双子叶杂草修复城市生活垃圾堆肥中重金属污染的方法 13 200710172690.9 土壤重金属污染定量化检测系统及检测方法 14 200710059931.9 一种生活垃圾堆肥粒径分筛控制重金属污染的方法 15 200810019400.1 修复重金属铜污染土壤的淋洗剂及方法 16 200710010441.X 重金属污染土壤淋洗实验装置及其方法 17 200810035556.9 以苔藓过氧化氢酶作为标志物的大气重金属污染预警方法 18 200410015561.5 重金属污染农用地的植物修复方法 19 200410055581.5 芦竹(Arundodonaxlinn)植物修复湿地重金属污染技术 20 200410027833.3 一种土壤重金属污染的植物修复方法 21 200510002116.X 重金属污染土壤原位修复剂

相关主题
文本预览
相关文档 最新文档