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
单
位
数
量
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 [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，
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
土壤固化剂的研究现状和前景展望 引言 土壤稳定(固化)技术从20世纪40年代开始蓬勃发展，至今已经形成一门综合性的交叉学科。它涉及建筑基础、公路建设、堤坝工事、井下作业、石油开采、垃圾填埋、防尘固沙等多种领域，包括机械方法、物理作用、土工织物、化学胶结等多种手段，综合了力学、结构理论、胶体化学、表面化学等众多理论，它的处理对象也扩充到砂土、淤泥、工业污水、生活垃圾等多种固体、半固体，处理的目的也不仅仅是单一的加固，还包括增加渗透性、提高抗冻能力、防止污染物质泄漏等诸多方面。在这里仅以化学加固为重点，对土壤固化剂的现状做一个阐述。 土壤固化剂是在常温下能够直接胶结土体中土壤颗粒表面或能够与粘土矿物反应生成胶凝物质的土壤硬化剂。国际上，欧洲建筑业最先提出土力学理论：日本由于地理因素限制，对土壤固化剂的研究投入很大，成果较多；美国和加拿大在利用土壤固化技术建设道路上有很多成功的例子；还有像德国、澳大利亚、南非等国也处在研究的前列。国内以国家“七五”项目为牵头，虽然起步较晚，但是掀起了一阵研究高潮，研制了多种固化剂，并且部分成果已经从实验室走到了应用第一线，对国家建设做出了贡献。但是土壤本身的反应活性很低，再加上道路施工对土壤固化剂的要求较高(不仅要在成本上有较大幅度降低，而且希望强度要高、防水抗冻性能要好、施工方式简单、道路保养费用降低等)．到目前为止，国际国内的各种固化剂都有各自的缺点．在实际应用上国内还处在起步阶段，而研究工作现在也处于低潮。正是由于上述因素，有必要对国际国内的土壤固化剂做一个小结，希望可以从中找出发展的方向。 1四类土壤固化剂 从固化剂发展的过程以及固结机理来看，现有的固化剂大体可以分成四大类。 1．1石灰水泥类固化剂 石灰和水泥在建筑施工上的广泛应用使得它们自然成为固化土壤的首选。利用石灰改良土壤可以追溯到很久以前，以石灰、粉煤灰为固化原料的二灰土经常作为道路施工的基层材料。石灰、粉煤灰和水泥固化土壤的机理类似．包括结合土壤中的水分、形成胶凝成分来胶结土壤．堵塞土壤的毛细结构，从而形成强度和稳定性。缺点是固化土壤的早期强度不高；由于固化剂加入量较大，形成胶凝的过程会产生较大的形变，固化土容易干缩，形成裂缝，破坏结构，影响水稳定性；而且这类固化剂的固化效果依赖于土壤的颗粒度和含水量．在施工上存在着限制。一直以来，许多研究者致力于通过添加辅助成分来提高这类固化剂的性能。例如，在此类固化剂中添加无机盐类，促进钙钒石的生成．可以有效减少形变量，并且增加早强性，从而给这一类固化剂带来新的活力。 1．2矿渣硅酸盐类固化剂 这一类固化剂的元素组成与土壤较为接近．主要是活性硅氧化物、铝氧化物等，与水泥相区别。它利用活性激发成分促进固化剂水化和产生胶结土壤颗粒的胶凝物质，并且在一定程度上激发土壤颗粒本身的活性，在固化剂和土壤颗粒之间进一步形成有效的作用力，并且保留部分活性成分．在较长的时间内稳定地增
?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。
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
本技术涉及一种液体土壤固化剂，包括硫酸26份，水玻璃820份，无水乙醇615份，羟甲基纤维素28份，氟硅酸钠39份，磺化油24份，聚丙烯酰胺1030份，水4060份。本技术能够明显提高土壤固化能力，固化效果好，提高土壤固化后的抗压强度，使铺设的路面不易出现裂痕，且易于施工，成本低，收效快，安全无污染。 权利要求书 1.一种液体土壤固化剂，其特征在于其包括硫酸2-6份，水玻璃8-20份，无水乙醇6-15份，羟甲基纤维素2-8份，氟硅酸钠3-9份，磺化油2-4份，聚丙烯酰胺10-30份，水40-60份。 2.如权利要求1所述的液体土壤固化剂，其特征在于其包括硫酸3-5份，水玻璃10-16份，无水乙醇8-10份，羟甲基纤维素4-6份，氟硅酸钠5-8份，磺化油3-4份，聚丙烯酰胺15-24份，水45-55份。 3.如权利要求1所述的液体土壤固化剂，其特征在于其包括硫酸4份，水玻璃12份，无水乙醇8份，羟甲基纤维素5份，氟硅酸钠7份，磺化油4份，聚丙烯酰胺20份，水50份。 技术说明书 一种液体土壤固化剂 技术领域 本技术涉及建材领域，尤其是涉及一种液体土壤固化剂。
背景技术 土壤固化剂实际上是用外掺剂对土体进行物理化学处理，来改变土壤的组成，改变土体的工程性质，从而达到提高土质强度、改善土质压实性的目的。20世纪初，一些经济发达的国家由于兴建道路、港口等工程的需要，采用石灰、水泥对土壤改造，建设初期取得了较好的效果，但是在长期土壤固化的工程中，人们逐步认识到，单纯采用传统石灰、水泥等土壤固化材料，存在着明显不足，如在常年干旱地区，铺设的路面因长期呈干燥状态容易出现裂痕，而采用现有的土壤固化剂无法解决此类问题。 目前我国正在进行大规模的工程建设，在工程建设中，因自然资源有限，现有的砂石材料已经远远不能满足日益增长的工程建设需要，同时，砂石的开采也会造成严重的自然环境破坏，使社会生存环境质量下降。在工程建设中，如果能充分有效利用价格低廉、来源广泛的土壤作为工程材料，则可以在保证工程建设的同时，有效节约砂石的用量，降低工程成本，同时减少对自然资源的破坏，保护生态环境，提高社会生存质量。 技术内容 本技术的目的在于提供一种液体土壤固化剂，能够明显提高土壤固化能力，固化效果好，提高土壤固化后的抗压强度，使铺设的路面不易出现裂痕，且易于施工，成本低，收效快。 本技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。 依据本技术提出的一种液体土壤固化剂，其包括硫酸2-6份，水玻璃8-20份，无水乙醇6-15份，羟甲基纤维素2-8份，氟硅酸钠3-9份，磺化油2-4份，聚丙烯酰胺10-30份，水40-60份。 本技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的一种液体土壤固化剂的制备方法，其包括硫酸3-5份，水玻璃10-16份，无水乙醇8-10份，羟甲基纤维素4-6份，氟硅酸钠5-8份，磺化油3-4份，聚丙烯酰胺15-24份，水45-55份。 前述的一种液体土壤固化剂的使用方法，其包括硫酸4份，水玻璃12份，无水乙醇8份，羟甲
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）：
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 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
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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
F12-04 《超力》固化土 施工应用技术规程
中国城建五局有限责任公司 市政工程部 2012年11月9日 固化土施工应用技术规程 《固结灵》土壤固化剂是中国城建五局有限责任公司自主研究开发的系列产品。是根据我公司在长期应用土壤固化剂的工程实践中所遇到的问题和解决的措施而研究的高效、无害，无毒无污染的土壤固化剂。为了规范施工应用，特制定本规程。 一，术语
1.1，土壤固化剂：是一类能够在常温条件下，与土壤颗粒发生作用， 从而改善和提高土体性能的土工外加剂。 按照行业标准《土壤固化剂》CJ/T 3073,土壤固化剂分为液粉状土壤固化剂和粉状土壤固化剂。 1.2，固化土混合料：是由适量土壤固化剂与土按比例配合，在最佳 含水量下拌和均匀而成的混合料。 1.3，固化土：是由固化土混合料经过压实并达到一定密实度的土体。 1.4，固化土的凝结时间：固化土混合料在拌合后可能停放或工作的 时间，而其固化土体的抗压强度损失不大于10%。 1.5，固化土体积安定性：固化土体试件经65℃饱和蒸汽养护24小 时，并在蒸煮箱内自然冷却后，试件表面不得出现裂缝。 二，基本规定 2.1，固化土具有强度高、水稳性好、低渗透的特点，因而可用于固 化道路路基、建筑地基、堤防施工加固、湖塘底层防渗固结、垃圾填埋场、磷石膏堆场、矿粉堆场、水土保持、岩坡种植以及其他工程中不良土壤的改性等。 2.2，固化土工程的确定必须经过可行性评估 2.2.1，工程土质的调查与试验，了解工程地质勘探资料，查明表层、 深层土的性质，并分层钻取土样，每样30-50kg。工程土样送实验室进行土性试验并试配固化土进行力学性能测定， 2.2.2，工程性质和技术要求，了解工程对固化土体的质量要求，适 用标准，和该部分设计图纸，
本技术涉及一种土壤固化剂，包括粉煤灰48份，磷石膏26份，硫酸钙须晶12份，水泥15份，水玻璃6份，三乙醇胺3份，聚丙烯酰胺18份。本技术能够有效对废弃土、渣土、建筑垃圾土进行改性，使这些土壤能够作为筑路材料从新被利用，不仅节约资源，保护环境，而且成本低，节约了运输的费用，能够使土壤固化，提高土壤凝固时间及抗压强度，从而使工期缩短，效率提高。 权利要求书 1.一种土壤固化剂，其特征在于其包括粉煤灰40-60份，磷石膏20-35份，硫酸钙须晶12-18份，水泥10-15份，水玻璃3-6份，三乙醇胺2-4份，聚丙烯酰胺10-30份。 2.如权利要求1所述的土壤固化剂，其特征在于其包括粉煤灰48份，磷石膏26份，硫酸钙须晶12份，水泥15份，水玻璃6份，三乙醇胺3份，聚丙烯酰胺18份。 3.如权利要求1所述的土壤固化剂，其特征在于其包括粉煤灰55份，磷石膏32份，硫酸钙须晶16份，水泥12份，水玻璃4份，三乙醇胺3份，聚丙烯酰胺27份。 技术说明书 一种土壤固化剂 技术领域 本技术涉及建材领域，尤其是涉及一种土壤固化剂。
背景技术 目前我国正在进行大规模的工程建设，在工程建设中，因自然资源有限，现有的砂石材料已经远远不能满足日益增长的工程建设需要，同时，砂石的开采也会造成严重的自然环境破坏，使社会生存环境质量下降。在工程建设中，如果能充分有效利用价格低廉、来源广泛的土壤作为工程材料，则可以在保证工程建设的同时，有效节约砂石的用量，降低工程成本，同时减少对自然资源的破坏，保护生态环境，提高社会生存质量。 土壤固化剂是一种可以快速并显著改变土壤物理化学性能、使土壤具有工程特性的一种工程材料。土壤固化剂加固土采用就地取材的土壤作为主要建筑材料，可以利用废弃的土壤、渣土、建筑垃圾等作为主要骨料，加入一定的土壤固化剂，改变废弃土壤、渣土、建筑垃圾的理化性质，使其能够作为建筑材料重新被利用。其开采加工起来较为容易，无需长途运输，节省了运输费用，而且，节约资源，保护环境。因此，采用土壤固化剂加固土壤技术在技术和经济上都有重要意义。 技术内容 本技术的目的在于提供一种土壤固化剂，能够有效对废弃土、渣土、建筑垃圾土进行改性，使这些土壤能够作为筑路材料从新被利用，不仅节约资源，保护环境，而且成本低，节约了运输的费用，能够使土壤固化，提高土壤的抗压强度。 本技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。 依据本技术提出的一种土壤固化剂，其包括粉煤灰40-60份，磷石膏20-35 份，硫酸钙须晶12-18份，水泥10-15份，水玻璃3-6份，三乙醇胺2-4份，聚丙烯酰胺10-30份。 本技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。 前述的一种土壤固化剂的制备方法，其中，包括粉煤灰48份，磷石膏26 份，硫酸钙须晶12份，水泥15份，水玻璃6份，三乙醇胺3份，聚丙烯酰胺 18份。
2.4.8固化土施工 Ⅰ固化剂类路基处理原材料的选择与技术要求 1）土壤固化剂 （1）土壤固化剂采用电离子溶液类固化剂，宜采用经过天津市市政公路行业管理办公室与天津市市政公路行业协会审查认定，可以在天津市市政公路工程中应用的固化剂产品。固化剂浓缩液掺入计量建议值为0.014%，掺入剂量变化范围取为0.012～0.018%，可根据试验进行确定。 （2）土壤固化剂的技术性能指标应符合现行行业标准《土壤固化剂》CJ/T 3073-1998 的规定，其技术要求如下（具体试验方法见《土壤固化剂》CJ/T 3073-1998 及相关规范要求： ①固体容量 溶液的固体含量不得大于3%，不得有沉淀或絮状现象。 ②凝结时间 固化剂掺入土中，在最佳含水量状态下施工作业，其初凝时间应大于4h。即用固化土混合料停放4h，制试件，抗压强度损失不大于10% ③安定性 养护1天的固化土试件经65oC蒸养24h后，在蒸煮箱中自然冷却，试件表面不得裂纹。 ④无侧限抗压强度及水稳定性 按本规程3.1中要求在实验室配置混合料，按照JTJ057试验方法制成试件，抗压强度不得低于下表中要求。 固定类混合料的强度及压实度标准表2.1 2）石灰 （1）石灰应采用消石灰或生石灰粉；消石灰中不得含有未消解的生石灰颗粒：
石灰等级应在三级以上。 （2）如采用生石灰，钙质生石灰中有效钙加氧化镁含量应大于70%；如采用消石灰，钙质消石灰中有效钙氧化镁含量应大于55%。 （3）石灰剂量=石灰质量/干土质量，生石灰块应在使用前7~10天充分消解。消解的石灰应保持一定的湿度，不得产生扬尘，也不可过湿成团。消石灰宜过孔径10mm的筛，并尽快使用。 3）水泥 （1）水泥应符合国家技术标准的要求，宜采用42.5MPa的普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或火山质硅酸盐水泥。 （2）终凝时间应小于10小时、大于6小时，不可使用早强水泥。 4）土 （1）应选用塑性指数12~26的土质，不能使用液限大于50%、塑性指数大于26的粘质土、以及淤泥、沼泽土、含草皮土、生活垃圾和腐殖质土。 （2）细粒土应尽可能粉碎，粒径不得大于15mm。 （3）禁止使用沼泽土、泥炭及淤泥、含有树根、树桩、易腐朽物质或有机质含量大于5%、氯盐含量大于3%、碳酸盐含量大于0.8%的土。 5）水 （1）应采用饮用水或PH值大于或等于6的水。 Ⅱ路基处理混合料组成与配合比设计要求 1）路基处理层共分二层，各层混合料应按下列比例进行配置： （1）下层采用20cm土壤固化剂固化生石灰，石灰占干土重量为5%。 （2）上层采用20cm土壤固化剂固化水泥石灰土，水泥占干土重量为2%，石灰土占干土重量为3%。 2）应通过击实实验确定各层混合料的最佳含水量和最大干密度。 3）各处理层7d的抗压强度及压实度应符合表2.1之规定要求。 4）施工现场采用的石灰用量或土壤固化剂用量应高出以上确定的剂量：石灰应增加干土重量的1~2%，土壤固化剂水溶液（稀释后）应增加干土重量的0.1%~0.2%。 Ⅲ路基处理层施工 1）一般规定 （1）取现场土样测定天然含水量及土的夜、塑限数值并进行标准击实试验确
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
0引言 随着我国经济建设的不断发展，土木建筑工程也相应得到发展。建筑物对于其赖以生存的地基土有一定的力学性能要求。在实际施工工程中，并不是所有的土都能满足设计要求。这时就必须对土进行必要的加固处理，使之在力学性能上达到设计要求。因此产生了土壤固化剂这种新型材料。所谓的土壤固化剂是指在常温下能够直接胶结土粒表面或与土粒的粘土矿物成分反应生成胶结物质的改性剂，能改善和提高土壤的技术性能。它即能与各种土壤发生反应，又能形成具有一定承载能力的、抗渗能力和耐久能力的固化土[1-3]。 1土壤固化剂国内外发展状况 土壤稳定(固化)技术从20世纪40年代开始蓬勃发展，至今已经形成一门综合性的交叉学科。它涉及建筑基础、公路建设、堤坝工事、井下作业、石油开采、垃圾填埋、防尘固沙等多种领域，包括机械方法、物理作用、土工织物、化学胶结等多种手段，综合了力学、结构理论、胶体化学、表面化学等众多理论，它的处理对象也扩充到砂土、淤泥、工业污水、生活垃圾等多种固体、半固体，处理的目的也不仅仅是单一的加固，还包括增加渗透性、提高抗冻能力、防止污染物质泄漏等诸多方面。土壤固化剂是在常温下能够直接胶结土体中土壤颗粒表面或能够与粘土矿物反应生成胶凝物质的土壤硬化剂。土壤固化剂加固土体的研究已有几十年的历史,取得了许多土壤固化的实践经验和理论成果。其研究方向大致有两个:一是固化土性质和本构模型的研究;二是加固各种类型土壤的固化剂的配比研究。 2土壤固化剂的分类 从固化剂发展的过程以及固结机理来看，现有的固化剂大体可以分成四大类。但是更为专业的分法，将固化剂分为：（1）电离子类土壤固化剂；（2）生物酶类固化剂；（3）水化类固化剂。 3土壤固化的基本机理 3.1水的处理 从土壤固化过程来看，土壤中水分的存在对土壤固化具有很大的负面影响。土壤中的水分包括游离水和结合水，其中游离水以及通过物理吸附或表面剩余作用力吸附的水影响土壤固化。由于水的存在，溶解了土壤中的盐类和土壤本身部分带正电的活性成分，反过来促使水产生电离，形成的氢氧根离子在土壤颗粒表面通过弱的化学作用吸附聚集，使得土粒成为带负电的胶粒，进一步和土粒周围的阳离子形成双电层结构，使得土壤变成溶胶体。这样的胶体具有一定的稳定性，胶粒与胶粒之间维持一定距离，主要是范德华力在起维系土体的作用，所以土壤的强度比较差；即使在某种条件下破坏了这种胶体结构，在饱水的环境里产生的也是松散的絮凝，对土壤的强度并没有多少提高。所以为了固化土壤．必须将土壤中的水除去，并且还要保证这种形成双电层和土壤溶胶的过程不再发生。 3.2土壤颗粒的胶结 之所以土壤需要外加固化剂，是因为土粒本身结构饱和，是反应惰性的，难于相互之间反应键合形成整体。研究表明，土体的力学性质并不取决于粘土中基本结构单元的强度，而是取决于它们之间的结构粘结力。所以采用何种方式粘结土粒，是影响固化土强度的主要因素。从另一个角度看，促进土壤颗粒在固化剂中的分散，增加粘结效率，也可以增强土壤固化效果。在后一点上，液体固化剂较之固体固化剂有着明显的优势，可以节省大量的施工费用。4固化剂的应用 20世纪60年代以来，固化剂被作为一种新型的工程材料，在国外被广泛加以研究。因用它处理过的土体，具有较高的强度及较小的渗透性，实现了对各种土质的加固。同时也由于它比水泥具有更好的经济效益，所以被广泛应用于实际工程当中。国外固化剂技术的工程应用已经相当普遍，在日本、美国、加拿大、澳大利亚、南非和欧洲都有很成熟的固化剂研究应用机构和公司。20世纪80年代开始引进这项技术，目前已有近50家机构和公司在进行开发应用。尽管土壤固化剂的应用还处于起步阶段，利用固化剂材料的工程建设项目还很少，但已有的工程实践证明，土壤固化剂可大量应用于水利、交通、环境、港口、机场等基础设施的建设。其最大特点是可以就地取材进行施工，能节省大量的水泥、砂石料费用。 5固化剂的基本特点 5.1对土壤颗粒粒径有广泛的适用性。 5.2可调性。对不同的土壤成分及施工要求，所用的固化剂可根据需要进行配制，即不同种类的土壤可以用不同成分的固化剂来加固。5.3固结土体的收缩量很小。 5.4经济上的优越性。采用土壤固化剂做固化材料，可比传统固化方法降低造价10—20%[4]。 6存在的问题 国内土壤固化剂研发、应用起步比较晚,很多土壤固化剂技术,引进于美、日等发达国家,虽然自主开发了适合我国国情的土壤固化剂,并取得了一些重要的成果,但是,在土壤固化剂的究应用领域仍然存在着若干亟待解决的问题。 6.1土壤固化剂的研制应同时考虑针对性和兼容性。 6.2固化剂的基础理论不完善。 6.3急需建立一套统一的、专门的试验规程对土壤固化剂性能进行评价。 6.4土壤固化剂可以适用的领域较多,但是由于各个领域的要求不同,使得施工工艺也不同,使用的设备也有差异。 6.5土壤固化剂作为一种新型的材料,属于化学加固材料范畴,在其产品的主要成分中难免会存在或多或少的对周围环境有不良作用的组分,有的甚至还会掺入有毒的化学剂。 7土壤固化剂的研究展望基本研究的技术思路 在固化剂的研究上，要综合考虑诸多因素，包括固化效果、适用性、耐用性、施工方式、成本、环境友好程度等等，而且还要考虑建设施工本身的要求。目前阶段，固化剂的研究应该注重以下几点： 7.1在各类固化剂的研究上注意扬长补短。在保证原有优势的基础上，研究的方向应着重于减弱和弥补缺点。各类固化剂的缺点在上文中已经有所指出，在深刻理解固化机理和施工过程的基础上,有针对性的进行改良和创新。 7.2摸索多种固化剂的组合使用。促进优势互补。在这方面，有些公司已经推出产品。关键在于在实现优势互补的基础上，考虑如何降低成本和简化施工。 7.3促进多学科联手，增加研究手段，加强成分分析、结构分析和机理研究，对现有机理进行优化，增加合理性，从而进一步指导土壤固化剂的开发。在现有的力学分析基础上，增加固化土的形态分析、结构透视以及固化过程的跟踪手段。（下转第468页） 土壤固化剂的发展现状 邹小卫 (中铁港航局集团有限公司深圳工程有限公司，广东深圳518000) 【摘要】土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用以固化各类土壤的新型节能环保工程材料。本文主要从土壤固化剂分类、固化机理、特点、应用，存在问题及研究展望等方面分析阐述了土壤固化剂这一新型材料的发展现状。 【关键词】土壤；固化剂；发展现状 作者简介：邹小卫(1978.12—)，男，工程师，主要从事公路、路面、城市轨道、水泥混凝土检测。 466