固化对淤泥中重金属的稳定化效果

采用添加量为100 kg/m3的固化剂对遭受重金属污染的淤泥进行固化试验,根据试验结果研究了原泥中重金属Cd,Cr,Cu,Ni,Pb和Zn的含量及固化处理前后重金属的赋存形态分布,并对原泥和固化淤泥进行了浸出毒性试验.试验结果表明:在淤泥固化处理过程中,重金属的赋存形态发生了改变,稳定态质量分数有了不同程度的增加;Cd,Cr,Cu,Ni和Zn得到很好的稳定化处理,5种重金属的浸出量、浸出率均有明显降低而且达到标准要求;固化剂对重金属的稳定化作用,除了通过改变重金属的赋存形态,促进重金属非稳定态向稳定态转变来实现外,还可以通过其他方式来实现.     

有机固化剂作用下重金属污染土的力学体变特性

在低围压90、120、240 k Pa和相对中高围压600、900、1 200 k Pa的条件下,对原状土、重金属污染土与添加有机固化剂(环氧固化剂1.5%、环氧固化促进剂2.6%、稀释剂1.0%)的重金属污染土试样进行了三轴固结排水剪切对比试验,并绘制了3种土样的力学体变特性曲线.试验结果表明:添加有机固化剂能显著提高重金属污染土的强度,有效改善重金属污染土在低围压作用条件下体胀、中高围压下作用下体缩的力学特性.根据Pietruszczak硬化准则建立了重金属污染土的双屈服面体变本构模型,该模型克服了传统单曲面模型不能描述污染土体变临界状态的缺陷,较为合理地反映了重金属污染土的体变过程.     

原位固化/稳定污染土不同深度下强度和浸出特性

采用原位固化/稳定化技术处理Yorkshire郡的重金属及有机物复合污染土.使用的材料包括水泥、粉煤灰、氧化镁及改性黏土等,选取固化/稳定化1.5年后的试样开展了无侧限抗压强度和浸出试验,研究了场地深度对固化/稳定化复合污染土的强度和浸出特性的影响.研究结果表明,各组分固化剂处理的污染土的无侧限抗压强度均满足英国设计规范限值,场地深度对修复后污染土强度的影响微弱;而浸出结果表明Cu,Zn和Pb均达到英国饮用水标准,部分Ni不达标;通过对比不同固化剂的处理效果发现改性黏土修复Ni效果好,但是其处理大分子有机物的能力未达预期.     

固化/稳定化重金属污染土力学及浸出特性试验研究

为解决传统固化剂在固化/稳定化法处理重金属复合污染土和重度污染土方面存在的不足,研发了一种新型固化剂。以人工制备的Pb、Cd、Cu复合重金属污染土壤为研究对象,开展了室内无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验。在此基础上分析了固化体力学特性、浸出特性等随养护龄期、污染土粒径、重金属污染水平的变化规律。以某金矿区三处重金属污染土壤为治理对象,开展了相关测试,验证了新型固化剂对于重金属污染土的固化效果。研究表明：新型固化剂对于复合重金属污染土和重度污染土的效果较好;固化体无侧限抗压强度随养护龄期的增加而增大,随重金属污染水平、污染土粒径的增加而降低,固化体强度达17.35-33.45 MPa,均能满足固废填埋标准及建筑材料强度要求;重金属浸出浓度随养护龄期的增加而降低,随着污染土粒径和污染水平的增加而增加,浸出浓度均远低于（<0.1%）浸出安全标准限值,固化率>99.99%。所研发的高效重金属污染土固化剂,可用于重金属污染场地的固化修复及资源化利用。     

羟基磷灰石基固化剂异位固化稳定化修复重金属污染场地试验研究

为研究新型羟基磷灰石基固化剂SPC对污染土的真实修复效果,以甘肃省某Pb,Zn和Cd污染场地为对象,设计采用掺量8%的SPC进行现场异位固化稳定化(S/S)技术修复.修复前后进行现场动力锥贯入测试以分析土层贯入阻力值.同时钻取现场土样进行多组室内试验如土含水率、p H值、单一及连续浸提试验,以评价污染土和固化土理化、重金属浸出毒性、重金属形态分布特性之间的差异情况,并讨论SPC固定Pb,Zn和Cd的机理.结果显示:SPC固化污染土呈现中度碱性(p H=8.86~9.41),其含水率低于未固化污染土;同时SPC修复能够有效固定土中弱酸提取态Pb,Zn和Cd,使其转为更为稳定的残渣态,进而显著降低了污染土的重金属浸出毒性;此外,SPC异位S/S技术可明显提高污染土贯入阻力,不同深度处相较于修复前的贯入阻力增幅最高可达4.7倍.     

固化Zn、Cl污染砂土的强度及浸出特性

为研究新型固化剂固化稳定复合Zn、Cl污染砂土的效果,依托某企业搬迁遗留场地修复工程开展现场中试试验,并结合室内无侧限抗压强度试验、pH测试以及毒性浸出等试验,探讨修复土物理力学、浸出等特性与固化剂成分、养护龄期的变化规律,分析比较了不同固化剂的固化稳定化效果.试验结果表明,固化土干密度较污染素土增加,增幅达11%~12%;固化土强度随养护龄期和固化剂掺量增加而增长,其中28 d龄期6%KMP掺量的固化土无侧限抗压强度较未固化土高6.17倍;掺加固化剂会显著提升污染土pH值,其中掺加GGBS-Mg O的固化土各龄期pH值均略大于掺加KMP的固化土;2种固化剂对Zn、Cl离子的稳定效果有所差别,总体而言,2种固化剂均能有效地稳定土壤中的Zn、Cl离子.     

水泥固化重金属污染膨胀土物理性质试验研究

重金属污染对生态环境和工程安全均造成严重不利影响,而对重金属污染膨胀土的固化研究还处于初级阶段。采用南阳地区膨胀土,通过室内添加硝酸铅和硝酸镉溶液分别配制3种不同浓度的重金属污染膨胀土,并采用水泥进行固化。在不同的水泥固化剂掺量下,对固化的重金属污染膨胀土进行击实、液塑限和自由膨胀率试验研究。比较分析干密度、自由膨胀率和液塑限随重金属浓度、水泥掺量的变化规律。试验表明,随着重金属Pb、Cd浓度的增加,污染膨胀土的干密度和自由膨胀率增大,而液塑限降低;掺入水泥后,污染膨胀土的干密度和自由膨胀率随着水泥掺量的增加而降低,液塑限提高,并且水泥对铅污染膨胀土的固化效果优于镉污染膨胀土。     

水泥固化淤泥中重金属扩散的试验研究

对不同重金属和水泥添加量的淤泥进行了固化处理,主要通过一维动态浸出试验获得固化淤泥中重金属的扩散系数,由压汞试验分析固化淤泥的微观孔隙结构,并从微观分析重金属扩散特性.试验结果表明,通过氯离子的扩散试验求得的固化淤泥的表观弯曲因子,随着水泥掺量的增加而降低.随着水泥掺量的增加,固化淤泥主要孔隙直径由0.1~1μm变为0.01~0.1μm.当干土中铅离子的初始质量分数为2%、4%时,固化淤泥中铅离子表观扩散系数变化范围为10~(-16)~10~(-14)m~2/s数量级,其随着水泥掺量的增加而降低,随铅离子初始浓度的增大而增大.增加水泥掺量后,含铅固化淤泥主要孔隙直径由0.1~1μm变为0.01~0.1μm,表明水化产物对铅离子的物理包裹吸附作用不容忽视.当干土中铅的初始质量分数为2%时,含铅、氯离子的固化淤泥孔隙结构相似,而铅离子表观扩散系数比氯离子小4~6个数量级,表明水泥对铅离子的化学稳定作用也至关重要,固化淤泥对铅离子的阻滞系数随水泥掺量的增加而增大.固化淤泥中铜离子的表观扩散系数比铅离子小4~6个数量级,而含铜固化淤泥孔隙直径以0.1~1μm为主,增加水泥掺量不能有效降低其孔径大小.因此,铜与水泥熟料反应形成沉淀,降低铜离子的扩散能力,同时也抑制了水化产物的生成.     

水泥基复合固化剂对镉和锌混合污染土的固化试验研究

为了研究水泥基复合固化剂对重金属混合污染土的固化稳定效果及其与单一重金属污染土的固化效果差别,探究锌和镉离子之间是否有协同或拮抗作用,采用水泥、石灰、粉煤灰和蒙脱石等作为复合固化剂,通过开展无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验、X射线衍射分析（XRD）以及电镜扫描分析（SEM）,研究锌镉混合污染土在不同固化剂掺量下的强度特性与浸出毒性、pH值与浸出毒性间的关系、重金属混合污染土与单一重金属污染土的固化效果差异,并通过XRD和SEM分别对固化产物的成分和形貌进行微观分析,进而分析固化机理。试验结果表明：用生石灰、粉煤灰、海泡石、蒙脱土替代等量水泥可使固化产物的强度提高;Zn²⁺与Cd²⁺之间不存在拮抗作用,Cd²⁺的存在还会有助于Zn²⁺的固定;重金属离子的浸出浓度随浸出液pH值的增大而明显降低;固化效果好的样品相较于固化效果差的样品有更多的针状、网状等较为致密的结构。     

MC固化高浓度锌铅镉污染土的浸出和强度特性

为了研究新型固化剂MC处理某高浓度Pb、Zn、Cd污染土的固化稳定化效果,通过开展MC固化污染土室内酸碱度试验、醋酸缓冲溶液法和硫酸硝酸法毒性浸出试验以及无侧限抗压强度试验,研究MC固化污染土的pH值、浸出毒性及强度特性,同时探讨其特性间相互关系,并结合改进BCR多步提取法分析其作用机理.试验结果表明,MC固化土pH值随龄期先快速增长后缓慢降低,其28 d pH值在8.93~9.03间;同时MC能够显著降低污染土的重金属浸出浓度值;MC能有效降低重金属弱酸提取态含量,增加其残渣态含量;MC固化土养护28 d的qu值在620.63~1 004.76 kPa间,显著高于未固化土,且其随固化土pH值增长而增长;而醋酸缓冲溶液法及硫酸硝酸法浸出液pH值与其重金属浸出浓度间呈现良好负相关性;固化土弱酸提取态的重金属提取率显著高于2种毒性浸出方法,且其差异性随MC掺量增加而增大.     

城市垃圾焚烧飞灰的水洗脱氯与水泥固化技术

利用水洗脱氯和水泥固化对垃圾焚烧飞灰进行固化/稳定化处理,研究了液固比对焚烧飞灰中氯和重金属的脱除效果的影响,以及水泥添加量和养护时间对固化体密度、抗压强度和重金属浸出毒性的影响。结果表明：水洗过程对氯离子的脱除率为60.11-74.64%,当液固比L/S=20 mL/g时,氯离子的脱除率达到最高的74.64%,但重金属Cr、Cu、Ni 和Zn在水洗过程的脱除率都小于2%。随着水泥添加量和养护时间的增加,固化体密度和抗压强度呈逐渐增大趋势。当水洗焚烧飞灰含量为10-70%时,固化体中重金属Cr、Cu、Ni 和Zn的浸出浓度远低于GB5085.3-2007规定的浸出阈值。     

矿物固化剂添加下土壤重金属有效性变化及污染风险评价

采集重金属污染原土为供试土壤,通过施加1%和2.5%的沸石、膨润土、硅藻土、蛭石4种矿物固化剂,研究矿物添加对土壤重金属全量、有效态、生物有效性及形态分级的影响,并评价其污染及生态风险.结果表明:添加矿物固化剂后土壤中Cu、Zn、Pb含量仍在土壤重金属污染管控筛选值范围内,其污染及生态风险均相对较低;矿物固化剂添加后可不同程度地降低土壤重金属有效态及生物有效性,且以硅藻土和蛭石处理效果相对较好;矿物添加后可能通过促进EXCH-Cd向FeMnOX-Cd转化而降低土壤中Cd的生物有效性;整体上,2.5%矿物固化剂下土壤重金属综合污染指数下降更为明显.综上,适量矿物固化剂添加可以降低土壤重金属有效性并控制其污染及生态风险.     

冻融对固化重金属污染土强度特性的影响

通过室内试验模拟现场回填土受到的冻融循环作用,对冻融条件下水泥固化重金属Pb、Cu及Zn污染土的强度特性进行研究,并通过对比分析讨论了冻融循环、重金属掺量、重金属种类等因素对水泥固化重金属污染土的无侧限抗压强度影响。结果表明:冻融循环会降低水泥固化重金属污染土的强度,且随着冻融循环次数的增多及水泥掺量的减少,固化土的强度显著降低。此外,不同重金属离子对冻融条件下固化土强度影响不同,Pb~(2+)影响较小,Cu~(2+)次之,Zn~(2+)对水化反应阻碍最为显著。     

污泥原位固化处理后的重金属形态变化研究

原位固化技术对于大规模的弃置污泥处理具有一定的技术经济优势,但是处理后的污泥中的重金属是否能够实现稳定化尚不明确。通过某污泥原位固化处理工程,采用Tessier 5步提取法研究了固化污泥中重金属形态随固化剂添加量以及固化龄期的变化规律。结果表明,随着固化剂添加量的增加,Cu、Zn的稳定态显著增加,但是Pb的稳定态变化不明显;随着固化龄期的增加,三种重金属的稳定态都在增加。     

辽宁兴城松北铅锌矿化区土壤-植物系统中 重金属分布和迁移特征

研究辽宁兴城松北铅锌矿化区玉米和艾草两种植物及其根系土壤系统中Cu、Mn、Pb、Zn和Ni的分布、富集和迁移特征,并采用单因子污染指数法、内梅罗指数法、生物富集系数法和迁移系数法对该地区的重金属污染、富集和迁移情况做出了评价。结果表明,该地区土壤受到了Cu和Zn两种重金属污染。重金属在植物的各个器官中分布不均匀,Cu在两种植物的叶片中富集明显,其他重金属在两种植物各器官中的富集均不明显。两种植物对重金属的迁移特征相差较大,玉米中重金属的迁移能力为Cu Mn Zn Pb Ni,其中Cu的迁移能力最强,迁移系数达到了2. 8,Mn的迁移系数都在1左右,Zn、Pb和Ni的迁移系数均小于1。艾草中各重金属的迁移系数较为接近,均为2左右,其中Pb的迁移能力最强,迁移系数达到了2. 5,Ni的迁移系数最小,为1. 9。虽然艾草对土壤重金属具有一定的迁移能力,但其对重金属的富集能力相对较弱,与玉米相近,因此推断两种植物对研究区土壤重金属污染无明显改善作用。     

鱼腥草耐铅、锌毒性和修复能力的研究

重金属复合污染是土壤污染主要类型之一,为了探明鱼腥草修复土壤重金属复合污染的能力,土培试验研究了Pb、Zn及其交互作用下鱼腥草累积Pb和Zn量的变化.结果表明,单一Pb胁迫下,鱼腥草根、茎、叶中Pb含量均随Pb处理浓度的增加极显著升高,Pb在鱼腥草体内的分配为茎>根>叶,且茎的迁移系数均大于1,茎和叶均具有较高的富集系数,显示鱼腥草对Pb具有较强的转运能力和富集能力.单一Zn胁迫下,鱼腥草根中Zn含量随Zn处理浓度的增加极显著升高,茎和叶中的Zn含量随Zn处理浓度的增加先上升后急剧下降,茎和叶对Zn的迁移系数随Zn处理浓度的增加先增大后急剧减小,茎对Zn的富集系数随Zn处理浓度的增加先升高后降低,叶的富集系数则呈逐渐降低的趋势.Zn对鱼腥草累积Pb表现为颉抗作用;Pb对鱼腥草累积Zn则是随着Pb添加量的增加表现为先促进,而当Pb添加量超过1000mg/kg后转为抑制,Pb、Zn在不同的浓度比及组合下对鱼腥草的生长和重金属累积会产生不同的交互作用类型.鱼腥草对Pb较强的耐性和富集能力为利用鱼腥草修复Pb污染土壤以及低Zn浓度的Pb-Zn复合污染土壤提供了可能.     

一般工业固废复合固化重金属污染土的力学及电化学性能

针对中国一般工业固废大量堆存问题,以工业固体废物赤泥、电石渣和磷石膏的有效利用为导向,以处理铜污染土为目的,制备复合固化剂并对铜离子污染土进行固化处理。通过研究固化土的无侧限抗压强度性能,对比分析了纯水泥固化剂与添加工业固废复合固化剂对铜污染土的固化效果。通过研究固化土的电化学阻抗谱特性,建立了固化土的等效电路模型,并着重从物理力学性能和微观结构特性揭示工业固体废物之间的相互作用效果及其对铜污染土的固化机理。结果表明：固化土的无侧限抗压强度均随龄期逐渐增大,且固化土的浸出毒性均满足国家相关标准要求。在一般工业固废作用下,固化土强度高于相应纯水泥固化土。固化土电化学Nyquist曲线在高频区随养护龄期增加逐渐出现容抗弧,且其半径逐渐增大;低频区为斜直线,且斜率随养护龄期逐渐增大。此外,固化土的强度与电化学参数R_ct1之间存在良好线性关系,可采用R_ct1对固化土强度的发展进行无损预测。借助微观测试手段发现固化土在养护过程中生成了凝胶物质和针状物质,水化产物的生成是固化土强度发展的主要缘由,且其对铜离子有一定的吸附、包裹和离子置换作用。     

盐溶液作用下地聚物固稳铬污染土强度及毒性浸出特性

针对传统固化剂在固化、稳定污染土中耐久性差的问题,通过试验探究在NaCl溶液的侵蚀作用下,采用地聚物固化剂固化的Cr污染土强度特性和氯离子浸出特性。与水泥固化剂进行对比,结果表明：地聚物固化剂抗侵蚀性能更优;不同NaCl质量分数溶液浸泡下,地聚物固化土的无侧限抗压强度始终高于水泥固化土,总Cr和Cr(Ⅵ)浸出质量浓度始终低于水泥固化土。研究结论可为污染土的固化稳定提供参考。     

水泥固化重金属污染土的强度及环境特性：试验及数值模拟

为了探究碳化作用下水泥固化/稳定化重金属污染土的强度、环境特性,开展碳化作用下水泥固化污染土在重金属种类、重金属含量、水泥掺量、含水率、养护龄期等条件下的强度试验;并用固化土作地基加固桩,通过COMSOL软件模拟桩体在运营期间Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)的对流-弥散过程。强度试验表明,Pb~(2+)影响较小,而Cu~(2+)和Zn~(2+)延长了水泥水化、初凝和终凝时间,并显著降低强度。重金属含量的减少和水泥掺量的增大,提高了固化污染土的强度。在早期碳化作用中,形成的碳酸盐沉淀具有骨架作用,提高了固化土的强度;后期沉淀附着在水泥水化产物表面,阻碍碳化反应发生,固化土强度降低。模拟结果表明,前期运移速率Pb~(2+)Zn~(2+)Cu~(2+),后期Cu~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+)。复合桩体材料使地下水体中污染物浓度显著降低。     

固化剂加固河道岸坡的变形和冲刷稳定性研究

以新孟河地区厚砂土层河道岸坡为研究对象,首先采用PFC软件建立了河道岸坡的数值模型,然后通过数值模拟的方法对比分析了天然条件下（未经固化处理）和添加5%聚氨酯型固化剂条件下（经固化处理）的河道岸坡的位移和应力变化情况,同时通过建立的PFC-CFD耦合渗流破坏模型对比分析了未经固化处理和经固化处理的砂土体的渗流破坏情况.结果表明：(1)添加5%聚氨酯型固化剂可提高河道岸坡的稳定性,增强其抗滑能力和抗冲刷能力;(2)与未经固化处理的河道岸坡相比,经固化处理的河道岸坡土颗粒的位移明显减小,并且河道岸坡土颗粒在X方向和Y方向上的应力均有所提高,这说明固化剂的添加提高了土颗粒间的黏聚力,有助于阻止河道岸坡的失稳破坏;(3)添加固化剂可降低砂土体内水流达到渗流稳定状态时的平均流速,从而可有效阻止砂土颗粒的冲刷流失.