污染淤泥固化後重金屬的形態變化及溶出規律

《污染淤泥固化後重金屬的形態變化及溶出規律》是依託河海大學，由朱偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：污染淤泥固化後重金屬的形態變化及溶出規律
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：朱偉
• 依託單位：河海大學

項目摘要

由於中小企業的無序排放，我國的湖泊、河流、水庫污染嚴重，甚至於一些飲用水水源地也遭受較為嚴重的重金屬污染，水體底泥重金屬超標現象較為普遍，清淤工程正在大量實施。同時，由於底泥清淤產生的大量的污染淤泥的處理的問題也越來越為重要，安全、無害、資源化處理和利用技術成為重要的工程需求。由於將底泥中的重金屬從淤泥中去除的方法過於昂貴，進行無害化、穩定化處理消除其對環境不再產生二次污染危害的方法成為主要的探索方向。在這一方向中，非常重要的理論問題就是淤泥經過固化處理後其中的重金屬發生的形態變化，以及在其後的環境條件下產生的溶出問題。本研究基於固化處理的原理，研究重金屬在處理過程中發生的形態變化以及重金屬賦存形態與溶出特性之間存在的必然規律，研究經過不同固化材料和工藝進行處理後重金屬的形態轉化規律，明確經過處理後淤泥中重金屬的環境行為，為污染淤泥處理技術套用以及二次污染的評價提供理論基礎和技術支撐。

結題摘要

在河湖治理過程中，清除已經進入水體的內源污染物已成為重要的手段，而清淤工程成為常用的治理措施之一。很多情況下清淤淤泥含有較多的重金屬污染物和N、P污染物，對這些污染物如不進行妥善的控制，勢必形成二次污染的風險。在我國大規模進行河湖治理的現狀下，污染淤泥的無害化處理和資源化利用成為迫在眉睫又非常重要的技術需求。 通過酸洗等原理將淤泥中含有的重金屬類物質進行去除的方法需要很高的代價，尚不能廣泛地進行使用。較為現實的方法是允許重金屬賦存於淤泥中，但不再產生環境或生態危害。由於重金屬的形態會影響其浸出特性以及對環境、生態的危害程度，掌握改變重金屬形態和浸出特性的基本規律，就會產生實現重金屬穩定化的處理方法。基於這一思想，開展淤泥中重金屬賦存形以及通過添加穩定化材料使其轉化的基本規律研究。 研究針對較為典型的黃石磁湖、東莞運河、無錫太湖、大鵬灣4種淤泥，作為城市湖泊、城市河流、大面積淡水湖和海洋沉積物的代表，研究了①淤泥中重金屬賦存形態與溶出特性之間的關係；②固化穩定化處理中重金屬形態的變化規律；③污染底泥固化後磷形態的變化和浸出特性；④污染底泥中重金屬的環境穩定性及模擬。 對以上4種淤泥的研究表明，通常淤泥中非穩定態重金屬含量在50%左右，浸出量與非穩定態重金屬的含量有著明顯關係，而間隙水中重金屬的含量僅達到總量的1~3%。說明重金屬的環境、生態危害主要來源於非穩定態，同時這一類重金屬向間隙水中的析出是主要的輸出途徑。 使用水泥、膨潤土、石灰等材料對淤泥進行穩定化處理。發現Cd、Cr、Ni 和Zn 的穩定態重金屬明顯增加，而Cu和Pb 的形態變化不大。隨著非穩定態重金屬向穩定態重金屬的轉化，重金屬浸出量大大減少。在添加量為100kg/m3的範圍，重金屬污染最嚴重的東莞運河淤泥也能滿足重金屬浸出的標準。說明添加形態轉化材料能夠達到無害化的目的。對於富營養化湖泊中產出的富P淤泥，通過水泥、生石灰及硫鋁矽酸鹽水泥的處理，淤泥中的Org-P明顯減少，Ca-P增加，P的浸出量顯著減少，能夠抑制淤泥中P再次返回水體。通過對處理後淤泥中重金屬遷移－彌散特性的研究，更加證實了這一方法在避免二次污染中的作用。 本研究明確了污染淤泥重金屬的形態以及轉化規律，開發出相應的固化/穩定化技術，並進行了工程套用，已完成的4個重金屬污染淤泥固化/穩定化工程並取得了良好的經濟、環境、社會效益。