《非飽和固化淤泥中重金屬的遷移規律及離心機模擬研究》是依託河海大學，由趙仲輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非飽和固化淤泥中重金屬的遷移規律及離心機模擬研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙仲輝
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
使用固化-穩定化技術處理疏浚泥（淤泥）可使大量的廢棄物通過材料改性變成再生土工材料，對環境保護和資源的可持續發展具有重要意義。但是由於目前的淤泥大多含有重金屬等污染物，所以當固化淤泥進行資源化利用時，除了能夠滿足作為工程材料的力學要求之外，從可持續發展的觀點來看，必須避免對環境造成二次污染，因此通過掌握固化淤泥在長期惡劣的外界環境中重金屬物質的遷移規律與如何調整固化水平建立控制固化淤泥二次污染的方法是推廣淤泥固化-穩定化處理技術的關鍵問題。本研究擬通過（1）從水泥固化-穩定化過程中水分勢能轉化和水化物產生量之間的定量關係，建立相對應的固化材料配方、添加量與固化淤泥滲透特性、重金屬彌散特性、化學穩定性等之間的相關關係；（2）離心與數值模擬在酸雨入滲與乾濕循環等環境條件下固化淤泥中重金屬的長期遷移規律，從力學性質與控制固化淤泥二次污染方面考慮對固化材料的配方和添加量進行最佳化設計。
結題摘要
使用固化-穩定化技術處理疏浚泥（淤泥）可使大量的廢棄物通過材料改性變成再生土工材料，對環境保護和資源的可持續發展具有重要意義。但是由於目前的淤泥大多含有重金屬等污染物，所以當固化淤泥進行資源化利用時，除了能夠滿足作為工程材料的力學要求之外，從可持續發展的觀點來看，必須避免對環境造成二次污染，因此明確固化淤泥在惡劣外界環境中重金屬物質的遷移規律是推廣固化淤泥資源化利用的關鍵問題。本項目研究主要內容分為室內單元試驗與離心機及數值模型兩個部分。室內單元試驗部分主要進行了土水特徵曲線、飽和與非飽和滲透、動態與靜態浸出、壓汞與X射線衍射等試驗。分別探討了膠凝材料(水泥與穀殼灰)與其摻量、初始含水率、固化齡期與浸取液酸鹼性等因素對固化淤泥持水、滲透與重金屬(鉛與銅)擴散及浸出特性的影響。並通過水分勢能轉化、微觀孔徑分布與X射線衍射等方法分析了固化淤泥的物理封閉與化學穩定機理。離心機與數值模型部分主要通過模擬模型法驗證了離心機模擬固化淤泥中重金屬彌散行為的相似性，並數值模擬了離心機土柱試驗的重金屬長期遷移行為。主要研究結果為：(1)通過水化產物中的結合水增量與礦物水增量評價水化反應對固化淤泥持水與滲透特性的影響，並分別建立了與空氣進入值和飽和滲透係數之間的定量關係。(2)基於毛細管理論模型，通過孔徑分布曲線預測了固化淤泥的土水特徵曲線，並建立了孔徑參數與飽和滲透係數的定量關係。(3)明確固化淤泥中鉛與銅的不同浸出機理，銅離子的表觀擴散係數比較鉛離子小4-6個數量級，但在強酸條件下其最大浸出率明顯比鉛離子高。表明鉛與銅的固化穩定化機理並不完全一致，鉛以物理包裹為主，但銅則以化學穩定為主。從孔徑分布曲線發現含鉛固化淤泥相對含銅固化淤泥具有更多從膠凝水化產物形成的微小孔隙，因此鉛被這些無定型納米級膠凝水化產物包裹或吸附在表面。從X射線衍射分析中可以檢測到矽酸銅、鋁酸銅等含銅沉澱，卻沒有含鉛化合物。這些銅化合物可能沉澱在水化產物的表面，所以更容易與外界的酸性環境發生反應。(4)用於判別離心機模擬砂土中重金屬彌散行為相似性的標準並不適用於固化淤泥，發現其Pe數的臨界值為0.001遠小於砂土的臨界值(Pe=1)。
