高浓度含砷污泥的药剂稳定化和水泥固化研究

摘要:以某铜冶炼厂高浓度含砷污泥为研究对象,分别开展了药剂稳定化和水泥固化小试研究,并对比分析了不同剂量的两种稳定化药剂和矿渣硅酸盐水泥(PSA)单独投加后污泥中砷的浸出毒性。研究发现;该铜冶炼厂污泥中砷含量极高,达到危废级别。对含砷污染土壤具有较好稳定化效果的两种药剂对高浓度含砷污泥的处理效果并不理想,在高剂量投加(15%)条件下仍不能使污泥中砷的浸出浓度低于5 mg/L的危废鉴别标准值。相比而言,传统的水泥固化处置方式能有效降低污泥中砷的浸出浓度,使其低于5 mg/L,但该处置方式污泥增容显著,会增加后续相关处理费用和难度。本研究对开展含重金属污泥和污染土壤的固化/稳定化修复提供了有重要价值的参考和借鉴。

关键词:砷;污泥;污染土壤;固化;稳定化

随着中国城市化和工业化进程的加快 ，固体废 弃物的产量激增 ，在其 中有相当一部分达到危险废 物级别 。据预测 ，到 2015年中国工业危险废物的产 生量将达 0．27亿吨，由工业危废所引发的环境问题 将会越来越突出… ，如何合理处置这些危险废物 以 防止其 产 生二 次污 染 已经 成 为急 需解 决 的环 境问题 。 由于具有快速 、有效 、经济等特点 ，固化／稳定化 技术被广泛应用于含重金属污泥和污染土壤等危险 废物的处置。据统计 1982年 一2005年问，美 国超 级基金共对 977个场地进行修复或拟修复，其中有 217个场地修复采用 固4t／稳定化技术 。固定化 处理是通过惰性材料将污染物包埋 ，以减小污染物 的暴露面积 ，从而限制污染物的迁移。 目前常用 的 固化剂有水泥 、石灰、沥青以及酚醛塑料等有机聚合 物 ]。

其 中水泥是最常用 的廉价 固化剂 ，其固化原理是碱性的水泥在水化过程中能通过吸附、沉降、离 子交换 、钝化等多种方式与重金属发生反应 ，最终使 得重金属以稳定 的氢氧化物或络合物的形式停 留在 水泥水化胶体 表面 ，进 而抑制 重金属 的渗滤 J。 稳定化处理则主要是通过添加稳定化药剂，改变重 金属的化学形态 ，从而降低重金属 的溶解性 、迁移性 及其毒性 ，从而达到降低环境风险 的 目的。根据所 含金属元素种类的不同所添加的稳定化药剂也有所 差异 ，常用的稳定化药剂主要有磷酸盐 、硫 化物(硫 酸亚铁 、硫 化钠等 )、氧化 物 (铁氧 化物、锰氧 化物 等 )、氢氧化物 (铁、铝氢氧化物及氢氧化钠等 )、石 膏及有机螯合剂等本研究 以某铜冶炼厂烟气制酸工艺过程 中产生 的高浓度含砷污泥为研究对象 ，分别开展药剂稳定 化和水泥固化小试 ，并对 比分析不 同剂量的两种稳 定化药剂和矿渣硅酸盐水泥(PSA)单独投加后污泥中砷的浸出毒性及固化／稳定化效果 ，以期为开展含 重金属污泥和污染土壤 的固 稳定化修复提供有 价值的参考和借鉴。

1 实验部分

1．1 污 泥信 息 本研究所用污泥采 自中国西部某铜冶炼厂 ，该 冶炼厂所用铜矿石原材料中伴生砷 ，并含有镉 、铅、 锌、镍等多种重金属。使得冶炼过程 中这些重金属 进入烟气 ，烟气经制酸工艺处理 ，进人在制酸系统分 流出的废酸液 中，然后转入污水处理站 ，废酸液经与 电石泥(主要成分为 Ca(OH))搅拌 中和产生沉淀 ，