竹埠港工业区建筑固废重金属污染固化研究

摘要

随着我国城镇化进程持续推进，建筑工程的新建量、改建量、扩建量及拆除量均迅速增长，产生了大量的建筑固废，若采用传统的填埋方式处理会占用大量土地，并且可能会引发环境问题；若将建筑固废作为再生建筑材料的生产原料，既能减轻环境负荷，又能降低生产成本。但是建筑固废如果含有超标的重金属，则不能直接用来做再生材料，如化工厂的工业废渣与废弃厂房拆除物，若直接制作成建筑构件，当受到雨水冲刷或地表水和地下水的浸沥后，其中有害物质如重金属离子浸出会对周围环境造成环境污染。 湘潭竹埠港老工业园区已整体停产并搬迁，但其区域内遗留了大量涉重金属历史固废。为了妥善处理工业区固废的重金属污染，本文基于湘潭市竹埠港工业区建筑固废，进行了重金属种类、含量及分布的试验研究，并配置出合适的固化试验原材料，采用水泥固化技术，制定水泥固化方案，测试重金属固化效果，主要工作和研究结果如下： （1）将从工业区取样的重金属污染固废破碎后，研究重金属种类、含量及分布，发现所取固废不具有浸出毒性，且几次测出的浸出性差异较大，难以作为固化试验原料。从工业区历史重金属检测报告查到，工业区的重金属污染主要以镉、铅、镍为主，故考虑在收集到的固废中加入相应的重金属药品，再对其进行重金属浸出毒性分析。 （2）为获取合适的固化试验原料，在固废中加入重金属药品研究其浸出性，发现与固废混合后重金属的浸出浓度大幅降低，药品加入量较低的时候难以测出有效浓度值，在镉药品加入量在超过3%时，镍药品加入量在超过2%时浸出浓度有较大幅度的增长，铅的浸出浓度受到酸性浸提剂与过滤的影响。最终选择掺加10%六水合氯化镍的混合固废与掺加10%硝酸镉的混合固废作为固化试验原料，此时镍浸出浓度约为128mg/L，镉浸出浓度约为2.09mg/L。 （3）采用1:1、1:1.3、1:2、1:4、1:8五种水泥固废比，分析固化效果，得到：水泥固废比为1:1时，即固化配比为4:4:0:2（水泥用量：固废用量：砂用量：水用量）时，是较为适宜的固化配比。以P.O42.5为例，配比为4:4:0:2时Cd的固化效果可达0.5:4:3.5:2时的3.95倍，Ni的固化效果可达0.5:4:3.5:2时的3.01倍。 （4）采用普通硅酸盐42.5（P.O42.5）、复合硅酸盐水泥32.5R（P.C32.5R）、粉煤灰水泥（P.F）、火山灰水泥（P.P）和矿渣水泥（P.S）五种水泥种类分析固化效果，得到：发现P.O42.5整体效果要强于其他水泥。取4:4:0:2配比时，P.O42.5对Cd固化效果可达P.P的2.22倍，对Ni的固化效果可达P.P的2.37倍。 （5）综合考虑，若按固化效果最佳选取固化方案，可选取 P.O42.5 配比为 4:4:0:2时的固化方案。此时，固化产物Ni浸出率仅为固化前浸出率的0.17%，Cd浸出率仅为固化前浸出率的 1.1%，为各组方案最低，可作为竹埠港固废重金属污染治理方案的参考依据。

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