土壤固化稳定化技术路线分解.doc

土壤重金属污染固化/稳定化治理技术一、 基本概念 固化/稳定化土壤修复技术指运用物理或化学的方法将土壤中的有害污染物固定起来，或者将污染物转化成化学性质不活泼的形态，阻止其在环境中迁移、扩散等过程，从而降低污染物质的毒害程度的修复技术。固化/稳定化技术与其他修复技术相比，有费用低、修复时间短、可处理多种复合重金属污染、易操作、适用范围较广等优势，因此，美国环保署将固化/稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术。二、 常用的固化/ 稳定化技术系统 目前，常用的固化/ 稳定化技术主要包括以下几种类型：（1）水泥、石灰、粉煤灰等无机材料固化；（2）沥青、聚乙烯等热塑性有机材料和脲甲醛、聚酯等热固性有机材料固化；（3）玻璃化技术；（4）硫酸亚铁、磷酸盐、氢氧化钠、高分子有机物等药剂稳定化。由于技术和费用等方面的原因，以水泥、石灰、粉煤灰等无机材料为添加剂的固化/ 稳定化应用最广泛，占项目数的94%，在项目中使用无机-有机复合添加剂的占项目数的3%。1、水泥固化 水泥基粘结剂是固化技术普遍使用的材料。在过去的50 年里水泥固定化处理重金属技术被广泛使用。水泥是一种无机胶结材料，经过水化反应后可以生成坚硬的水泥固化体。水泥固化的机理主要是在水泥的水化过程中，重金属可以通过吸附、化学吸收、沉降、离子交换、钝化等多种方式与水泥发生反应，最终以氢氧化物或络合物的形式停留在水泥水化形成的水化硅酸盐胶体表面，同时水泥的加入也为重金属提供了碱性环境，抑制了重金属的渗滤。 水泥的种类很多，包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥等都可以作为废物固化处理的基材，其中最常用的是普通硅酸盐水泥。影响水泥固化的因素很多，为达到满意的固化效果，在固化操作过程中要严格控制水灰比、水泥与废物比、凝固时间、添加剂和固化块的成型条件等工艺参数。如果被处理废物中含有妨碍水合作用的物质，仅用普通水泥处理就存在强度不大、物理化学性能不稳定等问题，需加入适当的添加剂，以吸收有害物质并促进其凝固，并降低有害组分的溶出率。活性氧化铝具有助凝作用，是常用的添加剂，将其加入普通水泥，在高温下可以促进水泥迅速凝结生成针状结晶，这种结晶能够防止重金属的溶出。对含有大量硫酸盐的废物，使用高炉矿渣水泥作固化剂，再添加人造砂作混合剂，可以防止由于硫酸盐和水泥成分发生化学反应、生成结晶体时发生体积膨胀而导致的固体破裂。而采用蛭石作为添加剂，可以起到骨料作用和吸水作用。 水泥固化也存在一些缺点，如绝大多数硫酸盐对于硅酸盐水泥的硬化浆体都有显著的侵蚀作用，这主要是由于硫酸钠、硫酸钾等多种硫酸盐都能与硅酸盐水泥浆体所含的氢氧化钙反应生成硫酸钙，或进一步与水化铝酸钙反应生成钙钒石，从而使固相体积大大增加，造成膨胀现象。另外，硅酸盐水泥抗酸性较差，我国很多地区酸雨较严重，水泥的不抗酸性使得经水泥固化的重金属在酸性环境中重新溶出。2、 石灰/粉煤灰稳定化 石灰是一种碱性的非水硬性胶凝材料，它对土壤中重金属的影响主要是增加土壤的pH，促进重金属生成碳酸盐、硅酸盐、氢氧化物沉淀。粉煤灰属于硅酸盐或铝硅酸盐体系，当其活性被激发时，具有类似水泥的胶凝特性。石灰可以激活粉煤灰中的活性成分产生粘结性物质，对污染物进行物理化学稳定，因此粉煤灰通常与石灰混用。3、 塑性材料固化/稳定化 从使用材料的性能上可以把该技术分为热固性塑料包容和热塑性材料包容两种。 热固性塑料指在加热时会从液体变成固体并硬化的材料，即使以后再次加热也不会重新液化或软化，它实际上是一种从小分子变成大分子的交链聚合过程。目前使用较多的材料是脲醛树脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛树脂、环氧树脂等。采用不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂胶结材料、催化剂为助剂、废弃固体物质为集料拌合而成树脂混凝土，其固化物不仅强度高，且耐腐蚀、高抗渗、抗冻性好。在热固性塑料中，脲醛树脂使用方便，固化速度快，与有害物质形成的固化体有较好的耐水性、耐腐蚀性，价格也较便宜，使用较广泛。 热塑性材料指那些在加热/冷却时能反复转化和硬化的有机材料，如沥青、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、石蜡等。这些材料在常温下为坚硬的固体，而在较高温度下具有可塑性和流动性，从而可以利用这种特性对固体废物进行固化处理。4、玻璃化 玻璃化技术也称熔融固化技术，是利用热能在高温下把固态污染物熔化为玻璃状或玻璃鄄陶瓷状物质，借助玻璃体的致密结晶结构，使固化体永久稳定。污染物经过玻璃化作用后，其中有机污染物将或因热解而被摧毁，或转化为气体逸出，而其中的放射性物质和重金属则被牢固地束缚于己熔化的玻璃体内。熔融固化技术是目前国内外较先进的重金属废渣无害化处理技术。5、药剂稳定化 药剂稳定化是指向土壤中加入药剂改变重金属在土壤中的存在形态，使其转变成低毒性、低溶解性和低迁移性的物质，其主要技术包括氧化还原电势技术、pH 控制技术、离子交换技术、沉淀技术、吸附技术等。目前，常用的稳定化药剂有氢氧化钠、硫化钠、磷酸盐、硅酸盐、硫酸亚铁、氯化铁和高分子有机稳定剂等。 6、有机物料稳定化有机物料不仅对改良土壤重金属污染有重要作用，而且对提高土地生产力也有十分重要的意义，加之来源比较广泛、成本低，因而在土壤重金属固化/稳定化处理中应用比较广泛。目前常用的有机添加剂主要有：有机堆肥、生物质秸秆、禽畜粪便、城市污泥等。有机物料对土壤重金属污染的净化机制主要是通过腐殖酸与金属离子发生的络合(螯合)反应来进行的。一些研究表明，堆肥等有机物不但可以显著降低污染土壤中As、Cd、Pb、Zn 等的生物有效态含量，降低植物吸收，并可显著促进植物生长。7、 矿物材料稳定化环境矿物材料是指由矿物及其改性产物组成的，对生态环境友好或具有防治污染和修复环境功能的一类矿物材料。目前，研究发现，一些矿物材料如高岭土、蒙脱石、海泡石、膨润土、沸石等具有吸附污染物质的能力，而且对矿物材料进行改性或几种材料混合使用，可以显著增强其净化能力。矿物材料修复土壤重金属污染具有成本低、操作简单、效果好、不易破坏生态环境以及能增强土壤自净能力等优点，它是一种比较理想的用于土壤重金属污染固定/ 稳定化修复的添加剂。三、 添加量的估算 将依照土壤重金属浓度的高低不同实际调整药剂的添加量，使药剂的化学当量至少超过土壤中的有效态重金属总量的10 倍以上，添加量与污染浓度的关系大致如下： 其一低浓度(标准1- 10 倍)：粉剂1- 2%、水剂12%； 其二中浓度(标准10- 20 倍)：粉剂510%、水剂1015%； 其三高浓度(超过标准20 倍以上)：粉剂15%30%、水剂15%25%四、影响固化/稳定化的因素（一）污染土壤的理化性质1、土壤pH特征 水泥或石灰为基料的系统在凝结及硬化阶段都需要碱性环境（pH>10）。另外，介质的碱性特征有利于重金属的沉淀反应，对重金属固化的长期稳定性起到了十分重要的作用。为了保证碱性环境，固化前需要添加相应的碱性物质（如石灰、粉煤灰等），而土壤pH 特征将关系到碱性物质的用量。2、土壤物质组成 与其它污染介质相似，土壤中的Mn、Zn、Cu 和Pb 的可溶性盐类会延长水泥的凝固时间并大大降低其物理强度。6 价Cr 能够与水泥中的Ca发生反应形成CaCrO4，从而抑制水泥的水化过程。硫酸盐可以与水泥反应生成“水泥杆菌”，这种晶体较强的体积膨胀会使混凝土受到破坏；硝酸盐、硫酸盐也会强烈地影响水泥固化体的水化和硬化。 有机污染物会抑制水泥的凝固和硬化，影响固化体中晶体结构的形成；由于极性的差异，有机污染物不易与无机固化剂发生反应，因此在无机材料固化体中的稳定性不高，通常需要添加有机改性石灰和黏土等物质来屏蔽这些影响。（二）固化/稳定化工艺 胶凝材料和添加剂品种与用量、水分含量、混合工艺和养护条件等因素均对固化/稳定化体的性能有很大的影响。1、固化/稳定剂品种与用量 不同的污染物需要选择不同的固化/稳定剂，如对As而言，石灰比水泥更加有效。添加剂是实现污染物稳定化的重要保证，根据作用不同分为金属稳定剂、有机污染物吸附剂和过程辅助剂等3类。金属稳定剂可以通过物理吸附、控制介质的pH 和氧化还原电位、与污染物形成沉淀或络合物等方式实现污染物稳定化，常用的有可溶性碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物、氧化还原剂、络合剂、黏土矿物以及火山灰类物质；有机吸附剂主要通过物理吸附作用限制污染物的迁移，屏蔽它们对胶凝材料水化的不利影响，如活性碳、有机改性石灰和黏土、表面活性剂；促凝剂、减水剂和膨松剂等过程辅助剂可以改善胶凝材料的水化和凝硬过程，优化固化体的物理特性。 氧化剂和还原剂多用于处理变价金属。在As 污染土壤固化之前常先用H2O2 等进行氧化处理，使其从3价转化5价，水泥和石灰固化，产生Ca 或Fe 的砷酸盐及亚砷酸盐。而Cr 在固化前常加入还原物质使其从6价转化成3价。在氧化或还原条件下，非毒性有机物可能变为有毒物质，因此要针对不同的污染物类型科学设置处理过程。 固化剂用量对重金属污染土壤的固化效果是十分重要的。氢氧化物是固化体中重金属的重要存在形式，它们的溶解度受到介质pH的影响，即在碱性的某个pH值具有最小的溶解度，当pH升高或降低时其溶解度就增大。固化剂常具有较强碱性，会强烈影响固化体的pH，因此加入量太大会对重金属的稳定效果产生负面影响。2、水分含量 水是水化反应的物质基础，但过量的水会阻碍固化/稳定化过程。另外，水化反应后剩余水分会逐渐蒸发造成固化/稳定化体毛细孔道增多，增加固化稳定化体的渗透性以及污染物的移动性，不利于污染物的稳定，且固化/稳定化体密度和强度会有所降低。为保证水泥进行正常的水化反应，水与水泥的比值一般维持在0.25。3、混合均匀程度 混匀是固化/稳定化过程中至关重要的步骤，目的是保证固化/稳定化剂和污染物之间的紧密接触，有时要借助相应的仪器设备。在大多数情况下，混合程度是用肉眼判断的，因此试验结果在一定程度上受到主观经验的影响。4、养护条件 混合处理后的两周时间是硬化和结构形成的重要阶段，该阶段的养护条件直接关系到固化/稳定化体的结构孔隙和密实程度，影响到污染物的浸出效应，因此对固化/稳定化效果至关重要。随着温度升高水泥的水化反应加速。水化反应也具有动力学特征，甚至能够持续很多年。随着水化反应的进行，固化体强度和其它性能也呈现时间依赖性，因此较长的养护时间是十分必要的。为了保证固化体的结构完整性增加污染物固定的程度，一般应该采取28天以上的养护时间。五、固化/ 稳定化效果评价方法 目前，对于固化/ 稳定化处理效果的评价，主要可以从固化体的物理性质、污染物的浸出毒性和浸出率、形态分析与微观检测、小型试验等方面予以评价。1、物理性质 经过固化/ 稳定化处理后的固化体可以进行资源化利用，通常可以把它们作为路基或者一些建筑材料，因此处理后的固化体应具有良好的抗浸出性、抗渗透性及足够的机械强度等，同时，为了节约成本，固化过程中材料消耗要低，增容比也要低。抗压强度和增容比是评价固化体作为路基、建筑材料或者填埋处理的主要指标。2、浸出毒性 目前，通常通过污染物的浸出效应来评价添加剂对污染物的固定/ 稳定化效果。固体废物遇水浸沥，浸出的有害物质迁移转化，污染环境，这种危害特性称为浸出毒性。判别一种废物是否有害的重要依据是浸出毒性，为了评价固体废物遇水浸溶浸出的有害物质的危害性，我国颁布了固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法、固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法和固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法，浸出液中任一种污染物的浓度超过危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别规定的浓度限值，则判定该固体废物是具有浸出毒性特征的危险废物。在美国最常用的浸出毒性评价方法是TCLP 法，用来检测在批处理试验中土壤和不同废弃物中重金属元素迁移性和溶出性。3、形态分析与微观检测 形态分析是表征重金属生物有效性的一种间接方法，利用萃取剂提取重金属可以明确重金属在土壤中的化学形态分布以及可被溶出的能力。Tessier 等于1979 年提出的五步连续提取法，简称Tessier法，该法是目前应用最广泛的方法。通过形态分析可以，可以了解土壤中重金属的转化和迁移，还可以预测其生物有效性，间接地评价重金属的环境效应。 通过分析土壤中重金属在固定前后微观结构上的变化，可以推测固化/ 稳定剂与重金属之间的相互作用以及结合机制。X 射线衍射(XRD)可以分析固化体矿物组成，扫描电子显微镜(SEM)可以测定固化体的形貌、组成、晶体结构等；XRD和SEM已被众多研究者用于测定新物质的形态和研究不同添加剂对重金属离子的固化机理，结合形态分析的结果，还可以发现固定后各种形态分布比例的变化。4、小型试验 盆栽试验、现场小型试验是评估原位修复效果的最常用的方法，通过观察植物生长状况以及测定植物生物量和植物组织中重金属浓度，可以确定经过固化/ 稳定化修复后土壤中重金属毒性的变化。此外，由于现场试验的环境因素与室内试验有一定差别，因此，在污染现场开展大型处置工程之前，可以进行现场小型试验，并与实验室研究结果进行验证，并在一定阶段对固化体进行代表采样分析，可评估其固化/ 稳定化效果。六、 固化/稳定化处理流程（一） 实验室研究实验室研究是在恒定的温度和湿度环境条件下进行前处理和固化剂选择的小批量试验，用以指导现场试验和处置工程的实施。实验室研究流程图如下：固化/稳定化机理研究 图 6.1实验室研究流程图1、 污染样品采集 为了全面了解研究区的土壤污染状况和机械特性等性质，需要采集足够数量的土壤样本。场地历年的使用状况资料对掌握其污染类型和范围是十分重要的。值得注意的是，当采集挥发性有机物污染土壤样品时，要尽量减少这些物质的损失或变化。也有研究者根据污染土壤的特征，利用模拟土壤进行实验室固化试验，这种方法可能会导致模拟土壤与现场土壤的差异，给污染场地土壤修复工程带来困难。2、 土壤物理化学性质的分析 一般而言，土壤酸碱度、含水量、机械组成、污染物质种类和含量是主要指标。在分析结果的基础上确定主要关注的土壤污染物种类，为后续处理确立目标污染物。3、 修复工艺 根据目标污染物性质，确定样品前处理过程。设置多种胶凝材料和添加剂的批量试验，根据评价指标来确定最佳组合。由于影响因素太多，为了抓住最主要因素简化试验过程，目前的大多数实验研究通常采用恒定的水分添加量，固定的混合手段、养护温度和养护时间。4、 固化/稳定化效果的评价 判断一种固化/稳定化方法对污染土壤是否有效，主要可以从固化体的物理性质和对污染物质浸出的阻力两个方面加以评价。 为了进行资源化利用，通常把固化体作为路基或要求不高的建筑材料，因此要关注固化体的抗压强度、抗冲击性、抗浸泡性和抗冻融性等物理性质。研究人员发现固化体抗压强度与其它指标具有良好的相关性，可以作为污染物固化程度的主要指标。为了评价固化体对污染物的固定/稳定效果，通常要考察污染物释放的能力，即污染物的浸出效应、形态分析等。5、固化/稳定化机理研究固化体重金属的形态分级可以与化学键理论相结合用以推断固化/稳定剂与重金属污染物之间的结合机制；扫描电镜（SEM）可以对固化体进行形貌观察，配以能谱就可以对元素种类加以鉴定；X 射线衍射（XRD）可以分析固化体矿物组成。以上几种技术可以互相补充，用于固化/稳定化机理的研究。（二） 污染现场小型试验污染现场小型试验的流程与实验室研究内容大致相同。但现场试验的土壤混合技术更加复杂，需要借助大型机械，因此要求具有较大的空间，且要保证电力设施的正常运行。现场养护也容易受到周围环境变化的影响，需要进行保温保湿处理，防止干湿交替和冻融现象的发生。（三） 工程操作现场小型试验对实验室研究结果加以修正后，就可以在污染现场开展大型处置工程。这个过程中污染土壤与固化剂的充分混合是至关重要的步骤。按处置位置的不同，可以将固化/稳定化技术分为原位和异位处置。异位固化/稳定化技术是将土壤从最初污染位置挖掘出来，运输至一个处理系统中实现与固化剂的混合和后续养护。挖掘污染土壤增加了运输成本，并且增大了污染物向周围扩散的可能性，但是异位处置能够很好控制试剂加入量，能够保证污染土壤与固化剂的充分混合，比较适合于污染深度较浅的场地。原位固化/稳定化技术不需要对污染土壤进行搬运，节省了运输费用，减小了有机污染物挥发的可能性。异位固化/稳定化技术流程图如下：污染土壤清挖场内转运临时贮存土壤预处理添加固化/稳定化剂混合、搅拌反应、养护未达标 固化/稳定化后取样检测达标填埋区防渗处理转运至防渗填埋区安全填埋竣工验收图6.2 异位固化/稳定化技术流程图流程描述： 将土壤从污染地挖掘装车运输至固化/稳定化处理中心的堆场等待处理，堆场底部须做防渗； 土壤预处理步骤为：将转运的土壤进行初步筛分，将土壤中粒径大于50 mm 的石块和杂质分拣出来，若土壤存在粘土块，应破碎后再过筛。充分混合土壤，取样分析混合土壤的重金属含量，浸出液中重金属含量及土壤理化性质等。 将预处理后的土壤送入搅拌机，加入调节水将土壤含水量在控制在6065%范围内，同时加入固化/稳定剂进行连续性搅拌； 经强制搅拌混合后的土壤由搅拌机排出； 搅拌均匀的固化/稳定化土壤再转移至土堆暂存区，再由铲车送至堆场进行养护，固化/稳定化反应彻底完成，养护完成后土壤水分可降至30%以下；稳定堆场要求通风、防渗； 稳定堆须经采样进行检测分析，确定达标后进行填埋处理。（四）修复治理实施方案1、实施流程实施流程如下图6.4所示，主要包括清挖与运输、筛分、药剂混合、验收与最终处置的关键环节。清挖筛分药剂混合不合格取样检测合格最终处置图 6.3 修复流程图2、清挖与运输治理区域的清挖与运输包括两个阶段：施工准备阶段与实施阶段。（1）施工准备施工围挡搭设在各施工区域周边采取栅栏封闭式维护，在行车方面上流出专用的出入口，作为施工人员、设备的专用通道。并在门口设置专业保安人员进行看护，悬挂宣传标识，保证人员的安全。为防止施工期间无关人员擅自进入现场，对人员的出入进行严格的管理。污染区域根据场地调查的数据，采用测量仪器进行定位测量放线，做好厂区内污染区域的标识。（2）测量放线依据污染土壤清挖范围图，污染区域现场测放出基槽开挖线，并用白石灰撒出。在开挖线范围一侧设置警示牌，分别设置醒目的颜色进行区分，警示牌上标明土壤类别及开挖深度、处理方式等详细内容，避免挖错。（3）清挖及运输 根据风险评估确定的修复范围和修复深度，对废渣及受污染土壤进行开挖。当处置现场具备接收、处置污染土壤的能力后，可以开始从清挖现场运输污染土壤至处置场。对筛分出来的污染土壤进行分类处理，并对入场进行严格管理，对两种不同类型的污染介质在作业区进行分区卸车。3、土壤筛分（1）临时储存为保证修复治理的连续，清挖出的土壤宜在场地内设立储存区。储存区应具有防雨、防尘和防渗漏的功能，并且能够有效地防止二次污染。储存区可设防渗膜，将清挖出的土壤置于膜上，之后再将膜的边缘拉起，翻盖在土壤表层，使得膜对土壤表层形成全部包裹状，避免雨水冲刷和风力吹散。（2）筛分流程 先将污染土壤中颗粒在粒径在30-50 mm大小的块状颗粒通过前筛和破碎设备进行预处理。预处理土壤通过传送带或挖掘机传输至进料斗，进料斗物料按一定速度进入筛分系统，筛上产品进入由配料传送带系统运至粘土/石块清洗器，在清洗机中加入工艺用水后形成泥浆混合物，在泥浆混合过程中，溢出的水中含有悬浮的粘土颗粒，以底流的形式离开清洗器，经沉淀固液分离、添加药剂处理后达标；筛下产品由传送带或挖掘机转移至药剂混合设备进行固化/稳定化处理。4、药剂混合处理土壤与药剂的混合味固化/稳定化的核心工作，其工作安排必须与现场清挖、运输工作相配合，确保清挖与处置同步进行，不影响现场清挖的速度。由于现场每天的处置量受污染土壤清挖工程的进度限制，因此处置工程的进度依照清挖工程进度设计。污染土壤与药剂的混合主要包括污染运输车辆卸土，土堆整形，药剂铺洒，污染土壤药剂混合，按照小试确定的药剂质量/污染土壤质量比投加修复药剂。首先将药剂投加至污染土壤表面，再对药剂和土壤进行搅拌混合，混合时间尽量长，以保证药剂和土壤的均匀性，使得药剂和污染土壤充分接触。混合设备对污染土壤与药剂的混合效率是决定固化/稳定化处置工艺的成功率及处置效率的重要因素。考虑到施工效率，建议采用配有筛分斗的挖掘机进行污染土壤与药剂混合作业。为了进一步提高混合效率，待混合设备进场、安装完毕后，需要对其进行调试、试生产，根据现场污染介质情况确定最为合适的工况，在保证设备运行稳定性的前提下，最大限度地发挥设备的处置效率。5、检测与最终处置堆置在待测区中的土壤，首先由企业进行自检，即自行采样并委托具有相关检测资质的第三方检测机构对送检样品中污染物浓度及浸出毒性进行检测，鉴别标准参照一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准中的有关要求。在确认检测结果符合验收标准后，再向相当地环保局提出验收申请，由环保局委托的检测机构到现场采样即验收，并根据检测结果出具验收文件或再处置批复。验收合格后集中进行安全填埋。6、填埋场建设填埋场建设区域应尽量选择天然优质粘土层较厚的位置；施工中，先将填埋区域挖至15左右米深，并平整场地。完成填埋场底部平整后，使用粘土进行回填，回填厚度1米，并使用机械压实，压实系数0.96。然后在回填粘土层上铺设厚度为2毫米的HDPE防渗膜。铺设时应注意：a、必须保证防渗膜平坦，无皱折；b、在保证质量的前提下，焊缝尽量少；c、在坡面上铺设衬层，不得出现水平焊缝；d、底部衬层应避免埋设垂直穿孔的管道或其它构筑物；e、边坡必须锚固，锚固形式必须满足材料的受力要求；f、边坡与底面交界处不得设角焊缝。防渗膜铺设完成后进行气密性检测，保证防渗达到要求。底部防渗膜铺设完成并经过气密性检测后，在防渗膜上方开始逐层回填、压实污染土壤，每层厚度不超过40cm，以确保压实系数达到0.96。污染土全部回填、压实完毕后，在污染土的四周、顶部全部铺设防渗膜，顶部距地面4米。最后，在顶部回填、压实4米厚优质粘土，确保污染土壤得到安全填埋。填埋场剖面示意图见下图。 图6.4 填埋场结构示意图项目实施所需设备及材料（参考）序号设备名称技术性能单位数量1破碎机规格：1250×1000；60-80m3/h；进料200mm,出料10mm台2振动筛最大进料粒度300mm,筛孔尺寸10mm3搅拌机处理能力：50m3/h ；处理粒径>80mm套4水泥储罐100m35单斗提升机套6螺旋输送机直径：250mm,长10m7配料机含单斗、轨道及卷扬机等装置8皮带输送机9化学试剂贮槽10m310清水箱30m311清水泵/化学泵杨程10m12装载机13粘土m3 14HDPE膜m2 15固化/稳定剂Kg七、固化稳定化的工程案例（一）重庆长安工业（集团）有限公司五里店厂区原址污染场地治理修复项目1、项目名称：重庆长安工业（集团）有限公司五里店厂区原址场地环境风险评估（第二阶段）与污染场地治理修复项目2、工程地址：污染场地地址：重庆市江北区建新东路77号；异位修复场所：重庆长生桥生活垃圾填埋场。3、 污染程度：42个监测点位共计75个土壤样品出现不同程度的重金属及总石油烃的超标现象，参照展鉴会用地土壤环境质量评价标准(暂行)(HJ350-2007) A级标准采用单因子污染指数评价法的评价结果显示，超标点位的单因子污染指数均大于1。4、 主要的重金属污染区域：原厂222车间表处理生产线、226车间电泳涂漆生产线；重金属污染范围为7025平方米，污染土壤总量6875方；实际开挖重金属污染土壤7935方。5、 场地修复方法：异位修复为主体，将污染土壤先清理出场地，使污染场地尽早满足使用要求。污染土壤则运送贮存场进行处置。6、 污染土壤修复方法：（1）采用稳定固化后安全填埋的方式对重金属污染土壤进行处置；（2）采用生物通风的方式对总石油烃污染土壤进行处置；（3）对重金属和总石油烃混合污染的土壤先采用生物通风再稳定固化后安全填埋的方式处置。7、稳定固化处置流程（二）江苏某环境工程公司钢铁厂污泥、粉尘处理工程项目1、项目情况 （1）.主要是对钢铁厂的含铬污泥、粉尘进行处理，处理量为10t。（2）.该项目中主要污染物为铜、镍、铅、锌、铬、镉，主要是针对铬的处理研究。（3）.钢铁厂污泥粉尘情况2、项目要求钢铁厂含铬污泥、粉尘处理后达到危险废弃物填埋污染控制标准（GB 18598-2001）。3、重金属博士处理方案 该钢铁厂主要是污泥、粉尘项目，处理都要经过搅拌过程。根据重金属博士的重金属稳定固化法，还要注意到铬的价态是六价，处理过程要先经过氧化还原处理，使其变成三价。根据此特点和危险废弃物的排放要求，遵循技术可行、经济合理的原则，确定处理工艺。其工艺流程图如下：首先对钢铁厂进行基本情况调查，采用粉尘捕集装置进行收集粉尘飞灰。用重金属专业仪器对钢铁厂粉尘污泥含量进行分析，配制相应的重金属稳化剂。将粉尘污泥混合投入搅拌机进行混合均匀搅拌，接着与配制好的重金属稳化剂混合，并投入一定比例的混炼用水，搅拌35min。此时注意，铬的价态问题，处理过程需要将六价铬还原成三价铬。因此需要先投入重金属稳化剂A将Cr6+还原成Cr3+ ，再投入稳化剂B。利用重金属稳化剂对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用，降低重金属的生物有效性，使重金属颗粒矿化，失去与外界反应的条件，从而降低粉尘中的重金属浓度，模仿金属矿形成过程，使重金属颗粒固化板结。最后经专业仪器分析处理后的钢铁厂污染物的成分含量，对其进行分级。不达标的，返回再次重新处理。达标后，可直接根据需要进行再利用。五、重金属稳化剂处理效果1、处理前后对比图：2、处理前后数据对比从上表钢铁厂重金属污染物处理前后的对比图，可知重金属博士处理重金属污染工艺效果良好，铬的去除率达到96.5%，达到危险废弃物填埋污染控制标准（GB 18598-2001）。六、经济效益分析重金属污染类型复杂，具体处理流程以及药剂用量需要根据具体情况来定。补充：近期有不少客户进行咨询，其他提到了如下3个问题，挺具有代表性的。1、Cr能浸出这么高，为何不直接去提取，还做什么稳定化啊，浪费资源。答：提不提取主要考虑的是提取成本是否合适。铬不属于贵金属，本身价格比较低，提取需要比较复杂的工艺，需要一定的投入，当投入产出比小时，提取的价值就很小。所以一般铬是不会提取的，主要还是需要在工艺流程中减少污染物的产生以及排放。2、处理完Cr浸出还有1.1仍有这么高的浸出，担忧啊。答：是的.铬渣问题一直都存在，该案例中降到1.1后，实际上还是可以进行深度处理，但实际处理中需要考虑其他的因素。一个是因为污染物浓度高、污染物量大，还有就是处理成本高、流程复杂。3、药剂成本不够便宜答：我们同样希望能做到在较低成本下，通过简单的方法达到无害化的目的，使得这样大量堆存的铬渣能尽快地得到治理，从而解决污染问题。药剂的成本是可以根据采用的处理方式进行一定的调整的。（三） 罗德岛州土壤修复案例1、承接单位：盛世环保有限公司2、项目效益利用很低的修复成本将废弃土地变为价值约2亿美元的商业住宅用地。3、项目背景场地为原钢铁厂、金属制品厂聚集地，后该区域遭废弃长达20余年，汞、铅、砷等重金属和其他污染无法清理，使土地不产生任何经济收入，并成为政府规划负担,影响整个区域经济。该场地位于Seekonk河畔，因为难以避免水污染，被许多专家定义为无法治理；污染严重，面积巨大，许多公司都因为难于控制治理成本和二次污染风险而拒绝承接。4、解决方案采用盛世环保分子键合技术原位修复方案，处理后的土壤无需异位。稳定化后的重金属处于一个极端稳定状态，控制了污染物的迁移，因此不会进入水体造成水污染。分子键合技术能通过原位处理大大的降低了修复的成本并避免了二次污染。整个项目在一年内完成。每天处理土壤500-2000吨。5、治理结果12公顷污染土地被成功修复，达到RIDEM（罗得岛州环保局）签发的住宅用地许可证，已经开始开发建设一个能容下400-500个家庭的高级海滨房地产项目。使一片完全废弃的土地变成了一个包括住宅、办公、餐饮娱乐等多功能的商业地块。罗得岛环保署出具了该地块可作为住宅用地的许可证，新英格兰环保部门并将该项目评为“年度最佳重金属污染修复项目”。（四）大连某工厂铬污染土壤无害化治理案例1、项目名称大连某工厂铬污染土壤无害化治理2、项目介绍（1）、铬化工企业搬迁地土壤的治理，（2）、处理量为10吨（3）、土壤铬污染情况3、项目要求处理后需达到GB 18598-2001 危险废物填埋污染控制标准。4、土壤重金属污染处理流程从取样土壤检测结果，发现本工程中铬污染分布不均，根据样品分析、实验处理结果及各区域土方量比例，提出综合治理方案。（土壤重金属污染治理流程）补充：处理过程当中所配置的稳化剂，是重金属博士技术人员根据待处理土壤中污染物质的特性配比材料而成，使其达到最佳处理效果。五、重金属稳化剂处理效果大连铬污染土壤处理后可达到GB 18598-2001 危险废物填埋污染控制标准（五）危险废物水泥固化处理技术工程实例 1、废物种类、规模 根据对项目建设区域有关废物进行浸出试验的结果分析，其重金属类废物、残渣类废物等浸出浓度均高于GB18598-2001危险废物填埋污染控制标准的限值。 项目处理规模为8404t/a，废物种类和各项废物处理规模见表1。 表1废物种类和规模2、 治理方案 本项目含重金属类废物在处置废物总量中所占比例较大，考虑部分采用药剂稳定化技术进行处理，不但能大大降低由于使用水泥或石灰而增加的体积，节省大量库容，提高填埋场使用寿命，而且经药剂稳定化处理后的重金属类废物比较容易达到危险废物填埋污染控制标准要求，减少处理后废物二次污染的风险。 （1）重金属废物所需固化剂用量 重金属废物主要来源于工业危险废物，含水率为60%70%，该种废物物料固化工艺配伍为m（重金属类废物）:m（药剂）:m（水）:m（固化剂）1:0.010.10:0.10.3:0.050.15。由于工业废物成分非常复杂，固化剂的添加量为20%、药剂为1%较稳妥。固化剂选用32.5号硅酸盐水泥，药剂选用硫脲。 （2）焚烧飞灰及残渣所需固化剂用量 根据经验，飞灰固化剂的添加量可为5%15%，从安全性考虑，固化剂添加量为15。由于飞灰中含有部分石灰，只用水泥固化比较黏，搅拌困难。因此，飞灰固化剂选用32.5号硅酸盐水泥和粉煤灰，其中水泥用量占75%，粉煤灰占25%，即m（飞灰）:m（水）:m（固化剂）=1:0.3:0.15。 综合利用残渣和物化处理残渣主要为中和处理后的废酸、碱渣以及含杂质的废塑料，固化剂量为20%，选用的固化剂为32.5号硅酸盐水泥，该种物料固化工艺配伍为m(残渣）:m(水）:m（固化剂）=1:0.3:0.2。 3、固化工艺流程和主要设备参数 （1）工艺流程 工艺流程下图。 图1固化工艺流程 将需固化的废料及其固化剂、药剂采样送实验室进行试验分析，并将最佳配比等参数提供给固化车间。需固化处理的含重金属、残渣类废物通过车辆运送到固化车间，倒入配料机的骨料仓，并经过卸料、计量和输送等过程进入混合搅拌机。水泥、粉煤灰药剂和水等物料按照实验所得的比例通过各自的输送系统送入搅拌机，连同废物料在混合搅拌槽内进行搅拌。其中水泥、粉煤灰和飞灰由螺旋输送机输送再秤量后进入固化搅拌机拌合料槽；固化用水、药剂通过泵计量送入搅拌机料槽。物料混合搅拌均匀后，开闸卸料，通过皮带输送机输送到砌块成型机成型。成型后的砌块体放入链板机的托板上，通过叉车送入养护厂房进行养护处理。养护凝硬后取样检测，合格品用叉车直接运至安全填埋场填埋，不合格品由养护厂房返回预处理间经破碎后重新处理。 4、主要技术经济指标 本项目主要技术经济指标见表2。 表2主要技术经济指标 从表2可看出，采用水泥固化技术处理危险废物具有厂房占地面积小、投资和单位运行成本低等优点。