污染淤泥固化后重金属的形态变化及溶出规律

由于中小企业的无序排放，我国的湖泊、河流、水库污染严重，甚至于一些饮用水水源地也遭受较为严重的重金属污染，水体底泥重金属超标现象较为普遍，清淤工程正在大量实施。同时，由于底泥清淤产生的大量的污染淤泥的处理的问题也越来越为重要，安全、无害、资源化处理和利用技术成为重要的工程需求。由于将底泥中的重金属从淤泥中去除的方法过于昂贵，进行无害化、稳定化处理消除其对环境不再产生二次污染危害的方法成为主要的探索方向。在这一方向中，非常重要的理论问题就是淤泥经过固化处理后其中的重金属发生的形态变化，以及在其后的环境条件下产生的溶出问题。本研究基于固化处理的原理，研究重金属在处理过程中发生的形态变化以及重金属赋存形态与溶出特性之间存在的必然规律，研究经过不同固化材料和工艺进行处理后重金属的形态转化规律，明确经过处理后淤泥中重金属的环境行为，为污染淤泥处理技术应用以及二次污染的评价提供理论基础和技术支撑。

在河湖治理过程中，清除已经进入水体的内源污染物已成为重要的手段，而清淤工程成为常用的治理措施之一。很多情况下清淤淤泥含有较多的重金属污染物和N、P污染物，对这些污染物如不进行妥善的控制，势必形成二次污染的风险。在我国大规模进行河湖治理的现状下，污染淤泥的无害化处理和资源化利用成为迫在眉睫又非常重要的技术需求。.通过酸洗等原理将淤泥中含有的重金属类物质进行去除的方法需要很高的代价，尚不能广泛地进行使用。较为现实的方法是允许重金属赋存于淤泥中，但不再产生环境或生态危害。由于重金属的形态会影响其浸出特性以及对环境、生态的危害程度，掌握改变重金属形态和浸出特性的基本规律，就会产生实现重金属稳定化的处理方法。基于这一思想，开展淤泥中重金属赋存形以及通过添加稳定化材料使其转化的基本规律研究。.研究针对较为典型的黄石磁湖、东莞运河、无锡太湖、大鹏湾4种淤泥，作为城市湖泊、城市河流、大面积淡水湖和海洋沉积物的代表，研究了①淤泥中重金属赋存形态与溶出特性之间的关系；②固化稳定化处理中重金属形态的变化规律；③污染底泥固化后磷形态的变化和浸出特性；④污染底泥中重金属的环境稳定性及模拟。.对以上4种淤泥的研究表明，通常淤泥中非稳定态重金属含量在50%左右，浸出量与非稳定态重金属的含量有着明显关系，而间隙水中重金属的含量仅达到总量的1~3%。说明重金属的环境、生态危害主要来源于非稳定态，同时这一类重金属向间隙水中的析出是主要的输出途径。.使用水泥、膨润土、石灰等材料对淤泥进行稳定化处理。发现Cd、Cr、Ni 和Zn 的稳定态重金属明显增加，而Cu和Pb 的形态变化不大。随着非稳定态重金属向稳定态重金属的转化，重金属浸出量大大减少。在添加量为100kg/m3的范围，重金属污染最严重的东莞运河淤泥也能满足重金属浸出的标准。说明添加形态转化材料能够达到无害化的目的。对于富营养化湖泊中产出的富P淤泥，通过水泥、生石灰及硫铝硅酸盐水泥的处理，淤泥中的Org-P明显减少，Ca-P增加，P的浸出量显著减少，能够抑制淤泥中P再次返回水体。通过对处理后淤泥中重金属迁移－弥散特性的研究，更加证实了这一方法在避免二次污染中的作用。.本研究明确了污染淤泥重金属的形态以及转化规律，开发出相应的固化/稳定化技术，并进行了工程应用，已完成的4个重金属污染淤泥固化/稳定化工程并取得了良好的经济、环境、社会效益。