某化工厂历史遗留镉污染渣土稳定化固化处理工程应用试验研究

邵 乐，史学峰，李昌武，韩 凤，田宝虎

（航天凯天环保科技股份有限公司，湖南 长沙 410100）

某化工厂历史遗留镉污染渣土稳定化固化处理工程应用试验研究

邵 乐，史学峰，李昌武，韩 凤，田宝虎

（航天凯天环保科技股份有限公司，湖南 长沙 410100）

采用稳定化固化＋安全填埋的方案处置某化工厂历史遗留镉污染渣土，进行了稳定化固化实验室小试及现场中试试验，试验结果表明，水泥、螯合剂与pH调节剂组成的药剂组合能大大降低该渣土镉的浸出，且pH和镉的浸出值均能满足《危险废物填埋污染控制标准》（GB18598－2001）中允许进入填埋场的要求，其最佳添加量分别为3%、0.5%及1%。稳定化固化过程控制最佳工艺参数为：含水率40%；养护时间3 d。

镉污染渣土；稳定化固化；药剂组合

某化工厂33年以来采用了多种方法冶炼磷石膏、硫酸锰、硫酸锌，由于生产设施简陋，工艺落后，环保意识缺失，虽然现在已经全面停止生产，但企业历年生产的废渣只有少量外运，大部分沿湘江边堆填，未进行任何防渗处理，无截、排水沟，每年雨季，废渣就会被雨水侵入，直接冲进湘江河道，对项目地河段及下游河段造成严重的重金属污染。考虑到该项目渣土量大、镉含量高，且安全土地填埋成本相对较低，工艺较成熟，因此选择安全填埋法安全处置历史遗留镉渣及污染土壤。

该项目拟对含镉渣土混合物进行稳定化固化预处理，使其达到进入填埋场的入场标准后送往附近危废填埋场安全填埋。稳定化固化技术是通过物理和化学作用来固定土壤中污染物的技术组合。稳定化和固化试剂能与土壤中的重金属污染物发生化学或物理反应，使之转化为不易溶解、迁移能力弱、毒性更小的形态［1］。

目前，常用的固化剂有水泥、石灰、沥青以及酚醛塑料等有机物聚合物［2］。其中，水泥是最常用的固化剂，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［3，4］。水泥固化法已被广泛用于电镀污泥、铬渣、砷渣、汞渣、镉渣等重金属废物的固化处理，同时根据国内大量的研究结果［5，6］以及国内几个已开始运行的危险废物填场工程的经验表明：用水泥固化成本低，固化效果好，易于操作，适合我国的国情。

常用的镉的稳定化添加剂有硫化物、磷酸盐、氢氧化物、铁盐、铝盐、碱性材料（石灰、粉煤灰、赤泥、电石渣等）、粘土矿物（蒙脱石、高岭土、人工沸石、白云石等）等［7～10］。同时在处理过程中还需要添加pH调节剂，使得稳定化固化处理后的渣土混合物pH满足填埋场入场要求［7～12］。

1 试验材料

1.1 供试渣土样

小试渣土样取自污染场地环境调查时钻孔所取的样，具体布点参照《场地环境调查技术导则》（HJ25.1－2014）及《场地环境监测技术导则》（HJ25.2－2014），选取污染浓度最高的几个点样混合均匀，风干后碾磨过20目筛，备用。

采用《固体废物浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》（HJ／T299－2007）［11］对该渣土样进行浸出，其浸出液中镉的浓度为8.71 mg／L，锌、铅、砷、铬、六价铬、汞等污染因子浓度均较低，只有镉超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3－2007）中镉的浸出浓度限值（1 mg／L）［12］，该渣土混合物是危险废物。

采用《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》（HJ557－2009）［13］对该渣土样进行浸出，其浸出液pH为6.55，镉的浓度为3.36 mg／L，超过《危险废物填埋污染控制标准》（GB18598－2001）中允许进入填埋场的浓度限值（0.5 mg／l）［14］，锌、铅、砷、铬、六价铬、汞等污染因子浓度均较低，远低于危险废物填埋场入场标准，只需针对镉进行稳定化固化处理，达到入场标准后入场填埋。

1.2 试验仪器与试剂

试验所用到的仪器与药剂见表1。

表1 试验所用仪器与药剂

2 稳定化固化研究

2.1 稳定化固化小试研究

2.1.1 试验方法

2.1.1.1 稳定化固化药剂筛选及添加比例确定试验方法

准确称取500 g处理好的渣土混合样于塑料盆中，分别加入表2中10组不同比例的药剂，以考察不同稳定化固化药剂及其配比稳定化处理效果，水泥＋螯合剂＋pH调节剂混合药剂不是一起加入，先加入水泥，混合均匀后再加入螯合剂，最后加入pH调节剂；加适量蒸馏水，加入量以保证渣土全部润湿且无积水为准；搅拌均匀，反应养护3 d后取样送检。具体试验设计方案见表2。

表2 稳定化固化小试药剂及添加比例

2.1.1.2 稳定化固化工艺参数对稳定化效果的影响试验方法

含水率的影响：准确称取500 g处理好的渣土混合样于塑料盆中，加入3%水泥混合均匀，然后加入0.5%螯合剂混合均匀，最后加入1%pH调节剂混合均匀，分别加入不同量的蒸馏水，控制含水率为30%、40%、50%，搅拌均匀，养护3 d后取样送检。

养护时间的影响：准确称取500 g处理好的渣土混合样于塑料盆中，加入3%水泥混合均匀，然后加入0.5%螯合剂混合均匀，最后加入1%pH调节剂混合均匀，加入适量的蒸馏水，控制含水率为40%，搅拌均匀后分别养护1 d、3 d、5 d、7 d后取样送检。

2.1.2 结果与分析

2.1.2.1 稳定化固化药剂筛选及添加比例确定试验结果与分析

采用《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》（HJ557－2009）对表2中10个处理后的样品进行浸出，其检测结果见表3。从表3中可以看出，通过稳定化固化处理后，渣土中镉的浸出浓度大大降低了，但只有处理8～10号样品能满足《危险废物安全填埋污染控制标准》（GB18598－2001）中填埋物进场要求，但是处理8号样浸出液pH较接近标准，实际应用时容易出现超标情况，考虑到工程现场实施条件比实验室要复杂多变，且从效果上和经济上综合考虑，拟选用3%的水泥＋0.5%的螯合剂＋1%pH调节剂作为本项目稳定化固化现场工程实施时的药剂添加量。

表3 稳定化固化药剂筛选及添加比例确定小试试验结果

2.1.2.2 稳定化固化工艺参数对稳定化效果的影响试验结果与分析

含水率对稳定化固化效果影响小试结果见表4。

表4 含水率对稳定化固化效果影响小试结果

从表4中可以看出，所有含水率条件下，浸出液pH及镉浓度均能满足《危险废物安全填埋污染控制标准》（GB18598－2001）中填埋物进场要求，但考虑到工程现场实施条件比实验室要复杂多变，且从效果上和经济上综合考虑，拟选择40%的含水率为现场工程实施时的控制条件。

养护时间对稳定化固化效果影响小试结果见表5。

表5 养护时间对稳定化固化效果影响小试结果

从表5中可以看出，所有养护时间条件下，浸出液pH及镉浓度均能满足《危险废物安全填埋污染控制标准》（GB18598－2001）中填埋物进场要求，但从效果和工期上综合考虑，拟选择3 d做为现场工程实施时的养护时间。

2.2 稳定化固化中试研究

2.2.1 试验方法与步骤

根据小试确定的最佳药剂组合、添加比例及工艺参数进行现场中试试验，以进一步确保工程应用效果，现场中试方法及步骤如下：

1.将开挖后的渣土置于0.5 mm HDPE膜上筑堆，每堆渣土70 t，0.5～1.0 m高，含水率20%左右，本次中试共筑堆6个。

2.在摊平的渣土上均匀铺洒质量比为3%的水泥，之后均匀搅拌并摊平。

3.在摊平的渣土上均匀洒上质量比为0.5%的螯合剂（配成水溶液加入），之后均匀搅拌并摊平。

4.在摊平的渣土上均匀铺洒质量比为1%的pH调节剂，之后均匀搅拌并摊平，0.5～1.0 m高。

5.洒水，并对渣土进行均匀搅拌保证含水率在40%左右，然后将渣土用挖机摊平，0.5～1.0 m高。

6.对加药完成后的渣土进行覆盖并养护3 d。

7.每个筑堆取一个样，送检，检测指标为pH及水浸Cd。

2.2.2 结果与分析

稳定化固化送检结果见表6。

表6 稳定化固化检测结果

在添加稳定化药剂的情况下，试验组样品的浸出毒性都明显降低。渣土样品均满足《危险废物填埋污染控制标准》（GB 18598－2001）对危险废物进入填埋场的要求。

3 结论与建议

1.含镉渣土经过3%的水泥＋0.5%的螯合剂＋1%pH调节剂稳定化固化预处理后，大大降低了镉的浸出，其pH及镉的浸出浓度均能满足危险废物填埋场的入场要求，且处理药剂成本仅50元／t，技术经济可行。

2.通过小试摸索及中试验证，确定了稳定化固化操作过程的最佳工艺参数为控制含水率40%，养护时间为3 d。

3.由于稳定化固化为异位稳定化固化，涉及含重金属渣土的开挖与运输以及与药剂的搅拌，现场施工时，应特别注意做好二次污染防治措施及施工人员防护措施。

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［11］HJ／T299－2007，固体废物浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法［S］.

［12］GB5085.3－2007，危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别［S］.

［13］HJ557－2009，固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法［S］.

［14］GB18598－2001，危险废物填埋污染控制标准［S］.

App lication Research in Stabilization／Solidification for the Treatment of Cadm ium W aste Residue Left Over by History in A Chem ical Plant

SHAO Le，SHIXue-feng，LIChang-wu，HAN Feng，TIAN Bao-hu
（Aerospace Kaitian Environmetal Technology Co.，Ltd.，Changsha 410100，China）

The disposal scheme of＇stabilization／solidification＋safe landfill＇was used to dispose of cadmium waste residue left over by history in a chemical plant.The small-scale tests and pilot tests of stabilization／solidification were carried out，the result shows that the combination of cement，chelating agent and pH modifier can greatly reduce the leaching of cadmium from the cadmium waste residue，and the leaching value of pH and cadmium can meet the requirement of＂landfill for hazardouswaste landfill pollution control standard＂（GB18598－2001），and the optimum adding amount is 3%，0.5%and 1%respectively.The optimum technological parameters for stabilization／solidification are as follows：water content：40%；curing time：3 days.

cadmium waste residue；stabilization／solidification；agent combination

X758

A

1003－5540（2017）06－0064－04

邵 乐（1984－），女，工程师，主要从事重金属污染治理项目设计工作。

2017－10－15