電鍍廢水處理產(chǎn)生的電鍍污泥中有機物含量較少，重金屬含量較多，堆置易產(chǎn)生二次污染，嚴重影 響地下水、土壤等周邊環(huán)境，因此電鍍污泥的處理一直是電鍍行業(yè)和環(huán)境工程領域的熱點問題。本著固 體廢棄物處置的“３Ｒ”原則，在目前經(jīng)濟和技術的背景下，利用固化技術處理較為簡單經(jīng)濟可行。利 用固化技術處理的電鍍污泥仍然需要進一步的安全填埋處理，以保證固化的電鍍污泥不能對環(huán)境產(chǎn)生 潛在的威脅。

１ 材料與方法

１．１ 實驗材料

實驗使用的電鍍污泥是采自常州某表面技術科技發(fā)展有限公司經(jīng)常規(guī)方法脫水后的污泥，含水率 為７４．９０％。將采來的電鍍污泥置于烘箱里１０５ ℃ 烘干２４ｈ，將烘干的電鍍污泥采用球磨機磨細，并 過２００目（篩孔尺寸０．０７５ｍｍ）標準篩。粉煤灰取 自常州華電電廠，采集來的粉煤灰未經(jīng)球磨機粉磨 直接烘箱干燥后使用。水泥采購市場上的商用３２５ 普通硅酸鹽水泥，實驗原料經(jīng)過 Ｘ 射線熒光光譜表 征分析，主要組分見表１。


１．２ 實驗儀器

上海精宏DHG-9070A鼓 風 干 燥 箱，上 海 精 宏 儀 器 廠； ＦＡ２１０４分析電 子 天 平，上 海 良 平 儀 器 儀 表 有 限 公 司；７５２Ｎ 紫外可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司；ＨＺＱ－Ｘ１００Ａ 恒溫振蕩培養(yǎng)箱，上海一恒科學儀器有限公司；ＱＭ－１ＳＰ行星式球磨機，南京大 學儀器廠；ＹＹＷ－２應變控制式無側(cè)限壓力機，南京土壤儀器廠有限公司；ＳｏｌａａｒＭ６原子吸收分光光度 計，美國 ＴｈｅｒｍｏＥｌｅｃｔｒｏｎ公司；ＡＦＺ－０５０１－Ｕ 純 水 儀，艾 科 浦 公 司；ＨＢＹ－４０Ｂ 水泥恒溫恒濕標準養(yǎng)護 箱，蘇州市東華試驗儀 器 有 限 公 司；ＳＢ－５２００Ｄ 超 聲 波 清 洗 機，寧 波 新 芝 生 物 科 技 股 份 有 限 公 司；ＳＸＦ－ １２００型 Ｘ射線熒光光譜分析儀，日本島津。

１．３ 實驗方法

１）試塊制備工藝流程

圖１為本實驗的試塊制備的工藝流程圖。將磨細烘干 的電鍍污泥、水泥與粉煤灰按比例稱重后，再經(jīng)球磨機粉磨 混合，球磨機的轉(zhuǎn)速為３５０ｒ／ｍｉｎ，混合時間為６ｈ。表２為實 驗 原 料 配 比 設 計。以 電 鍍 污 泥 的 質(zhì) 量 為 參 照，記作１個質(zhì)量單位，根據(jù)水泥固化相關中水泥使用 量，水泥的添 加 量（Ａ）為 電 鍍 污 泥 的 ０．５０，０．７５，１ 倍，則 Ａ１，Ａ２，Ａ３ 分別為０．５０，０．７５，１。粉煤灰的添加量不能多 于水泥，否則會嚴重影響試塊的抗壓強度，本研究中粉煤灰 的添加量（Ｂ）為電鍍污泥添加量的０．１５，０．３０，０．４５倍，即 Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ 分別為：０．１５，０．３０，０．４５。將處理好的樣 品 加 入 一 定 量 的 水（質(zhì) 量 分 數(shù) 為８％～ １０％）使 其 成 流 塑 態(tài) 后，以 內(nèi) 徑 ｄ ＝３９．１ ｍｍ、高 ｈ ＝ ８０ｍｍ 水泥膠砂試模制作 試 塊。試 塊 制 作 過 程 中 分３層 夯實，每層用擊實器擊２４次，試塊成型時間為１ｄ；養(yǎng)護時 間（Ｃ）為３，５，７，１４，２１ｄ，養(yǎng)護完成取出測其無側(cè)限抗壓強 度和重金屬浸出毒性。其中，養(yǎng)護溫度（２０±１）℃，養(yǎng)護濕 度≥９０％。

２）性能測試方法

無側(cè)限抗壓強度參 照 公 路 土 工 試 驗 規(guī) 程（ＪＴＧ Ｅ４０— ２００７）中無側(cè)限抗壓強度試驗（Ｔ０１４８—９３）；重金屬浸出毒性分析方法采用水平振蕩法（ＨＪ５５７—２０１０）； 重金屬分析方法采用《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版），其中 Ｎｉ２＋ 含量采用丁二酮胯分光光度法測 定，Ｃｕ２＋ ，Ｚｎ２＋ 含量均采用火焰原子吸收分光光度法測定。


２ 結(jié)果與分析

電鍍污泥的 ＸＲＦ分析表明主要的重金屬是 Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，質(zhì) 量 分 數(shù) 分 別 占 到 了 １２．３３％， １０．０５％，５．６９％。粉煤灰及水泥中幾乎不含有重 金屬元素。電 鍍 污 泥 中 含 有１７．６９％的 Ｐ 元 素， 這是由于采集污泥的電鍍廠采用的是含 Ｐ 的 重 金屬捕捉劑而不是用普通的石灰沉淀導致的。通過 Ｄｅｓｉｇｎ－ｅｘｐｅｒｔ分析得到的等高線圖及響應曲面圖結(jié)果如圖３所示。在試驗因素取值范圍內(nèi) 選擇最低點為出發(fā)點，優(yōu)化得到的最佳理論配比為 ｍ（電 鍍 污 泥）∶ｍ（水 泥）∶ｍ（粉 煤 灰）＝１∶１∶ ０．３６，該條件下計算得到的無限抗壓強度預測值為３１０．０３６ｋＰａ。通過軟件優(yōu)化計算得到的最優(yōu)配比為 ｍ（電鍍污泥）∶ｍ（水泥）∶ｍ（粉煤灰）＝１∶１∶０．３６，該配比非常接近正交試驗中得到的最優(yōu)配比 ｍ （電鍍污泥）∶ｍ（水泥）∶ｍ（粉煤灰）＝１∶１∶０．３；通過理論優(yōu)化得到的最優(yōu)養(yǎng)護期為２１ｄ，該值也符 合實驗結(jié)果，表明響應曲面優(yōu)化得到的結(jié)果較為可靠。

３ 結(jié) 論

１）以水泥、粉煤灰為固化劑固化電鍍污泥，通過正交試驗可知，水泥、粉煤灰、養(yǎng)護時間３個因素對 無側(cè)限抗壓強度的影響從大到小為養(yǎng)護時間，水泥，粉煤灰。無側(cè)限抗壓強度隨養(yǎng)護時間、水泥添加量 的增加而增加，不隨粉煤灰添加量的增加而增加。最佳的試驗條件為 Ａ３Ｂ２Ｃ３，即 ｍ（電 鍍 污 泥）∶ｍ （水泥）∶ｍ（粉煤灰）＝１∶１∶０．３，最佳養(yǎng)護時間為２１ｄ。

２）通過 Ｄｅｓｉｇｎ－ｅｘｐｅｒｔ軟件優(yōu)化得到的理論最佳條件及能取得最大預測值為：ｍ（電 鍍 污 泥）∶ ｍ（水泥）∶ｍ（粉煤灰）＝１∶１∶０．３６，養(yǎng)護齡期２１ｄ，無側(cè)限抗壓強度預測值為３１０．０３６ｋＰａ。此最優(yōu) 條件下制備的試塊經(jīng)浸出毒性評價測試，浸出液中重金屬的濃度完全達到了浸出毒性測試要求。



 

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