城鎮河道無污染淤泥與污染淤泥的處理方法的論文

摘要：我國城鎮河道面臨着污染、生態功能退化等諸多問題, 對周邊居民的身心健康和沿岸土地產生了較大的不良影響, 同時也不利於城鎮的未來發展, 所以, 應當加強對城鎮河道治理, 做好淤泥處置工作, 降低淤泥中的有毒有害物質含量。為此, 本文重點針對城鎮河道淤泥處理措施展開探討。

關鍵詞：城鎮河道整治; 淤泥處理; 重金屬; 固化;

1 城鎮河道整治中淤泥處理技術概述

當前河道清淤技術主要包括乾式清淤、半乾式清淤、水下清淤幾種方式, 北方地區習慣採用乾式清淤, 通常在冬季進行清淤活動。排幹清淤處理方法又可以分為幹挖清淤、水力衝挖清淤。排幹清淤在處理大型、複雜垃圾情況的河道中有着直觀、質量易控制等諸多優點。北方冬季河道有的乾涸, 有的結冰, 更容易開展乾式清淤。

2 無污染淤泥與污染淤泥的處理

淤泥中水與乾土質量比、有機質含量, 污染程度等化學、物理性質都會影響淤泥的處理方法, 通過圖1可知當前國內外主要的清淤處理措施。

圖1 淤泥的處理處置技術分類

淤泥處理方法與其污染情況有着直接關係。有的河道淤泥污染物較少, 可以直接實施資源化處置, 但是有的河道淤泥的污染物含量嚴重超標, 比如重金屬含量超標, 就需要採取相應的處理技術, 去除其中的有毒有害物質後才能排放到自然環境中。處理後的淤泥應當根據其性質特點做進一步應用, 比如淤泥氮磷含量較高那麼可以應用於公路建設中, 避免靠近水源, 以免造成水污染。

3 淤泥中重金屬固化處理

河道底部容易淤積一些重金屬、營養鹽等污染物質, 導致污染程度較高, 所以, 世界各國普遍關注河道水底淤泥安全處理問題。當前固化處理是城鎮河道清淤處理中一種常見的技術, 該技術可以有效降低淤泥中有毒有害物質, 是非常值得研究的技術。

3.1 樣品採集與預處理

本文以某運河為例, 用採樣器採取表層80cm底泥, 均勻攪拌樣品並用密封袋存放於冰箱中, 温度保持在4℃。按照100kg/m的添加量, 在樣品中添加固化劑, 養護七天。

3.2 分析方法

採用Tessier 5步連續萃提法 (簡稱Tessier法) 測定淤泥中的重金屬形態。重金屬形態分為五種, 分別為可溶可交換態 (Fr.1) 、碳酸鹽結合態 (Fr.2) 、鐵錳氧化物結合態 (Fr.3) 、有機物結合態 (Fr.4) 和殘渣態 (Fr.5) , 然後在具蓋容器中放置5~10g樣品, 在烘乾箱中烘乾, 烘乾温度為105℃, 通過含水率計算公式計算得到含水率, 然後利用Tessier法進行形態分離。

3.3 重金屬元素分析

樣品分析採用電感耦合等離子發射光譜儀 (ICP-AES) , 分析元素包括Cd, Cr, Cu, Ni, Pb和Zn。

3.4 固化淤泥中重金屬形態分佈情況

如表1和表2所示, 分別為固化處理後重金屬形態測定結果和重金屬賦存形態。通過表1表2可知, Cd和Cu超標嚴重, Cd非穩定態質量分數較高, 有着明顯的穩定態質量分數。Ni和Zn穩定態質量分數低, 但質量分數也從35%增長至大於60%。通過比較固化前後各種形態質量分數可知, Cd超標嚴重, 非穩定態質量分數較高, Fr.2變化較大, 質量分數降低, Fr.4和Fr.5則相反, 質量分數有所增加。可以確定經過固化處理, Cd的Fr.2轉變成Fr.4和Fr.5, 而Cu卻沒有出現較為明顯的形態變化。Zn的變化規律和Cu較為相似, Cr和Ni質量分數減少的為Fr.3, 增加的為Fr.4和Fr.5。固化處理淤泥後, 重金屬的形態更加穩定, 這主要是因為固化處理提高了淤泥基質的`p H值, OH中和了很多重金屬離子, 生成不溶於水的鹽類, 這些物質能夠通過離子交換實現了固化作用, 生成的水化產物包裹和吸附了重金屬離子。

表1 固化淤泥重金屬賦存形態分佈 (%)

表2 固化過程中重金屬形態變化

3.5 重金屬浸出毒性

淤泥中重金屬的含量不會因為固化處理而有所減少, 但是, 重金屬的形態從不穩定狀態轉變為穩定狀態。淤泥中重金屬浸出率的高低並不是由非穩定態質量分數決定的, 其中表現最為直接的就是Cu, 雖然其只有1%左右的非穩定態質量分數, 但是其有着高達12%的浸出率, 可知重金屬浸出的難易程度存在一定的差別。但是浸出率會隨着穩定態質量分數的增加而逐漸降低, 在固化處理中, 由於重金屬不斷轉換為穩定態, 浸出率也會隨之降低。

在酸性浸提劑作用下, 不同重金屬所呈現的活性也存在一定的差異, 同時浸出率也會有所不同。重金屬在酸性環境下的穩定態質量分數的增加而浸出率低的情況也會越來越凸顯。重金屬不同, 固化作用也會有所不同, 比如Cu的穩定態質量分數不會有明顯的增加, 但是浸出率卻出現了明顯降低的情況, 這説明重金屬在固化劑的作用下形態的改變是穩定化作用的主要體現, 但是在重金屬的包裹作用、p H值變化等方面也能夠從一定程度上體現出重金屬的穩定化作用。此外, Pb在固化後浸出濃度反而出現了增加的情況, 這可能是因為Pb固化處理中沒有出現穩定態質量分數增加或者Pb在固化劑水反應產生的C-S-H (水化硅酸鈣) 的影響下出現了良好的吸附作用, 但是這種吸附作用在酸性條件下被破壞。

4 結束語

在城鎮建設中, 河道治理是重要的工作內容之一。河道治理中, 淤泥和清淤處理工作是改善河道質量、提高城市環境的重要方法。在河道清淤處理工作中, 應當根據施工的實際情況合理選擇清淤手段, 做好淤泥中有毒有害物質的處理, 從而提高居民的環境水平, 做好環境的治理, 推動人與自然的和諧發展。

參考文獻

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