電鍍廢水處理產(chǎn)生的電鍍污泥中有機(jī)物含量較少，重金屬含量較多，堆置易產(chǎn)生二次污染，嚴(yán)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(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。本著固 體廢棄物處置的“３Ｒ”原則，在目前經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的背景下，利用固化技術(shù)處理較為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)可行。利 用固化技術(shù)處理的電鍍污泥仍然需要進(jìn)一步的安全填埋處理，以保證固化的電鍍污泥不能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生 潛在的威脅。

１ 材料與方法

１．１ 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)使用的電鍍污泥是采自常州某表面技術(shù)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(lái)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(jī)磨細(xì)，并 過(guò)２００目（篩孔尺寸０．０７５ｍｍ）標(biāo)準(zhǔn)篩。粉煤灰取 自常州華電電廠，采集來(lái)的粉煤灰未經(jīng)球磨機(jī)粉磨 直接烘箱干燥后使用。水泥采購(gòu)市場(chǎng)上的商用３２５ 普通硅酸鹽水泥，實(shí)驗(yàn)原料經(jīng)過(guò) Ｘ 射線熒光光譜表 征分析，主要組分見(jiàn)表１。


１．２ 實(shí)驗(yàn)儀器

上海精宏DHG-9070A鼓 風(fēng) 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(jiàn)分光光度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司；ＨＺＱ－Ｘ１００Ａ 恒溫振蕩培養(yǎng)箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；ＱＭ－１ＳＰ行星式球磨機(jī)，南京大 學(xué)儀器廠；ＹＹＷ－２應(yīng)變控制式無(wú)側(cè)限壓力機(jī)，南京土壤儀器廠有限公司；ＳｏｌａａｒＭ６原子吸收分光光度 計(jì)，美國(guó) ＴｈｅｒｍｏＥｌｅｃｔｒｏｎ公司；ＡＦＺ－０５０１－Ｕ 純 水 儀，艾 科 浦 公 司；ＨＢＹ－４０Ｂ 水泥恒溫恒濕標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 箱，蘇州市東華試驗(yàn)儀 器 有 限 公 司；ＳＢ－５２００Ｄ 超 聲 波 清 洗 機(jī)，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(shí)驗(yàn)方法

１）試塊制備工藝流程

圖１為本實(shí)驗(yàn)的試塊制備的工藝流程圖。將磨細(xì)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(jī)粉磨 混合，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為３５０ｒ／ｍｉｎ，混合時(shí)間為６ｈ。表２為實(shí) 驗(yàn) 原 料 配 比 設(shè) 計(jì)。以 電 鍍 污 泥 的 質(zhì) 量 為 參 照，記作１個(gè)質(zhì)量單位，根據(jù)水泥固化相關(guān)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(huì)嚴(yán)重影響試塊的抗壓強(qiáng)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(guò) 程 中 分３層 夯實(shí)，每層用擊實(shí)器擊２４次，試塊成型時(shí)間為１ｄ；養(yǎng)護(hù)時(shí) 間（Ｃ）為３，５，７，１４，２１ｄ，養(yǎng)護(hù)完成取出測(cè)其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng) 度和重金屬浸出毒性。其中，養(yǎng)護(hù)溫度（２０±１）℃，養(yǎng)護(hù)濕 度≥９０％。

２）性能測(cè)試方法

無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度參 照 公 路 土 工 試 驗(yàn) 規(guī) 程（ＪＴＧ Ｅ４０— ２００７）中無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)（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(cè)分析方法》（第四版），其中 Ｎｉ２＋ 含量采用丁二酮胯分光光度法測(cè) 定，Ｃｕ２＋ ，Ｚｎ２＋ 含量均采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)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(dǎo)致的。通過(guò) Ｄｅｓｉｇｎ－ｅｘｐｅｒｔ分析得到的等高線圖及響應(yīng)曲面圖結(jié)果如圖３所示。在試驗(yàn)因素取值范圍內(nèi) 選擇最低點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，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(jì)算得到的無(wú)限抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)值為３１０．０３６ｋＰａ。通過(guò)軟件優(yōu)化計(jì)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(yàn)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(guò)理論優(yōu)化得到的最優(yōu)養(yǎng)護(hù)期為２１ｄ，該值也符 合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表明響應(yīng)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(guò)正交試驗(yàn)可知，水泥、粉煤灰、養(yǎng)護(hù)時(shí)間３個(gè)因素對(duì) 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響從大到小為養(yǎng)護(hù)時(shí)間，水泥，粉煤灰。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)時(shí)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(yàn)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(hù)時(shí)間為２１ｄ。

２）通過(guò) Ｄｅｓｉｇｎ－ｅｘｐｅｒｔ軟件優(yōu)化得到的理論最佳條件及能取得最大預(yù)測(cè)值為：ｍ（電 鍍 污 泥）∶ ｍ（水泥）∶ｍ（粉煤灰）＝１∶１∶０．３６，養(yǎng)護(hù)齡期２１ｄ，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)值為３１０．０３６ｋＰａ。此最優(yōu) 條件下制備的試塊經(jīng)浸出毒性評(píng)價(jià)測(cè)試，浸出液中重金屬的濃度完全達(dá)到了浸出毒性測(cè)試要求。



 

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