含镉发酵残留物的水泥固化技术研究
本文以固化技术研究处理利用含重金属Cd的沼气发酵残留物。以Cd污染土壤修复植物龙葵（Solanum nigrum L.）沼气发酵后的残留物为材料，采用干燥、粉碎、灰化、固化等方法，使发酵残留物固定于水泥中，通过测定水泥固化后在模拟酸雨溶液中的Cd渗出情况，探索含镉沼渣的固化效果。结果表明，水泥对干燥后的沼渣中Cd有较好的固化效果，经水泥固化后，沼渣中Cd在酸雨环境中无渗出。因此，通过水泥固化方法处理和利用含Cd发酵残渣具有可行性。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words 1
引言1
1 材料与方法2
1.1 实验材料2
1.1.1 沼渣的获取2
1.1.2 沼渣灰化2
1.2 发酵残留物及沼渣中Cd分布 2
1.2.1 发酵残留物中Cd分布 2
1.2.2 沼渣中Cd形态分析 2
1.3 灰化沼渣的水泥固化（塑块）3
1.4 未灰化沼渣的水泥固化（塑块）3
1.5 沼渣进行水泥固化实验（不同粒径）3
2 结果与分析4
2.1 发酵残留物中的Cd含量及分布 4
2.2 发酵沼渣中Cd五级形态 4
2.3 灰化后的沼渣中Cd含量 5
2.4 固化后不同样与水泥配比Cd的含量 5
2.5 固化后Cd的渗出 6
2.5.1 灰化处理对固化材料中Cd渗出影响 6
2.5.2 不同粒径的材料中Cd渗出情况 6
结论7
致谢7
参考文献7 含镉发酵残留物的水泥固化技术研究
国家生命科学与技术人才培养基地 庞仕璠
引言
引言
因为我国城镇化的快速发展，很多的城市污泥使环境的自我修复承受巨大压力。我国人口数量的增加及城市化过程的加速推动，污水排放量将继续平稳增长，据预测:2020年我国的污水排放量将达到5.36×108m3/d[1]。城市污泥中会含有大量的重金属和微生物等对环境和人类有害的物质。在其中属于重金属污染物的主要有铅、镉、汞 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
、锌、砷和铜等，这些重金属一直在土壤中聚集，并会转变为烷基化合物被植物的根系吸收，危害动植物乃至是人类的健康。有效的处理处置城市污泥和固体废物成为了污染治理中的关键。
在处理污泥和固体废物时相对简单的方法就是焚烧法。污泥等的焚烧又可分为两大类：一种是直接焚烧，指将污泥脱水后直接进行焚烧处理；另一种是干化焚烧，指的是污泥脱水后将其进行干化处理再焚烧。直接焚烧时为了确保污泥的持续燃烧，一般都要在焚烧炉中加入少量的因疏剂、疏松剂、催化剂和引燃剂等化学试剂配制成“合成燃料”[2]。而干化焚烧的关键就在于焚烧前一步的干化处理，干化处理能够提高污泥的低位热值，使部分污泥燃烧时放出的能量可以供给其它的污泥达到燃烧时所需要的温度和燃烧所需要的活化能[3]。焚烧技术的优点是处理污泥较为彻底，而且污泥燃烧后产物的灰烬具备较强的吸水能力和凝固能力，因此能够用作改良土壤和筑路等，也可以用作沥青填料和轻质基材等建筑材料。但是污泥在焚烧前必须脱水，现有的机械脱水方法成本较高，自然脱水较慢，并且污泥蒸发带有腐臭气味，会污染空气，而这种方法不能有效的处理污泥中的重金属污染问题，也使其中有用的成分不能得到充分的利用[45]。
固化/稳定化技术是目前国际上处置固体废物和污泥的主要手段之一，其原理是将污泥中的绝大部分污染组分转化成为性质相对稳定的物质或被包裹起来，来达到处理和使用的目的。现有的固化/稳定化处置方法主要有水泥固化法、高温处理法和化学药剂稳定化法等。根据我国的《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》，被固化/稳定化后的污泥等，若满足浸出毒性标准，则能够进入普通生活垃圾填埋场填埋处制或是用作建材和铺路。其中高温处理法是将污泥的固体和玻璃质加热到1000℃以上玻璃化，形成致密的网状结构从而有效的控制重金属的渗出[6]。因为其所具备的减容率高、熔渣性质稳定、无重金属溶出等长处，被认为是目前的一种最稳定、最安全的方法之一[78]，而且玻璃化后的污泥等废弃物可以用作建筑或铺路材料。然而该技术需要耗费大量能源，设备价格高昂很难大众化，而且在过程中很难控制镉、铅、锌等易挥发重金属污染物与氯化氢气体的二次污染[10]。药剂稳定化是应用化学试剂将有毒有害的重金属等通过化学反应的方式转化为低迁移性、低毒性及难溶解物质的过程[9]。但是高分子螯合剂等药剂价格很高，导致稳定化成本的提升，并且由于各类污泥组分差异大，很难找到一种价钱适中、效果好、普遍的稳定化药剂，这也是该技术研究多但难以进入规模化使用的缘由之一。固定法主要是经过固化剂和污染物混合形成固化体，从而达到减少重金属渗出的指标。依据不同固化剂的差异可分为水泥固化、自胶结固化、石灰固化、塑性材料固化、沥青固化、大型包胶技术等，其中水泥固化是目前最常用的固化稳定化工艺，其他固化工艺由于操作相对困难和价格高昂的原因，很少应用[10]。本实验采取水泥固化的方法处理污泥，并对固化后污染物的渗出作安全性评价。
尽管水泥固化技术具有操作简易、流程较为成熟、处置成本较低等优点[11]，但在酸雨等恶劣环境作用下，固化后的水泥中大部分重金属和无机盐可能会被逐渐浸出[12]。雨水酸化的主要原因工业和汽车交通排放的SO2和NOx较多，使雨水中含有SO42和NO3，其比例一般不低于5：1，而江苏省的酸雨pH约为4.8左右。通过进行模拟酸雨实验可以有效地观察水泥固化的效果。本研究通过水泥固化技术，以含Cd沼气发酵残留物为材料，研究水泥对含Cd发酵残留物的固化效果，以期为探索合理处置与利用含镉沼渣的方式。
1 材料与方法
1.1 实验材料
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words 1
引言1
1 材料与方法2
1.1 实验材料2
1.1.1 沼渣的获取2
1.1.2 沼渣灰化2
1.2 发酵残留物及沼渣中Cd分布 2
1.2.1 发酵残留物中Cd分布 2
1.2.2 沼渣中Cd形态分析 2
1.3 灰化沼渣的水泥固化（塑块）3
1.4 未灰化沼渣的水泥固化（塑块）3
1.5 沼渣进行水泥固化实验（不同粒径）3
2 结果与分析4
2.1 发酵残留物中的Cd含量及分布 4
2.2 发酵沼渣中Cd五级形态 4
2.3 灰化后的沼渣中Cd含量 5
2.4 固化后不同样与水泥配比Cd的含量 5
2.5 固化后Cd的渗出 6
2.5.1 灰化处理对固化材料中Cd渗出影响 6
2.5.2 不同粒径的材料中Cd渗出情况 6
结论7
致谢7
参考文献7 含镉发酵残留物的水泥固化技术研究
国家生命科学与技术人才培养基地 庞仕璠
引言
引言
因为我国城镇化的快速发展，很多的城市污泥使环境的自我修复承受巨大压力。我国人口数量的增加及城市化过程的加速推动，污水排放量将继续平稳增长，据预测:2020年我国的污水排放量将达到5.36×108m3/d[1]。城市污泥中会含有大量的重金属和微生物等对环境和人类有害的物质。在其中属于重金属污染物的主要有铅、镉、汞 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
、锌、砷和铜等，这些重金属一直在土壤中聚集，并会转变为烷基化合物被植物的根系吸收，危害动植物乃至是人类的健康。有效的处理处置城市污泥和固体废物成为了污染治理中的关键。
在处理污泥和固体废物时相对简单的方法就是焚烧法。污泥等的焚烧又可分为两大类：一种是直接焚烧，指将污泥脱水后直接进行焚烧处理；另一种是干化焚烧，指的是污泥脱水后将其进行干化处理再焚烧。直接焚烧时为了确保污泥的持续燃烧，一般都要在焚烧炉中加入少量的因疏剂、疏松剂、催化剂和引燃剂等化学试剂配制成“合成燃料”[2]。而干化焚烧的关键就在于焚烧前一步的干化处理，干化处理能够提高污泥的低位热值，使部分污泥燃烧时放出的能量可以供给其它的污泥达到燃烧时所需要的温度和燃烧所需要的活化能[3]。焚烧技术的优点是处理污泥较为彻底，而且污泥燃烧后产物的灰烬具备较强的吸水能力和凝固能力，因此能够用作改良土壤和筑路等，也可以用作沥青填料和轻质基材等建筑材料。但是污泥在焚烧前必须脱水，现有的机械脱水方法成本较高，自然脱水较慢，并且污泥蒸发带有腐臭气味，会污染空气，而这种方法不能有效的处理污泥中的重金属污染问题，也使其中有用的成分不能得到充分的利用[45]。
固化/稳定化技术是目前国际上处置固体废物和污泥的主要手段之一，其原理是将污泥中的绝大部分污染组分转化成为性质相对稳定的物质或被包裹起来，来达到处理和使用的目的。现有的固化/稳定化处置方法主要有水泥固化法、高温处理法和化学药剂稳定化法等。根据我国的《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》，被固化/稳定化后的污泥等，若满足浸出毒性标准，则能够进入普通生活垃圾填埋场填埋处制或是用作建材和铺路。其中高温处理法是将污泥的固体和玻璃质加热到1000℃以上玻璃化，形成致密的网状结构从而有效的控制重金属的渗出[6]。因为其所具备的减容率高、熔渣性质稳定、无重金属溶出等长处，被认为是目前的一种最稳定、最安全的方法之一[78]，而且玻璃化后的污泥等废弃物可以用作建筑或铺路材料。然而该技术需要耗费大量能源，设备价格高昂很难大众化，而且在过程中很难控制镉、铅、锌等易挥发重金属污染物与氯化氢气体的二次污染[10]。药剂稳定化是应用化学试剂将有毒有害的重金属等通过化学反应的方式转化为低迁移性、低毒性及难溶解物质的过程[9]。但是高分子螯合剂等药剂价格很高，导致稳定化成本的提升，并且由于各类污泥组分差异大，很难找到一种价钱适中、效果好、普遍的稳定化药剂，这也是该技术研究多但难以进入规模化使用的缘由之一。固定法主要是经过固化剂和污染物混合形成固化体，从而达到减少重金属渗出的指标。依据不同固化剂的差异可分为水泥固化、自胶结固化、石灰固化、塑性材料固化、沥青固化、大型包胶技术等，其中水泥固化是目前最常用的固化稳定化工艺，其他固化工艺由于操作相对困难和价格高昂的原因，很少应用[10]。本实验采取水泥固化的方法处理污泥，并对固化后污染物的渗出作安全性评价。
尽管水泥固化技术具有操作简易、流程较为成熟、处置成本较低等优点[11]，但在酸雨等恶劣环境作用下，固化后的水泥中大部分重金属和无机盐可能会被逐渐浸出[12]。雨水酸化的主要原因工业和汽车交通排放的SO2和NOx较多，使雨水中含有SO42和NO3，其比例一般不低于5：1，而江苏省的酸雨pH约为4.8左右。通过进行模拟酸雨实验可以有效地观察水泥固化的效果。本研究通过水泥固化技术，以含Cd沼气发酵残留物为材料，研究水泥对含Cd发酵残留物的固化效果，以期为探索合理处置与利用含镉沼渣的方式。
1 材料与方法
1.1 实验材料
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