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关于土壤修复中的固化稳定技术

发布日期:2020-05-14 14:47:27 作者:中科盛联

土壤是在地球表面生物、气候、母质、地形、时间等因素综合作用下形成的能够生长植物、具有生态环境调控功能、处于永恒变化中的矿物质与有机质的疏松混合物。简单地说,土壤就是地球表面能够生长植物的疏松表层。

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近些年随着农业中化肥、农药的大肆使用对我国土壤资源造成了极大的破坏,而造成日益严重土壤污染问题的原因,除了农药、化肥的使用不当,我们平时的垃圾堆放等行为也对土壤造成了不小的伤害。为了更好的生活环境,土壤修复刻不容缓。

目前世界上采用的土壤修复技术主要分为物理修复和化学修复,物理修复中常见的技术为热脱附技术、蒸汽浸提技术,而相对于物理修复,化学修复技术发展的时间更久,主要有土壤固化-稳定化技术、淋洗技术、氧化还原技术、光催化降解技术和电动力学修复等。

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固化-稳定化技术(Solidification/Stabilization)是将污染物在污染介质中固定,使其处于长期稳定状态,是较普遍应用于土壤重金属污染的快速控制修复方法,对同时处理多种重金属复合污染土壤具有明显的优势。美国环保署将固化-稳定化技术称为处理有害有毒废物的最佳技术。中国一些冶炼企业场地重金属污染土壤和铬渣清理后的堆场污染土壤也采用了这种技术。国际上已有利用水泥固化-稳定化处理有机与无机污染土壤的报道。

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根据EPA的定义,固化和稳定化具有不同的含义。固化技术中污染土壤与黏结剂之间可以不发生化学反应,只是机械地将污染物固封在结构完整的固态产物(固化体)中,隔离污染土壤与外界环境的联系,从而达到控制污染物迁移的目的;稳定化是指将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式来实现其无害化,降低对生态系统危害性的风险。固化产物可以方便地进行运输,而无需任何辅助容器;而稳定化不一定改变污染土壤的物理性状。


固化-稳定化技术与其他修复技术相比,具有处理时间短、适用范围较广等优势,1982-2005年间,美国超级基金共对977个场地进行修复或拟修复,其中有217个场地修复使用固化-稳定化技术。美英等国家率先开展了污染土壤的固化-稳定化研究,并制定了相应的技术导则。而我国污染土壤的固化-稳定化技术研究比较滞后,大型的处置工程相对匮乏。

 

能在物理、化学作用下,从具有流动性的浆体变成坚固的石状体,并能胶结其它物料的物质统称为胶凝材料。胶凝材料分为无机和有机两大类别,按照硬化条件无机胶凝材料可分为水硬性和非水硬性两种,其中水泥是最常用的无机水硬性胶凝材料。常用的胶凝材料可以分为以下 4 类:①无机粘结物质,如水泥、石灰等;②有机粘结剂,如沥青等热塑性材料;③热硬化有机聚合物,如尿素、酚醛塑料和环氧化物等;④玻璃质物质。由于技术和费用等方面的原因,水泥和石灰等无机材料为基料的固化/稳定化应用最为广泛。添加剂与水混合不发生硬化,主要通过吸附或改变污染物的化学性质起到稳定污染物的作用。黏结剂由一种或几种胶凝材料组成,也可以含有添加剂,因此黏结剂可以理解为胶凝材料和添加剂的组合体。由于常用于废物的固化处理,黏结剂也常被称作固化剂。

 

水泥和石灰的水化作用是其凝固和硬化的必要条件,因此影响水化反应的因素都会影响污染土壤固化/稳定化的效果,主要指土壤pH特征和土壤物质组成等因素。

 

土颗粒会吸水软化,颗粒表面吸附一层水膜。中科盛联自主研发的环保土体稳定技术,可以使颗粒表面的水膜被破坏,使其由亲水变为厌水。从而有效解决土颗粒的吸水性,提高结构的强度、水稳定性和耐久性。而与传统技术相比,中科盛联的土壤固化技术,7天龄期相同时间内,混合料配合比按照传统的方式对5%的水泥稳定土加入0.02%土体稳定剂,进行无侧限抗压强度测试试验,试验结果为2.27兆帕,抗压强度提高 66.9%。

更是因为采用循环经济理念,以减量化、再利用、再循环为原则,可以将我们曾经以为的大宗固废资源化处置后,应用到城市发展建设中,践行经济绿色发展。

 

固化技术具有工艺操作简单、价格低廉、固化剂易得等优点,但常规固化技术也具有以下缺点,如固化反应后土壤体积都有不同程度的增加,固化体的长期稳定性较差等。而稳定化技术则可以克服这一问题,如近年来发展的化学药剂稳定化技术,可以在实现废物无害化的同时,达到废物少增容或不增容,从而提高危险废物处理处置系统的总体效率和经济性;还可以通过改进螯合剂的结构和性能使其与废物中的重金属等成分之间的化学螯合作用得到强化,进而提高稳定化产物的长期稳定性,减少最终处置过程中稳定化产物对环境的影响。由此可见,稳定化技术有望成为土壤污染修复技术领域的主力。