固化处理（精选10篇）
固化处理 篇1
废泥浆具有粘土颗粒细、稠度大的特点, 常见的废泥浆由粘土、污水、污油、钻屑和泥浆处理剂组成, 这种悬浮液和胶体溶液的混和体一般含有高价金属盐、有机聚台物、油类等等, 都直接或间接对动物、植物和人类健康产生危害, 本文通过对废泥浆固化处理问题进行探索, 给予一些处理意见。
1我国油田企业处理废泥浆的现状及问题
1.1我国石油钻井后得到的废泥浆组成成分复杂, 同时废泥浆的生成量大, 相应的废料处理量大, 胶质结构导致废泥浆的处理工艺复杂, 整体处理费用较高, 寻求合理的固化剂配方就成为我们整个研究过程的重中之重, 当前我国没有固化剂使用的规定, 甚至对废泥浆的处理仍然还沿用这种直接排放的污染环境的方式。
1.2当前我国油田产业有些地区还沿用比较原始的处理方法, 但是这种处理方式只适用于一些轻度污染, 大部分有害指标稍高于排放标准的废泥浆, 油基钻井废泥浆不适于这种方式, Cl含量>6000mg/L的废泥浆中加入固化剂的容量不好控制, 废泥浆处理后仍然达不到排放的标准, 而且油田作业产生的废泥浆过多, 作业效率低下, 原料利用率较低。
2我们的解决方案
2.1首先针对油田几种常见的废泥浆进行成分解析, 第一种是钠土+NBOH+KHm, 第二种是磺化妥尔油沥青+Fcls+c Mc, 第三种是s Mc+云母片+纤维素堵漏剂, 其次, 我们要对固体废物进行浸出毒性处理, 油井的废泥浆处理一定要在周围基水水平条件下, 室温保持在25度左右的时候处理, 如果油井距离海洋较近, 可以在海洋中处理, 海洋中处理的就比较适合用水泥基固化法, 这种方法的操作步骤主要是:在废泥浆中加入适量水泥原料和添加剂, 添加比例大约是1:2, , 值得注意的是, 在处置过程中尽量都在水下进行, 海水可以吸收一部分的金属性物质, 这些金属性物质可以转换为海洋资源, 而且生成的固化物, 体积较大, 相当于原来体积的两倍。
如果油井远离海洋, 处在内陆, 就需要应用粉煤灰处置法, 主要的处置方法是:将浸毒处理过的废泥浆加入适量水以及足量的ca0备用, 然后提高粉煤灰的活性, 使其成为粒度细小、比较均匀的破碎多面体, 这种方法处置的固化物比水泥基固化法处置的固化物富含更强的生物活性, 固化基材对溶液或微生物具有强抗侵蚀性, 硬度高, 强力耐磨。克服了传统的加热固化方式能源利用率低、加工周期长、环境污染大的缺点, 实现了社会经济和油田工业经济的同步发展。
2.2废泥浆的处置方式要多元化, 多开发几种不同的处理方法, 在实践过程中比较哪种方法的处理效果好, 目前所应用的方法主要区别是在使用的固化剂有所不同, 较为环保的、对环境的危害较小, 所获得的经济效益相对较高的方法主要是使用高分子絮凝剂。
这种方法的操作步骤与国外一些使用无机聚沉剂的油田相比, 固化剂用量小, 固化效果明显, 固化物的体积大, 利用的范围广, 沉降速度快、处理过程时间短、产生的残渣容易处理, 在石油、印染、食品、化工、造纸等工业废泥浆的处理方面都非常适合。
其操作过程简要表述为:对废泥浆的物理化学调质, 固化过程中产生的新废泥浆絮凝、压榨过滤、脱水, 破坏废泥浆的胶体结构, 减小与水的亲和力, 中和电荷起到架桥作用, 再通过机械压榨过滤装置将废泥浆的浆 (或膏) 状改变为固体状态, 之后等待材料自然风干就可以使用。可以有效改善工程施工产生的废泥浆在自然状态下难以降解, 造成周边地区土壤板结, 土地盐碱化, 植被大量破坏的现象。
在油井的原料利用方面, 要选用质量较好、节约能源的油井原料机械同时要选用带有设计出防塌、防膨能力强、性能稳定的油井功能的油井机械, 在作业完成所得的废泥浆中, 也要先提纯出所需的金属元素, 再作为需要处理的废泥浆待用。
每一个操作人员都要熟悉油井相关的操作, ) 选择最佳的油井作业方式, 控制废物质量, 使废泥浆量减至最少, 在处理废泥浆的时候保证采用遵循环境安全和经济有效的处理方式, 对处理过的固化废物进行处理, 可留用的留用, 不可留用但有出售价值的出售, 降低处理费用及废物体积。
3结语
通过对固化前后油井钻井废泥浆的成分和分布进行有效分析, 发现废泥浆的重金属含量由不稳定状态向稳定状态转移, 可见固化处理这样的做法能够在保证油田正常作业的情况下, 实现环境效益、经济效益和社会效益相统一, 生产、资源、环境众多方面进行协调的可持续发展。
参考文献
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固化处理 篇2
摘要：随着城市污水处理事业的迅速发展,城市污泥的产量越来越大.城市污泥的处置与利用已引起人们的.关注.通过对污泥固化工艺和污水厂现场污泥固化实验的介绍,以寻找出污泥安全处理的途径,实现污泥的稳定化、减量化和无害化.作 者：朱宏 孟玉 Zhu Hong Meng Yu 作者单位：朱宏,Zhu Hong(六安市排水有限公司,安徽,六安,237009)
孟玉,Meng Yu(安徽省建设工程勘察设计院,合肥,230001)
固化处理 篇3
关键词：FPGA；嵌入式；CPU硬核；固化；加载
中图分类号：TP368
随着现场可编程门阵列技术的发展，目前主流的FPGA都具备大规模、高速度的特性，并且为特定的应用集成了诸如DSP，高速串行IO口等资源。但是面向通用处理或者高集成控制的嵌入式应用领域，如果单纯使用大规模的FPGA芯片，依靠逻辑设计完成相关功能，则在技术、时间以及可维护性上具有一定的难度。随着这种要求的逐步增多，在FPGA中首先出现的具备通用处理功能的CPU均是以软核形式提供的，比如Xilinx的MicroBlaze系列软核，满足了一部分用户的使用要求。
当用户需要更为复杂的功能时，比如高速、复杂的智能板卡和面向硬实时应用的领域，既需要解决板卡集成问题，同时还需要一个高性能处理器，此时基于FPGA的CPU软核所提供的功能则无法满足。因此，Xilinx在Virtex系列之后就推出了集成PowerPC405处理器硬核的Virtex2Pro以及Virtex4系列，并在最新的Virtex5系列中集成了性能更为强大的PowerPC440处理器硬核。
在使用含有CPU核的FPGA进行逻辑设计并开发软件时，CPU核的工作模式对硬件逻辑资源分配，尤其是存储器资源分配有相应限制，并且需要根据CPU的启动模式和加载流程对资源分配进行规划。同时，在使用Xilinx官方所提供的方法时又具有一定的局限性，因此，结合实际使用，本文提出了一种更为全面的基于FPGA嵌入式处理器硬核的程序调试、固化以及加载方法，能够适应更为广泛的情况。
1 FPGA PowerPC处理器硬核程序固化及运行方式分析
1.1 启动流程描述
作为FPGA硬核PowerPC在启动流程上和其他处理器的启动有所差别：主要的区别就是在该CPU核只能在FPGA逻辑加载完成之后才能取指令工作，然后CPU默认从32位的地址空间的最高的4字节0xFFFFFFFC取指令执行，并进行跳转，并完成CPU相关寄存器和程序运行环境初始化，最后跳转到用户的main函数入口开始执行[1]。
1.2 程序固化方式及优缺点分析
根据PowerPC的启动流程，在进行程序固化可以使用两种方式实现，如下：
（1）第一种就是将FPGA内部BRAM分配到地址空间最高端，并将软件作为逻辑的一部分固化到PROM中，实现软件和逻辑同时加载。其优点是实现简单，缺点就是当在设备中使用时，难以支持主机复位操作，且在即插即用的应用场合会出现问题。
（2）第二种方法是将非易失存储器指向地址空间的高端，让CPU在逻辑加载完成后直接从该存储器取指令执行。该方法的优点是可以用于多个场合，可以作为主机，也可以作为设备来使用。缺点是在使用该方式时，而需要针对调试和固化运行环境使用两种不同的逻辑版本，且固化方式复杂，增加较多工作量。
1.3 应用模式分析
针对上面提到两种程序固化方式所出现的问题进行分析，结合实际使用，针对以下三种使用模式提出一种适合于不同情况下的逻辑资源分配以及程序调试固化要求的方法，以较小的代价解决上面的问题。三种使用模式如下：
（1）PowerPC作为主机使用，运行大规模的软件，但是内部BRAM资源又不能满足程序的运行要求時，需要使用搬家程序进行二次加载，启动速度慢。
（2）PowerPC作为外围设备的控制器时（例如高速PCI接口卡上的协处理器），需要响应主机的软复位请求，并以最快的方式完成复位，而且必须保证硬件功能正确。
（3）在PowerPC需要运行代码量大的设计中，程序的调试和固化运行需要使用不同的硬件逻辑版本。
2 新方法对硬件平台及资源分配的要求及其流程说明
针对这些分析，在硬件资源分配及逻辑设计上做如下更改，根据硬件要求对软件固化流程进行改动，即可解决。更改说明如下：
（1）逻辑中增加一个专门的BRAM块，大小为16KB即可满足要求，并且该RAM必须占用存储器的高端空间。
（2）需要在复位逻辑的Core复位请求输入上逻辑“或”上一个主机复位请求输入[1]。
（3）使用外部RAM时，外部RAM不能接复位信号，或者确保复位无效即可。
（4）不能使用OCM总线接口的BRAM资源，否则无法保证复位之后OCM BRAM内部程序内容的正确性[1]。
在对硬件按照要求分配相应的资源并跟更改部分设计之后就可使用下面描述的方法实现程序的固化和加载。具体流程如下：
（1）在EDK环境下使用Flash固化工具提供的方式，生成一个bootloader程序，并且根据要求，对其中的冗余代码进行修改，以加快运行速度。
（2）在EDK环境下修改bootloader工程的链接脚本，使其只占用高端的16KB字节的空间，并编译生成相应的elf程序。
（3）使用EDK环境提供的方式将bootloader程序代码和逻辑融合，生成用于固化的逻辑代码。
（4）将逻辑和代码分别固化到PROM和Flash中，结束。
该方法在逻辑中只需要增加一个16KB的BRAM资源，能够兼容GDB和SDK两种不同程序调试环境，且不需要针对调试和最终产品设计多个逻辑版本，可适用于多种环境，所有工作均可使用集成开发环境中的插件完成，不需要用户自己设计额外的程序，能够最大化减少逻辑设计、程序开发以及程序固化等相关工作。
3 PowerPC新启动流程说明
在使用本文所讲述的方式完成整个系统软件的固化后，以FPGA芯片为中心来看，无论是作为主机还是设备而言，其板卡上电之后的启动流程如下：
（1）逻辑加载，并同时加载bootloader程序到内部的高端BRAM中。
（2）跳转到bootloader并执行。
（3）从Flash中将应用程序代码搬移到相应的运行空间，比如内部的BRAM或者外部RAM空间中。
（4）判断应用程序入口。
（5）跳转到应用程序入口开始执行。
4 总结
文中所提到的方法是对Xilinx给出标准方法的总结并结合实际使用情况进行分析之后整理的，其主要点有两个方面：一、简化用户逻辑设计，不需要为调试和固化分别设计两套逻辑；二、适用于不同的情况，基本没有使用限制。
总之，用户要结合自身逻辑设计以及应用场合，合理选择，才能兼顾效率、可靠性以及可维护性，并最大化地减少工作量，提高工作效率。
参考文献：
[1]Xilinx，Inc.PowerPC 405 Processor Block Reference Guide，2005.
[2]AMCC.PPC405GP Embedded Processor User’s Manual，2006.
[3]Xilinx，Inc.Software Debugging Techniques for PowerPC440 Processor Embedded Platforms，2008.
[4]IBM.128-bit Processor Local Bus Architecture Specifications，2001.
作者简介：张利洲（1981.11-），男，陕西人，硕士，工程师，主要研究方向：嵌入式通信。
含油污泥固化处理技术研究 篇4
由于产生含油污泥的工段不同,组成差别较大,处理方法也不尽相同。 本文对含油污泥中的油含量和渣含量进行分析,通过测试抗压性来验证固化砖块的实用性,通过实验得出含油污泥在制砖中的最佳比例,以及含油污泥的比例对砖块的抗压性能的影响,达到含油污泥资源化的目的。
1 实验部分
1.1 实验材料
试验所用污泥取自某油库,含大块油泥团,其颜色呈棕黑色,具有油性气味,含油污泥的含油量与含渣量未知。实验所用黏土取自某砖厂,其颜色为红色,呈块状,实验时将其敲成粉末状。
1.2 测含油量
取含油污泥两桶,用红外油分析仪(ET1200, 上海欧陆有限公司)测其油含量。为减小实验误差,本次实验取每桶含油污泥3组,分别取上中下三层为三组,每组再各做三次实验。具体操作如下:
萃取:用200 mL烧杯取含油污泥a(g),加入100 mL四氯化碳溶液,用玻璃棒搅拌5 min来萃取油泥中的油。
稀释:取经搅拌后的该溶液上层5 mL,倒入搅拌烧杯中,加入200 mL的四氯化碳溶液,机械搅拌4 min。
除水:取漏斗一只,用滤纸装无水硫酸钠,调节烧杯分液开关使液体呈滴状留下,过滤掉萃取液中的水分。
测油:取除水溶液15 mL,放入红外油分析仪中,测得萃取液中的油浓度b(mg/L)。
计算:由含油浓度计算油泥含油量:
X=[(b×0.1)/(a×1000)]×100%
1.3 测含渣量
取上述含油污泥两桶,采用煅烧法测含油污泥中的含渣量。同上述实验每桶含油污泥共做3组实验,分别取上中下三层为三组,每组再各做三次实验。实验具体操作如下:
取样:用坩埚取含油污泥a(g)。
煅烧:电磁炉设置温度200 ℃,将坩埚放置好烧2～3天,至坩埚内无可见蒸发物,即坩埚及残留物质量达到恒重。
冷却:将坩埚移至保温箱中冷却1天。
称重:将冷却到室温的坩埚取出,用电子称称量坩埚中剩余物质量b(g)。
计算:计算油泥含渣量:
Y=(b/a)×100%
1.4 固化制砖
实验中将含油污泥与黏土按比例混合,分别固化烧制成砖块。实验中采用相同规格的制砖模具,煅烧时控制相同温度和时间。实验按油泥与黏土的混合比例不同分组实验,每组又取不同桶油泥,及做一组平行实验。实验按油泥与黏土比例分为五组,分别取0:10,1:9,2:8,3:7及4:6,混合物总质量为1000 g。实验具体操作如下:
将块状黏土敲成粉末状,用细滤网过滤备用,以便油泥与黏土的充分混合,如图1所示。
第一组:取1000 g黏土,加水混合为稀泥,静置一天以减少砖块中的水含量。利用长方体模板将其固定成砖块,如图2所示,常温静置3～5天,待固化成型后,放入煅烧炉(型号10-12,沈阳市节能电阻炉)中煅烧1天,然后取出移至常温箱中待用。该组作为空白对照。
第二组:取A桶和B桶油泥各100 g,分别与900 g黏土完全混合为稀泥状,静置一天。利用长方体模版模版将其固定成长宽高的含石油污泥砖块常温静置固化3～5天,待固化成型后,放入煅烧炉中烘烧一天,取出移至常温箱中标记待用。
第三组取:油泥:黏土为2:8;
第四组取:油泥:黏土为3:7;
第五组取:油泥:黏土为4:6;
操作方法同上,每个比例砖块至少得成品一块。
1.5 砖块抗压实验
将实验制成的含油污泥砖块,利用打磨机,磨砂纸,打磨成长宽高分别相等的长方体砖块(10.5 cm×10.5 cm×6.5 cm)。用5 kN金属膜片耐压力测试仪(WDS-W,济南中创工业测试系统有限公司)分别对各砖块进行抗压实验,记录各组砖块的抗压能力及形变情况。
2 实验结果与讨论
2.1 含油量对固化的影响
由图3,图4可得:A桶含油污泥平均油含量22.18%,B桶平均油含量31.36%。A桶含油污泥的含油量较B桶低,两桶含油污泥的含油量都较高,直接露天堆放会对环境造成污染。在实验制砖过程中,含油量较高的一组砖块成型所需时间更长,且在煅烧固化过程中失败率更高。随着含油污泥的比例增加(从2:8以上),制砖所需时间增加,且实验失败率也增加。
2.2 测含渣量结果
由图5和图6可得:A桶含油污泥平均渣含量5.21%, B桶平均渣含量5.94%。B桶含油污泥的含渣量较A桶高,两桶含油污泥的含渣量都较低。在实验制砖过程中,虽然两桶油油泥含渣量不同但相差不多,对砖块固化基本无影响。
2.3 砖块成型时所受压力影响
为验证是砖块成型时所受压力过小导致实验失败,做一组同等比例同种含油污泥的对比实验。取A桶油泥,按1:9的比例同种实验方法与黏土混合,和成稀泥状,取同种模具两个,一块砖成型时用1000 mL烧杯装500 g黏土压制,另一块砖用1000 mL烧杯装1000 g黏土压制,凉干后采用同种方式烧制。实验证明,所受压力小的砖块如图7所示,表面有气泡,有可见细小裂痕,所受压力稍大的砖块如图8所示,气泡较小,无可见裂痕。为保证实验成功率,所有实验砖块采用较大压力压制。
2.4 砖块烧制时放置方式影响
为验证是砖块烧制时放置方式导致实验失败,再做一组同等比例同种含油污泥的对比实验。取A桶油泥,按1:9的比例同种实验方法制作两块砖,放入电阻炉时,一块水平放置,一块竖直放置。实验证明,水平放置的砖块表面完整,无裂痕,而竖直放置砖块有块状脱落如图9所示。为排除由砖块放置方式引起的实验失败,以及保证较高成功率,所有砖块水平放置煅烧。
2.5 砖块抗压实验结果
将如图10所示的实验砖块进行抗压实验,结果如图11～图15所示。
由图11～图15可得到加了含油污泥的砖块抗压性能比未加的砖块明显提高,但超过2:8这个比例后抗压性能就会下降,但仍比未加油泥的砖块耐压。
同组对比显示,含油量与含渣量较高的B桶含油污泥所固化的砖块,较A桶的抗压性能更高。
3 结 论
(1)随着含油污泥的含油量和含渣量的增加,制砖成功率减小,当比例达到2:8时是实验最佳比例,再增加含油污泥比例后,砖块中含油量过多,不宜成型凉干和煅烧,且在密闭炉中煅烧时极易引起燃烧,甚至爆炸。即当含油污泥比例超过2:8时,就不宜再采用该固化法处理含油污泥。
(2)含油污泥的比例达到2:8时砖块的抗压性能最好,即在保证砖块制作工艺安全情况下,可最大量的混合含油污泥。
(3)综合考虑,含油污泥固化制砖的最佳比例为2:8,易成型固化,抗压性能较好。
固化处理 篇5
地面起尘大用混凝土密封固化剂能处理吗
随着国家经济的不断发展，近些年来，物价上涨已经成为一个不争的事实，小到柴米油盐酱醋茶，大到服汽油和房产等，其价格都有或多或少的上涨。
由于凝土密封固化剂是渗透强化型地坪材料，不会表面成膜，所以对基面的强度、平整度有要求。而混凝土地面的好坏，很大程度要看养护。因为混凝土施工后，混凝土的强度是逐步提升的。养护到28天强度可以提升到高。
凝土密封固化剂是当前地坪工程的首选方案，因为该种地坪材料能有效提升地面强度，根治地面起砂起尘，并且质保期长，中途无需翻修。养护期间地面缺水则会给混凝土地面留下各种弊病那要如何对混凝土进行养护了？
施工混凝土养护剂（不适用于以后要做粉刷或施工混凝土密封固化剂的地面上）
废弃钻井泥浆固化处理技术分析 篇6
关键词：废弃钻井泥浆,固化处理,技术
0 引言
废弃钻井泥浆固化处理技术在我国石油领域的应用已经得到了社会各界广泛的重视。作为影响石油领域发展的一个主要因素, 废弃钻井泥浆不仅包含大量的重金属, 同时也包含着碱类物质, 一旦遭遇雨水的冲刷, 上述物质便会扩散到周围区域, 这对于环境的保护十分不利。同时, 作为一种固体废弃物, 其处理过程也较为困难。在可持续发展理念的前提下, 必须要通过对固化处理技术的实施, 去使由于废弃钻井泥浆而造成的环境污染问题能够被有效的解决。
1 废弃钻井泥浆固化处理技术发展现状
目前, 我国针对废弃钻井泥浆固化处理技术的完善已经投入了足够多的精力与支持, 同时, 通过对相应技术的应用, 我国废弃钻井泥浆的排放量也得到了有效的控制。在我国, 不同的钻井地点其地理及自然环境也存在很大差异, 这就使得废弃钻井泥浆具有了分散性, 同时也就造成了其污染范围的扩大, 因此, 对相应技术的应用开始变得尤为必要。
2 废弃钻井泥浆固化处理技术难点
废弃钻井泥浆固化处理技术的应用需要面临大量的困难, 总的来说, 其难点主要体现在以下方面:
首先, 我国油田分散在不同地理区域, 因此其地质条件以及水文条件也存在很大差距, 在废弃钻井泥浆固化处理技术的具体应用过程中, 需要按照不同油田的不同特点去对技术进行调整与综合利用。在钻井过程中, 往往需要添加化学处理剂, 不同的施工地点所添加的化学处理剂在成分以及用量方面均会有所差别, 因此, 在具体处理过程中, 必须要利用不同的技术, 要使处理过程更加具有针对性, 这样才能保证废弃钻井泥浆的问题能够被有效解决。其次, 不同废弃钻井具有不同特点, 处理过程又必须具有针对性, 这就为相应处理技术的研究提出了跟高的要求, 同时也极大程度的增加了技术研发所需要的资金以及时间, 针对处理较为困难的泥浆而言, 其处理工艺必然十分复杂, 在具体应用过程中往往存在极大的困难。再次, 废弃钻井泥浆固化处理技术在具体应用中确实能够达到很好的效果, 这是值得肯定的, 但随着时间的推移, 在环境变化的影响下, 其稳定性必然会受到影响, 严重时甚至会导致污染物再次渗漏出去, 从而对环境造成进一步的污染的状况, 这是固化处理技术的一大应用难点, 也使相应领域内专业人员必须加以重视的一大问题。最后, 存在一部分油田, 距离农田以及人类居住区域较近, 这一部分油田一旦出现废弃钻井泥浆污染的状况, 很可能会对周围居民的生活环境产生影响, 主要表现在对水源的污染方面, 另外, 上述情况一旦发生, 农田的生长也会受到影响。这对于人民生活质量以及农民收入的提高十分不利。
3 废弃钻井泥浆固化处理技术分析
废弃钻井泥浆固化处理可以通过以下手段的实施来完成:
3.1 化学固化法
化学固化法是处理废弃钻井泥浆的一个主要技术, 其应用原理与废弃钻井液的性质有关。处理过程需要通过对固化剂的应用来实现, 要通过对固化剂与泥浆之间产生的反应去使后者中的重金属以及碱类物质等污染物能够被包裹在抗水固体中, 继而通过过滤等措施使污染能够被有效的控制, 从而达到保护环境的目的。
3.2 做好固化剂的选择工作
不同的固化剂在对废弃钻井液的处理过程中所能发挥的价值也不尽相同, 同时其所能适应的液体的种类也存在差别, 因此, 在对固化剂进行选择的过程中, 一定要针对其参数进行严格考察, 要保证其能够适应具体的处理要求。通常情况下, 固化剂主要包括无机固化剂与有机固化剂两种, 两者之间在性能以及适用范围方面均有所不同, 前者使用成本较高, 但在具体处理过程中效果却十分良好, 唯一需要认识到的是, 有机固化剂对废弃钻井液的处理的持续时间是无法得到保证的, 随着时间的退役以及自然环境的影响, 二次污染很容易产生。相对于有机固化剂而言, 无机固化剂具有造价低廉, 对成本要求小的特点, 且在应用过程中能够具有很低的渗透性, 因此得到了社会各界广泛的认可。
3.3 实施无害化固化处理
由于废弃钻井液在固化处理过程中很可能会对环境造成污染, 一旦涉及到农田以及人类居住区, 其影响将会更加严重, 因此, 对其实施无害化处理便显得尤为必要。无害化处理的原理主要是对废弃钻井液固化处理过程中所产生的废弃液中的有害物质进行转化、固化以及封存, 在上述工作完成之后, 还必须按照相应的标准对其处理结果进行检验, 这对于保证无害化处理的效果具有重要意义。经过检查, 如果发现废弃物中仍然存在有害物质, 必须对其进行第二次处理, 只有其中的有害物质被有效排除之后, 才能证明其对于环境已经无法构成威胁, 此时才能真正结束工作。需要注意的是, 处理过程必须以固化后的物质能够发挥与土壤类似的作用为基础, 同时还要可以适应耕种, 这才是处理过程的最终目标。
4 结束语
通过上述文章不难可看出, 废弃钻井泥浆固化处理技术的应用对于环境的保护具有重要价值, 目前已经得到了社会各界的广泛重视。废弃钻井泥浆具有分布广, 且较为分散的特点, 同时由于其中含有重金属以及碱, 因此对于环境造成的污染以及污染范围的扩散是不容忽视的, 这就要求必须要针对其固化处理技术进行研究, 这是解决由这一原因所造成的环境污染问题的基础, 在具体处理过程中, 需要注意的是, 必须要以处理过后的固体物质能够符合耕种的标准为主, 这样才能使处理过程更有意义, 同时也才能使环境污染问题能够被更好的解决。
参考文献
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固化处理 篇7
1 固化处理系统简介
淤泥固化处理系统(简称YD系统)由日本公司研制,在日本各地都有工程应用实例。系统对城市污泥、淤泥、隧洞和建筑工程产生的污泥在工地现场进行瞬间造粒后固化处理。特点是无需脱水,能将天然孔隙比大、颗粒直径细小的淤泥瞬间聚结成砂状,再添加水泥类固化剂使淤泥、水、固化材料之间发生一系列的水解和水化反应, 使松软无强度的淤泥变成具有良好工程特性的工程用土。改良后的工程用土具有高力学性能,可用于各种土方工程如低洼地填方、道路施工、堤岸加固、填海造陆等工程中。图1为YD系统的外观。
2 处理流程
2.1 淤泥投入
处理时先将淤泥用抓斗机倒入YD系统造粒机上部的投料斗。投入口处设置的震动式杂物筛除机将石块等杂物去除。投入的淤泥在造粒机内被自动计量、根据设定的添加率加入特殊固化剂(YD-30固化剂0.1%、水泥5.0%),淤泥与固化剂在造粒机内搅拌混合。
2.2 固化出料及养护
在造粒机内搅拌约1 min后,造粒固化后的淤泥经皮带输送机排出。从抓斗机投料至皮带输送机排出的时间共为3～5 min,排出的改良土(工程用土)可用卡车运往堆场(见图2)。图3为固化出料的改良土外观。
放置于堆场的改良土(固化淤泥)经短时间(48 h)的养护,可改良成具有高力学性能的工程用土。
3 改良土的强度试验
在固化造粒后7 d,以单轴压缩试验机测验改良土的强度,试验值为122 kN/m2,试验体有弹性、未溃裂(仪表指示值由407～122 kN/m2处返回)。
在固化造粒后23 d,以单轴压缩试验机测验改良土的强度,试验值达684 kN/m2,试验体产生龟裂,试验结束。
根据单轴压缩试验值进行强度换算,则改良土7 d的强度为610 kN/m2,23 d的强度为3 420 kN/m2。
以上结果表明:改良土7 d后的强度值相当于第3类工程用土,适当增加水泥的添加量,可用作第2类工程用土。
4 YD系统的特点
1)体积小、高机动性。
YD系统可牵引移动或用10 t卡车搬运,甚至可以直接安置于清淤船上作业。移动时不需要拆解和组装。
2)无副产物。
传统的处理方法往往因脱水和加热处理而产生泥水、烟、蒸汽、恶臭气体、粉尘等副产物。YD系统为无排水、无加热的淤泥处理技术,因此不产生副产物。
3)处理数据自动记录。
YD系统可自动记录处理的淤泥量及固化剂的添加量。
5 在日本的应用案例
1)札幌下水道污泥再生利用。
处理量为4 000 t,处理内容为污泥固化后作为路基铺垫材料。
2)秋田大桥基础工程。
处理量为3 321 m3,处理内容为桥墩工程产生的污泥(泥浆),经造粒固化后作为南部高速公路(R7)的筑路材料。
3)月山水坝主体建设一期工程(共4期)。
处理内容为水坝建设中产生的污泥(泥浆),经造粒固化后作为工程用土再利用。
4)仙台北部道路新干线新设工程。
处理量为7 000 m3,处理内容为桥墩工程挖掘产生的污泥,经造粒固化后作为仙台北部道路建设材料再利用。
5)115号雨水干线公共下水道建造工程。
处理量为1 350 m3,处理内容为回埋料。
6)361号权兵卫隧道伊那工程。
处理量为500 m3,处理内容为路床材料。
7)角田市东根步道桥下部工程。
处理量为1 350 m3。
8)宫町吉津线道路改良工程。
处理量为2 000 m3,处理内容为路床材料。
6 经济分析
淤泥的固化处理成本取决于淤泥特性和产物用途及环境指标等各项因素,淤泥固化处理的效率也是决定成本核算的重要指标。
1)淤泥特性。
淤泥因其性状,内含重金属及有害物质的不同必须采用不同的处理工艺或添加不同种类或不同量的固化材料。因此会对处理的经济成本产生影响。
2)产物用途。
淤泥固化处理后的用途也是决定处理工艺和固化材料种类与添加量的根本要素,而且与运输成本有着直接的联系。
3)改良土利用的合理规划。
在淤泥处理的规划阶段应对处理后工程用土的再利用做好计划。一般可用于同期进行的其他道路、桥梁、围海、填土等市政建设中。既解决了淤泥的处置问题,同时也节省了土地资源。
摘要：河道疏浚中产生的淤泥如采取抛弃处理会造成资源浪费。介绍一种淤泥固化系统,可对城市污泥、淤泥、隧洞和建筑工程等产生的污泥在工地现场进行瞬间造粒后固化。以图示方式简单描述了淤泥投入、固化出料及养护的处理流程。根据强度试验结果,经系统固化后改良土的强度达到第3类工程用土。总结了淤泥固化系统具有体积小、高机动性、无副产物和处理数据自动记录等特点。介绍了该系统在日本应用的工程实例。最后指出,污泥固化处理成本取决于污泥特性、产物用途及环境指标等因素。
生活垃圾焚烧飞灰固化处理研究 篇8
关键词：生活垃圾焚烧飞灰,固化,抗压强度,浸出毒性
世界各国城市生活垃圾的处理方式主要有填埋、堆肥、焚烧和气化熔融4种[1]。焚烧处理由于无害化彻底、减量显著等优点己成为当今世界经济发达国家广泛采用的城市垃圾处理技术[2], 伴随而来的焚烧飞灰的安全处置也成为热点问题[3]。焚烧法处理城市生活垃圾产生的飞灰富含重金属, 如处理不当会造成极大的危害。随着焚烧处理的逐渐推广, 焚烧飞灰的妥善处理已日益迫切, 其中固化处理操作简单, 是应用最普遍的方法[4]。
1 材料与方法
1.1 样品采集与成分分析
垃圾焚烧飞灰样品采自广东某垃圾焚烧发电厂, 分别于不同时间段采集多个样品, 且于实验室混合均匀后备用。
样品成分采用X射线荧光光谱仪进行分析, 采用160m A电流、4k W满功率激发, 另配备5个分光晶体, 对样品中的元素含量进行定量检测。
1.2 浸出毒性的检测
采用《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》 (HJ/T300-2007) 对飞灰及其固化体进行浸出毒性实验。因飞灰及其固化体均有较强碱性, 所以采用该方法中的浸提剂2# (用去离子水稀释17.25ml的冰醋酸至1L, 配制后溶液的p H值应为2.64±0.05) 作为重金属的浸出溶剂;旋转浸出时间为18±2h;静置3h至固液分离后采用0.45μm微孔滤膜过滤, 收集全部滤液即为浸出液。然后采用美国Perkin Elmer仪器公司的电感耦合等离子体发射光谱仪对浸出液中的Zn、Pb、As、Cd、Cr、Ni、Cu等元素的含量进行检测。
1.3 飞灰固化实验
1.3.1 实验流程
采用图1所示的流程对焚烧飞灰进行固化处理。飞灰、水泥、硅质细料以及添加剂经搅拌机混匀后, 注入标准试模成型。实验中使用40*40*160mm标准试模, 以便对飞灰固化体进行抗压强度分析。
1.3.2 实验方案
采用如表1所示6种不同配比的实验方案对飞灰进行固化处理。在6种不同的配比中, 稳定剂用量均为飞灰量的3%, 减水剂用量均为总粉末量的0.5%。其中1#与4#飞灰掺量为50%, 2#与5#飞灰掺量为60%, 3#与6#飞灰掺量为70%。
每种配比均制备出了5块固化体, 其中3块固化体采用高压蒸养固化, 蒸养压力分别为0.5MPa、1.0MPa和1.5MPa;其余2块固化体则采用自然氧护固化, 养护时间分别为7d和28d。实验的目的在于比较不同配比的固化体在不同养护条件下的抗压强度和浸出毒性, 为工业化应用提供借鉴。
高压蒸养过程采用陶瓷釉面砖抗龟裂实验仪 (蒸压釜) , 型号为TKL-500, 额定工作压力2.2Mpa, 电阻丝加热, 功率9KW。抗压强度采用电液式抗折抗压试验机 (型号TSY-300) , 最大实验压力300KN, 精度等级为1级。
2 结果与讨论
2.1 垃圾焚烧飞灰组成
垃圾焚烧飞灰中重金属的成分和含量与焚烧的垃圾组分、焚烧炉炉型、焚烧条件和烟气处理工艺息息相关[5], 通过对广东某生活垃圾焚烧发电厂的飞灰取样分析, 测得飞灰的元素组成主要包括Si、Ca、Al、Fe、O、Cl、S、Mg、Na、K、Ti等, 飞灰与水泥一样均属于Ca O-Si O2-Al2O3-Fe2O3体系。
2.2 飞灰浸出毒性
采用《生活垃圾填埋场污染控制标准》 (GB16889-2008) 规定的飞灰重金属浸出方法所得的浸出液中重金属浓度与相应的废物填埋浓度限值见表2。
由表2可知, 飞灰中大部分重金属的浸出浓度均低于废物填埋浓度限值, 但Pb和Cd的浸出浓度却明显超过废物填埋浓度限值, 分别为废物填埋浓度限值的12倍和5.7倍。因此, 该垃圾焚烧发电厂的飞灰在送至填埋场填埋处置之前, 必须进行有效的固化/稳定化处理, 使重金属的浸出浓度低于废物填埋浓度限值。
2.3 不同配比及养护条件下固化体的抗压强度
飞灰固化体最重要的工程性质就是抗压强度[6]。不同配比及养护条件下, 固化体的抗压强度数据如表3所示。
由实验结果可知, 飞灰掺量越高, 固化体的抗压强度越低。飞灰掺量相同的情况下, 硅灰的添加对固化体的抗压强度没有明显的影响, 这是因为蒸养时间较短, 水化反应不彻底, 所生成的水化硅酸钙固化体只具备初步的强度。另外, 蒸压养护压力对固化体的强度也有较大的影响, 在0.5MPa的情况下, 6种固化体均有较高的抗压强度。当蒸压养护压力增加至1.5MPa时, 所有固化体的抗压强度则降至10MPa以下, 从实验的结果就可以看出, 直线升温情况下压力过高反而会降低固化体的强度, 这是压力上升过快使固化体内外温度不均、内水逸出较快、固化体膨胀及剪应力降低所致。这说明在蒸养过程中, 温度及压力的上升速度的减小应有利于固化体强度的提高。
较长时间的自然养护和高压蒸养, 固化体都能达到较高的物理性能, 自然养护28d后, 固化体抗压强度最高可达24.45MPa, 略高于蒸养条件下的固化体最高抗压强度22.8MPa。但是, 由于自然养护所需时间太长, 导致占地面积大, 在工业应用中难以实现。0.5MPa压力下蒸养4h制取的固化体的抗压强度均高于自然养护7d制取的固化体的抗压强度, 因此, 高压蒸养工艺能够最大幅度地缩短飞灰固化时间, 提高飞灰处理效率。
2.4 不同配比及养护条件下固化体的浸出毒性
飞灰固化体浸出毒性的高低决定了其能否进入填埋场填埋处置。不同配比的固化体在不同养护条件下的重金属浸出毒性如图2所示。
分析图2的实验结果可知, 自然养护条件下固化体的浸出毒性普遍低于蒸养固化条件下固化体的浸出毒性, 这可能是自然养护过程中固化体在水中浸泡过所致。
对比图2的结果与表2中的数据可知, 自然养护和蒸压养护条件下制取的固化体的重金属浸出浓度远低于飞灰的重金属浸出浓度。另外值得注意的是, 实验发现只有当固化体中飞灰的掺量达到70%时, Cd的浸出浓度才会超过废物填埋浓度限值。
另外由该图还可知, 蒸养压力的大小对大部分重金属的浸出毒性影响不明显, 只有金属Ba的浸出浓度随着蒸养压力的增加而增加。综上所述, 固化处理对于降低飞灰的重金属浸出毒性有重要作用。在飞灰掺量不超过70%的条件下, 经固化处理后, 飞灰中各种重金属浸出浓度均低于废物填埋浓度限值, 达到了进入填埋场填埋处置的要求。
3 结论
(1) 该生活垃圾焚烧厂飞灰中的大部分重金属浸出浓度均低于废物填埋浓度限值, 只有Pb和Cd的浸出浓度超出废物填埋浓度限值。
(2) 在飞灰掺量70%, 蒸养压力0.5MPa的情况下, 固化体仍能获得较高的抗压强度, 且蒸养处理能够大幅度地缩短飞灰固化时间, 提高飞灰处理效率。
(3) 固化处理对于降低飞灰中重金属的浸出毒性有重要的作用。在飞灰掺量不超过70%的条件下, 经固化处理后, 飞灰中各种重金属浸出浓度均低于废物填埋浓度限值, 可满足进入填埋场填埋处置的要求。
参考文献
[1]宋丽芸.垃圾焚烧飞灰的资源化研究[D].上海:华东理工大学, 2011.
[2]Hjelmar O.Disposal strategies for municipal solid waste incineration residues for financial surport[J].Journal of Hazardous Materials.1996 (47) :345-368.
[3]卢欢亮, 黄晓文.生活垃圾焚烧飞灰固化处理的工程实践[J].环境卫生工程, 2007, 15 (03) :15-16.
[4]彭雯.城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属的浸出特性及沥青固化飞灰的实验研究[D].杭州:浙江大学, 2004.
[5]Kyung-Jin Hong, Shuzo Tokunaga, Toshio Kajiuchi.Extraction of heavy metals from MSW ineinerator fly ashes by chelating agents[J].Joumal of Hazardous Materials.2000 (75) :57-73.
固化处理 篇9
在此前提下，经过多方的对比研究，并在进行了较大规模试验的基础上，优选了固化焚烧法，认为该方法对油泥砂处理彻底，适用的油泥砂范围广，具有较强的实用性和可操作性。并能有效地回收油泥砂中所含的石油类物质的热量和泥土资源，实现变废为宝，符合国家及油田公司清洁生产及循环经济的有关政策要求[4,5]。
1 油泥砂固化焚烧资源化处理方法
1.1 工艺原理
该工艺的原理是利用燃煤锅炉焚烧的方式处理油泥砂，即将油泥砂与自行研制的固化助燃剂(由表面活性剂、渗透剂、金属氧化物、晶核成长剂、固型剂、助燃剂等组成)，通过专用设备混合后，经过固化助燃的物理化学作用，实现油泥砂的脱粘固化处理，并改善燃烧性能后，制作成仿煤燃料，掺入燃煤中，用作燃煤锅炉燃料，在回收利用油泥砂中石油类物质热量的同时实现对油泥砂的无害化处理;焚烧产生的废气，利用燃煤锅炉的烟气处理系统，可确保排放废气达标;废渣按现行的燃煤废渣的处理方式，可用于建材或绿化。这种处理方式在对油泥砂进行无害化处理的同时，可实现化害为利、变废为宝的目的，顺应了国家提出的可持续发展和循环经济的思路。经过多方对比研究，并在进行了较大规模试验的基础上，优选了油泥砂固化焚烧的处置方法。该方法对油泥砂处理彻底，适用范围广。
1.2 处理工艺流程
油泥沙固化焚烧资源化处理的工艺流程如图1所示。
1.3设备投资
设备主要有存放场、固体助燃剂输送机、油泥输送机、油泥砂混合机、震动分级筛、皮带输送机、电控系统、晾晒场和工作厂房。
2 综合评价
2.1 与国内外同行业比较
我国的大庆、胜利、中原油田产生的油泥砂基本还采用集中储存、自然沉降的办法，而固化焚烧法处理技术不仅能够完全、彻底地处理油田生产和囤存的油泥砂危废，而且也填补了国内处理油泥砂技术的空白，在国内居于领先水平。
2.2 技术成熟程度分析
油泥砂固化工艺过程简单，固化后将油包容在固化剂中，固化产品不再具有油泥砂所具有的黏性和油性，固化技术生产的油泥砂固化物具有与煤相似的性质，可自主燃烧，与煤掺混后适用于各类民用和工业燃煤锅炉，锅炉不需要任何以改造即可以正常燃烧，对锅炉的正常运行没有不利的影响。油泥砂固化物焚烧产生的废气，可利用燃煤锅炉原有的烟气净化设备加以净化，达到国家燃煤锅炉废气排放标准。油泥砂有害重金属含量及辐射剂量低，固化物经焚烧完全去除了有害有机物，焚烧产生的废渣可以用于生态建材产品的生产。实现了油泥砂中所含油和泥土资源的完全回收利用，杜绝了任何形式的二次污染。此项油泥砂固化焚烧工艺过程简单、易于操作，不需要大规模的投资，风险性小。
2.3 对社会发展、经济提高、科技进步的意义
目前，这一研究项目已正式投入实际应用当中。油泥砂固化焚烧技术不仅实现了油田油泥砂的完全无害化处理，解决了油泥砂的污染及堆放问题，而且实现了废物资源的再利用，在国内外尚属首创。而且，由于该污泥处理方法简单、易行，废物处理彻底，不仅填补了国内外的技术空白，也为油田生产扫除了后顾之忧，解决了生产末端废物处理的老大难问题，完全符合循环经济理念，实现能源和物质的有机、生态化循环，而只有企业走可持续发展之路，社会才能不断向前发展。
2.4 推广应用条件和前景
此项油泥砂固化焚烧技术完全符合国家所倡导的油泥砂资源化处理，能有效回收油泥砂中石油类物质的发热量，实现能源再利用。对新建企业的投资也充分考虑了成本与效益的关系，投资额完全可以在1年内收回成本。此项技术成熟，投资稳定。
3 结语
该种油泥砂固化焚烧的资源化处理方式不仅能够完成对油田油泥砂的彻底有效处理，也能够在达到环保标准的前提下最大限度地对油泥砂中的有效成分进行利用，完全符合循环经济的理念，相信一个全新的生产热潮即将到来。
摘要：对油泥砂固化焚烧资源化处理方法的原理、处理工艺流程和设备投资进行了详细介绍,并对该方法作了综合评价,以期为油污泥砂的处理提供技术参考。
关键词：油泥砂,固化焚烧,处理工艺,评价
参考文献
[1]辽宁省工业固体废物污染控制标准DB21-777-94[EB/OL].(2009-07-26)[2011-09-10].http://www.cn-hw.net/html/8/200907/11143.html.
[2]转发辽宁省环保局关于开展危险废物申报登记的通知(大环发[2004]112号)[EB/OL].(2011-09-10)[2004-05-23].http://www.dlepb.gov.cn/Common/view.aspxmid=16&id=2337.
[3]黄建出.中华人民共和国固体废物污染环境防治法释义[M].北京:法律出版社,2005.
[4]郑延震,张元法,张虹,等.胜利油田稠油泥砂高温燃烧处理方法研究[J].石油与天然气化工,2011,40(2):204-207.
固化处理 篇10
硫化砷渣属于国家《危险废物名录》HW24含砷废物, 必须经安全处理后才能最终填埋处置。目前, 国内外对含砷废渣的处理主要采用固化处理和资源化利用[4]。水泥固化法[5]因材料廉价易得、工艺简单、处理成本低且效果好而成为首选技术方案。马文凯等[6]以水泥固化冶金工业砷渣, 研究了砷渣、水泥、粉煤灰、矿渣、碎石的最佳配比, 固化后砷的浸出浓度从处理前的11.94 mg/L降至0.27 mg/L。汪吉章等[7]以水泥、砂子等固化含砷飞灰, 以水泥∶砂子∶飞灰=57.6∶40∶2.4配比, 砷的浸出浓度低于危险废物毒性标准值。但水泥固化技术也存在一些不可忽视的问题, 如固化体孔隙率较高, 固化后体积成倍增加, 进入安全填埋场造成库容浪费;另外, 由于水泥固化以包裹胶凝形式为主, 易产生反溶, 须对渗滤液再次处理等。为了达到更好的固化效果, 本文采用药剂稳定化和水泥固化结合工艺对硫化砷渣进行处理。
1 实验部分
1.1 材料
砷渣:某冶炼厂含砷废水经硫化钠沉淀处理后得到硫化砷渣, 废渣为黄色, 密度约为3.15 g/cm3, 其主要成分见表1。生石灰:研磨后过80目筛, 有效钙含量73.8%。水泥:425号普通硅酸盐水泥。96%Na OH、30%H2O2、99%PAM、PFS (聚合硫酸铁) 有效物质含量30%, 以上药剂均为工业级。
%
根据GB 5085.1—2007《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》和GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》的技术标准对硫化砷渣进行浸出毒性实验。实验采用HJ 557—2010《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》的技术方法, 以去离子水为浸提剂, 液固比10∶1, 室温振荡8 h, 静置16 h, 过滤后测定其浸出液, 测定结果见表2。
从表2可以看出, 浸出液中砷含量严重超标, 镉也有所超标, 均高于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》和《危险废物填埋污染控制标准》中的限值。另外, 浸出液p H<1.0, 符合《危险废物鉴别标准腐蚀性鉴别》鉴别指标中p H≤2.0或≥12.5的要求, 该废渣具有腐蚀性。因此, 该硫化砷渣必须经无害化处理后, 才能进行安全填埋。
注:p H无量纲, 其余单位为mg/L。“—”表示该指标标准中不作限制。
1.2 仪器与设备
PHS-3C型酸度计 (附氟离子选择电极) , 上海精科;AFS-200T原子荧光光谱仪, 江苏天瑞;AA9000石墨炉/火焰原子吸收光谱仪, 上海凤凰;NJ-160水泥净浆搅拌机, 无锡市建工实验仪器设备有限公司;FZ-31水泥安定性检验程控沸煮箱, 亚星仪器设备厂;WAY-300水泥压力实验机, 无锡市锡仪建材仪器厂;SHZ数显水浴恒温振荡器, 上海博迅实业有限公司。
1.3 工艺流程
硫化砷渣稳定化/固化实验的工艺流程见图1。硫化砷渣与水、氢氧化钠经预处理后, 再投加石灰、PFS、双氧水、水泥等物料一起混合搅拌, 搅拌结束后将固化物料注模振实成型。固化体先在室温下养护24 h, 再放入24℃养护箱中养护15 d, 取出后在室温下养护至28 d, 达到养护龄期后测定固化体强度性能及毒性浸出率。
1.4 实验方法
1.4.1 预处理
硫化砷渣中含有H2SO4、HF、H3As O4、H3As O3等酸液, 其中硫酸含量达5%左右, 为达到中和酸液的目的, 投加Na OH对硫化砷渣进行预处理, 中和反应产生的Na2SO4等盐, 可以提高混凝土的早期强度[9];其次, 通过预处理可减少后续工艺过程生石灰的投加量, 从而避免生成过多的Ca SO4而降低固化体的强度性能[10]。
1.4.2 最佳配料体系
采用正交实验确定最佳配料体系, 实验步骤为:硫化砷渣经预处理后, 先投加生石灰快速搅拌5 min, 再加入PFS、氧化剂慢速搅拌10 min, 最后将水泥、PAM等一起投入搅拌机中混合搅拌10 min。
1.5 效果评价
稳定化/固化效果评价的指标包括毒性浸出率、抗压强度、增容比, 若固化体以安全填埋为最终处置方式, 其评价指标重要性依次为毒性浸出率、增容比、抗压强度。
1.5.1 浸出率
有害因子溶解进入地表水或地下水环境是废物污染扩散的主要途径。固化体在水或其它溶液中浸泡时的溶解性能, 即浸出率, 是鉴别固化体性能的一项最重要指标, 浸出毒性鉴别标准和安全填埋入场标准是对其评价的主要依据。
1.5.2 增容比
增容比 (CR) 是鉴别稳定化/固化效果好坏和衡量最终处理成本的一项重要指标。CR是指稳定化/固化处理前后危险废物的体积比, 即:
式中:CR为增容比;V1为固化前危险废物体积数;V2为固化后危险废物体积数。从上式可以看出, 固化体增容比越小越好, 一般来说CR<1.40, 则固化处理效果较好。
1.5.3 抗压强度
为满足危险废物运输、贮存或安全填埋的要求, 固化体必须具备起码的抗压强度, 否则会出现破碎或散裂, 从而增加暴露的表面积和污染环境的可能性。对于贮存或填埋的固化体, 其抗压强度控制在0.1~0.5 MPa即可。
2 结果与讨论
2.1 Na OH投加量对预处理效果的影响
取硫化砷渣100 g, 按固液比10∶1加入去离子水1 000 m L (为便于对预处理效果的分析, 加入了过量的去离子水) , 搅拌10 min, 静置, 其上清液p H值1.17, 砷质量浓度317.26 mg/L。向溶液中投加Na OH, 考察Na OH投加量对溶液p H值及砷浓度的影响, 结果见图2。
从图2中看出, Na OH的消耗基本上可分为三个阶段。第一阶段p H值在1.17~5.5的范围内, 主要是废渣中含有的H2SO4等与OH-的中和反应, 即H++OH-→H2O, 促使p H值迅速上升, 但溶液中砷浓度基本不变;第二阶段p H值在5.5~9.0的范围内, 溶液中的金属离子与OH-反应生成氢氧化物沉淀, 反应式为:Men++n OH-→Me (OH) n↓, 此外, 部分硫化砷渣开始碱溶;第三阶段p H>9.0, 大量As2S3、As2S5与OH-反应而重新溶于水中, 反应式为:As2S3+6 OH-=As O33-+As S33-+3 H2O, 4As2S5+24 OH-=3As O43-+5As S33-+12H2O, 使溶液中砷含量急剧升高。因此, 为满足中和酸液而不致使硫化砷渣反溶, p H值应维持在5.0~5.5的范围内, 预处理时, Na OH投加量为26.9~27.3 g/kg。
2.2 最佳配料体系
采用正交实验, 考察w (Ca O) (记为A, %) 、w (PFS) (记为B, %) 、w (30%H2O2) ) (记为C, %) 、w (水泥) (记为D, %) 等因素对砷渣固化体中砷浸出特性的影响。正交实验因素水平及结果见表3、表4。
从表4数据可知, 各因素对固化体浸出特性影响大小的顺序为:A>B>D>C。通过正交实验确定的最佳配料体系组合为A2B1C2D1, 即w (石灰) =20%, w (PFS) =5%, w (H2O2) =3%, w (水泥) =15%, 其余为硫化砷渣。为了验证实验的正确性, 避免偶然性, 按照正交实验得到的最优化水平进行重复实验, 固化体养护28 d测试结果见表5。从表5看出, 固化体浸出率测试结果均符合评价指标的要求, 但As的浸出率仍然较大, 接近入场填埋标准中2.5 mg/L规定的限值。
2.3 PAM对固化体浸出特性的影响
为有效控制污染因子浸出对环境带来的环境风险, 最大限度降低含砷固化体的危害性, 在最佳优化条件下, 研究PAM对固化体浸出特性的影响, 见图3。从图3看出, 随着PAM投加量的增加, 浸出液中砷浓度逐渐降低, 当PAM投加量增加至0.15 g/kg (以硫化砷渣重量计) 时, 浸出液中砷浓度降幅变缓, 此时固化体浸出液中砷质量浓度为0.46 mg/L。
2.4 水灰比对固化效果的影响
水是水泥水化的促发剂, 也是物料间物理、化学反应的重要介质, 水灰比对固化体浸出特性、抗压强度有着重要影响。水灰比过大导致固化体凝固时间增长, 引起固化体出现“泌水”现象, 导致固化体孔隙率增大, 增大了固化体的浸出风险;相反, 水灰比过小, 导致物料间反应缓慢或不彻底, 且水泥不能起到较好的包容、胶凝作用。在不同的水灰比 (水与混合物料的质量比) 条件下进行固化实验, 确定出最佳水灰比为0.45。
2.5 效果评价
在最佳工艺条件下, 以石灰、水泥、PFS等为基本组分, 掺以氧化剂、PAM等添加剂对砷渣进行固化, 试体28 d浸出毒性低于国家危险废物浸出毒性鉴别标准及危险废物安全填埋入场标准规定的限值, 见表6。砷渣固化处理后, 固化体增容比 (CR) 在1.25~1.30之间, 固化体的填埋成本得到了有效控制。试体7 d抗压强度约为2.32 MPa, 28 d抗压强度约为4.56 MPa, 抗压强度增长速度比正常, 可满足固化体转移、运输、贮存或安全填埋的强度要求。
3 结论
(1) 采用药剂稳定化/水泥固化结合工艺对硫化砷渣进行处理, 处理效果良好, 固化体满足危险废物转移、运输、贮存或安全填埋处置的要求。
(2) 采用Na OH对硫化砷渣进行预处理, 投加量为26.9~27.3 g/kg。预处理后, 可减少后续固化处理阶段Ca O的投加量, 从而避免生成过多的Ca SO4而降低固化体的强度性能, 并有效地控制了固化体的增容比。
(3) 硫化砷渣固化的最佳工艺条件为:w (砷渣) =57%, w (石灰) =20%, w (PFS) =5%, w (30%H2O2) =3%, w (水泥) =15%, PAM加入量为0.15 g/kg (以硫化砷渣重量计) ;注模振实成型, 室温下养护24 h, 再放入24℃养护箱中养护15 d, 取出后在室温下养护至28 d。
(4) 测试结果表明:固化体7 d抗压强度约为2.32 MPa, 28 d抗压强度约为4.56 MPa;增容比 (CR) 为1.25~1.30, 有效地控制了固化体填埋处置的成本;As浸出浓度为0.53 mg/L, Cd浸出浓度0.02 mg/L, p H值8.01, 浸出指标均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》和《危险废物填埋污染控制标准》规定的限值。
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