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城镇河道无污染淤泥与污染淤泥的处理方法的论文

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城镇河道无污染淤泥与污染淤泥的处理方法的论文

摘要：我国城镇河道面临着污染、生态功能退化等诸多问题, 对周边居民的身心健康和沿岸土地产生了较大的不良影响, 同时也不利于城镇的未来发展, 所以, 应当加强对城镇河道治理, 做好淤泥处置工作, 降低淤泥中的有毒有害物质含量。为此, 本文重点针对城镇河道淤泥处理措施展开探讨。

关键词：城镇河道整治; 淤泥处理; 重金属; 固化;

1 城镇河道整治中淤泥处理技术概述

当前河道清淤技术主要包括干式清淤、半干式清淤、水下清淤几种方式, 北方地区习惯采用干式清淤, 通常在冬季进行清淤活动。排干清淤处理方法又可以分为干挖清淤、水力冲挖清淤。排干清淤在处理大型、复杂垃圾情况的河道中有着直观、质量易控制等诸多优点。北方冬季河道有的干涸, 有的结冰, 更容易开展干式清淤。

2 无污染淤泥与污染淤泥的处理

淤泥中水与干土质量比、有机质含量, 污染程度等化学、物理性质都会影响淤泥的处理方法, 通过图1可知当前国内外主要的清淤处理措施。

图1 淤泥的处理处置技术分类

淤泥处理方法与其污染情况有着直接关系。有的河道淤泥污染物较少, 可以直接实施资源化处置, 但是有的河道淤泥的污染物含量严重超标, 比如重金属含量超标, 就需要采取相应的处理技术, 去除其中的有毒有害物质后才能排放到自然环境中。处理后的淤泥应当根据其性质特点做进一步应用, 比如淤泥氮磷含量较高那么可以应用于公路建设中, 避免靠近水源, 以免造成水污染。

3 淤泥中重金属固化处理

河道底部容易淤积一些重金属、营养盐等污染物质, 导致污染程度较高, 所以, 世界各国普遍关注河道水底淤泥安全处理问题。当前固化处理是城镇河道清淤处理中一种常见的技术, 该技术可以有效降低淤泥中有毒有害物质, 是非常值得研究的技术。

3.1 样品采集与预处理

本文以某运河为例, 用采样器采取表层80cm底泥, 均匀搅拌样品并用密封袋存放于冰箱中, 温度保持在4℃。按照100kg/m的添加量, 在样品中添加固化剂, 养护七天。

3.2 分析方法

采用Tessier 5步连续萃提法 (简称Tessier法) 测定淤泥中的重金属形态。重金属形态分为五种, 分别为可溶可交换态 (Fr.1) 、碳酸盐结合态 (Fr.2) 、铁锰氧化物结合态 (Fr.3) 、有机物结合态 (Fr.4) 和残渣态 (Fr.5) , 然后在具盖容器中放置5~10g样品, 在烘干箱中烘干, 烘干温度为105℃, 通过含水率计算公式计算得到含水率, 然后利用Tessier法进行形态分离。

3.3 重金属元素分析

样品分析采用电感耦合等离子发射光谱仪 (ICP-AES) , 分析元素包括Cd, Cr, Cu, Ni, Pb和Zn。

3.4 固化淤泥中重金属形态分布情况

如表1和表2所示, 分别为固化处理后重金属形态测定结果和重金属赋存形态。通过表1表2可知, Cd和Cu超标严重, Cd非稳定态质量分数较高, 有着明显的稳定态质量分数。Ni和Zn稳定态质量分数低, 但质量分数也从35%增长至大于60%。通过比较固化前后各种形态质量分数可知, Cd超标严重, 非稳定态质量分数较高, Fr.2变化较大, 质量分数降低, Fr.4和Fr.5则相反, 质量分数有所增加。可以确定经过固化处理, Cd的Fr.2转变成Fr.4和Fr.5, 而Cu却没有出现较为明显的形态变化。Zn的变化规律和Cu较为相似, Cr和Ni质量分数减少的为Fr.3, 增加的为Fr.4和Fr.5。固化处理淤泥后, 重金属的形态更加稳定, 这主要是因为固化处理提高了淤泥基质的.p H值, OH中和了很多重金属离子, 生成不溶于水的盐类, 这些物质能够通过离子交换实现了固化作用, 生成的水化产物包裹和吸附了重金属离子。

表1 固化淤泥重金属赋存形态分布 (%)

表2 固化过程中重金属形态变化

3.5 重金属浸出毒性

淤泥中重金属的含量不会因为固化处理而有所减少, 但是, 重金属的形态从不稳定状态转变为稳定状态。淤泥中重金属浸出率的高低并不是由非稳定态质量分数决定的, 其中表现最为直接的就是Cu, 虽然其只有1%左右的非稳定态质量分数, 但是其有着高达12%的浸出率, 可知重金属浸出的难易程度存在一定的差别。但是浸出率会随着稳定态质量分数的增加而逐渐降低, 在固化处理中, 由于重金属不断转换为稳定态, 浸出率也会随之降低。

在酸性浸提剂作用下, 不同重金属所呈现的活性也存在一定的差异, 同时浸出率也会有所不同。重金属在酸性环境下的稳定态质量分数的增加而浸出率低的情况也会越来越凸显。重金属不同, 固化作用也会有所不同, 比如Cu的稳定态质量分数不会有明显的增加, 但是浸出率却出现了明显降低的情况, 这说明重金属在固化剂的作用下形态的改变是稳定化作用的主要体现, 但是在重金属的包裹作用、p H值变化等方面也能够从一定程度上体现出重金属的稳定化作用。此外, Pb在固化后浸出浓度反而出现了增加的情况, 这可能是因为Pb固化处理中没有出现稳定态质量分数增加或者Pb在固化剂水反应产生的C-S-H (水化硅酸钙) 的影响下出现了良好的吸附作用, 但是这种吸附作用在酸性条件下被破坏。

4 结束语

在城镇建设中, 河道治理是重要的工作内容之一。河道治理中, 淤泥和清淤处理工作是改善河道质量、提高城市环境的重要方法。在河道清淤处理工作中, 应当根据施工的实际情况合理选择清淤手段, 做好淤泥中有毒有害物质的处理, 从而提高居民的环境水平, 做好环境的治理, 推动人与自然的和谐发展。

参考文献

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