電鍍廢水處理產生的電鍍污泥中有機物含量較少，重金屬含量較多，堆置易產生二次污染，嚴重影 響地下水、土壤等周邊環境，因此電鍍污泥的處理一直是電鍍行業和環境工程領域的熱點問題。本著固 體廢棄物處置的“３Ｒ”原則，在目前經濟和技術的背景下，利用固化技術處理較為簡單經濟可行。利 用固化技術處理的電鍍污泥仍然需要進一步的安全填埋處理，以保證固化的電鍍污泥不能對環境產生 潛在的威脅。

１ 材料與方法

１．１ 實驗材料

實驗使用的電鍍污泥是采自常州某表面技術科技發展有限公司經常規方法脫水后的污泥，含水率 為７４．９０％。將采來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磨細，并 過２００目（篩孔尺寸０．０７５ｍｍ）標準篩。粉煤灰取 自常州華電電廠，采集來的粉煤灰未經球磨機粉磨 直接烘箱干燥后使用。水泥采購市場上的商用３２５ 普通硅酸鹽水泥，實驗原料經過 Ｘ 射線熒光光譜表 征分析，主要組分見表１。


１．２ 實驗儀器

上海精宏DHG-9070A鼓 風 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 紫外可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司；ＨＺＱ－Ｘ１００Ａ 恒溫振蕩培養箱，上海一恒科學儀器有限公司；ＱＭ－１ＳＰ行星式球磨機，南京大 學儀器廠；ＹＹＷ－２應變控制式無側限壓力機，南京土壤儀器廠有限公司；ＳｏｌａａｒＭ６原子吸收分光光度 計，美國 ＴｈｅｒｍｏＥｌｅｃｔｒｏｎ公司；ＡＦＺ－０５０１－Ｕ 純 水 儀，艾 科 浦 公 司；ＨＢＹ－４０Ｂ 水泥恒溫恒濕標準養護 箱，蘇州市東華試驗儀 器 有 限 公 司；ＳＢ－５２００Ｄ 超 聲 波 清 洗 機，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 實驗方法

１）試塊制備工藝流程

圖１為本實驗的試塊制備的工藝流程圖。將磨細烘干 的電鍍污泥、水泥與粉煤灰按比例稱重后，再經球磨機粉磨 混合，球磨機的轉速為３５０ｒ／ｍｉｎ，混合時間為６ｈ。表２為實 驗 原 料 配 比 設 計。以 電 鍍 污 泥 的 質 量 為 參 照，記作１個質量單位，根據水泥固化相關中水泥使用 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，否則會嚴重影響試塊的抗壓強度，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 量 分 數 為８％～ １０％）使 其 成 流 塑 態 后，以 內 徑 ｄ ＝３９．１ ｍｍ、高 ｈ ＝ ８０ｍｍ 水泥膠砂試模制作 試 塊。試 塊 制 作 過 程 中 分３層 夯實，每層用擊實器擊２４次，試塊成型時間為１ｄ；養護時 間（Ｃ）為３，５，７，１４，２１ｄ，養護完成取出測其無側限抗壓強 度和重金屬浸出毒性。其中，養護溫度（２０±１）℃，養護濕 度≥９０％。

２）性能測試方法

無側限抗壓強度參 照 公 路 土 工 試 驗 規 程（ＪＴＧ Ｅ４０— ２００７）中無側限抗壓強度試驗（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《水和廢水監測分析方法》（第四版），其中 Ｎｉ２＋ 含量采用丁二酮胯分光光度法測 定，Ｃｕ２＋ ，Ｚｎ２＋ 含量均采用火焰原子吸收分光光度法測定。


２ 結果與分析

電鍍污泥的 ＸＲＦ分析表明主要的重金屬是 Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，質 量 分 數 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致的。通過 Ｄｅｓｉｇｎ－ｅｘｐｅｒｔ分析得到的等高線圖及響應曲面圖結果如圖３所示。在試驗因素取值范圍內 選擇最低點為出發點，優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，該條件下計算得到的無限抗壓強度預測值為３１０．０３６ｋＰａ。通過軟件優化計算得到的最優配比為 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中得到的最優配比 ｍ （電鍍污泥）∶ｍ（水泥）∶ｍ（粉煤灰）＝１∶１∶０．３；通過理論優化得到的最優養護期為２１ｄ，該值也符 合實驗結果，表明響應曲面優化得到的結果較為可靠。

３ 結 論

１）以水泥、粉煤灰為固化劑固化電鍍污泥，通過正交試驗可知，水泥、粉煤灰、養護時間３個因素對 無側限抗壓強度的影響從大到小為養護時間，水泥，粉煤灰。無側限抗壓強度隨養護時間、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。最佳的試驗條件為 Ａ３Ｂ２Ｃ３，即 ｍ（電 鍍 污 泥）∶ｍ （水泥）∶ｍ（粉煤灰）＝１∶１∶０．３，最佳養護時間為２１ｄ。

２）通過 Ｄｅｓｉｇｎ－ｅｘｐｅｒｔ軟件優化得到的理論最佳條件及能取得最大預測值為：ｍ（電 鍍 污 泥）∶ ｍ（水泥）∶ｍ（粉煤灰）＝１∶１∶０．３６，養護齡期２１ｄ，無側限抗壓強度預測值為３１０．０３６ｋＰａ。此最優 條件下制備的試塊經浸出毒性評價測試，浸出液中重金屬的濃度完全達到了浸出毒性測試要求。



 

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