河道底泥复合重金属污染固化稳定化修复技术研究

发布时间：2020-06-04 08:09

【摘要】：从上世纪90年代开始,因受设在广东省某河流两岸的酸洗、烧板加工小作坊简单粗放的电子废物拆解过程的影响,导致河流底泥中重金属污染严峻,其中铜、镍、镉、砷、铅已严重超标,带来的内源污染问题岌岌可危。污染底泥能直接向水体环境释放污染物,使得水质变差,其次底泥也是底栖生物的主要栖息地和粮食源泉。控制不当会使重金属直接或间接进入食物链,对水环境中动植物的生存甚至附近居民的健康造成严重危害。因此不仅要拦截一切外源污染,还必须解决河道底泥中的内源污染问题,才能从根本上改善和保证河道底泥及其上覆水的质量。近年来复合重金属污染底泥修复技术研究成为固体废物处理中的热门课题,固化稳定剂的研发一直是重金属污染底泥处置的前沿领域。目前对于单一或同类型重金属污染底泥已经有了良好的研究成果,但这些研究普遍没有考虑到重金属和砷共存的关键问题。多数重金属和砷的性质差异较大,对固化稳定剂的响应不一致,如一些固化稳定剂在实现对重金属的稳定时却对砷起了极大的活化作用。将多种药剂按一定配比复合使用,探求实现共同修复的效果。因此对河道含砷复合重金属污染底泥固化稳定化修复技术的研究是非常有意义的,以求研制出一种有效可靠的固化稳定剂来修复含砷复合重金属污染底泥。论文以广东省某河流为例,以降低河道底泥含砷复合重金属污染为目的,对其进行底泥污染状况调查,研究底泥的污染特征、综合评估其污染等级和生态风险,并设计小试实验考察不同药剂配方对含砷复合重金属污染底泥的固化稳定化效果,以小试结果指导复合重金属污染底泥固化稳定化优选药剂工程中试应用,最后初步探讨了固化稳定剂对重金属形态的影响。论文的主要结论如下:(1)本区域复合重金属污染严重,超标倍数前三的重金属分别为砷、镍和铜。采用内梅罗指数法和潜在生态风险指数法对底泥进行评价。结果显示:污染集中在0~0.5 m处,随着深度增大污染减轻。0~0.2 m底泥重金属砷、镍、铜和镉重污染,铅中度污染,潜在生态风险等级整体为高风险水平。0.2~0.5 m底泥重金属砷、镍、铜和镉重污染,潜在生态风险等级整体为低风险水平。(2)小试实验设计六种药剂配方处理复合重金属污染底泥,以浸出毒性为指标最终确定铁基协同水泥配方为最优药剂组合,五种重金属的浸出量均达到相关标准要求。其中砷的稳定效率最高(98.37%),其次是镉(97.73%)和镍(97.62%)。(3)根据小试结果,以100 m~3复合重金属污染底泥作为中试土方量展开中试实验,其浸出毒性符合相关标准。得到最优的工艺参数:筛分遍数两遍,筛分效率约60 m~3/h,搅拌底泥湿度约80%,搅拌效率约12 t/h,停留时间约5 min。(4)对原污染底泥和固化稳定后的底泥进行Tessier五态实验分析,结果表明:在底泥固化稳定化处理过程中,重金属的五种赋存形态均发生了改变,稳定态质量分数都得到一定的提高。结合小试实验的浸出结果,重金属的活跃态质量分数并不直接决定浸出量的大小,而对同种重金属而言,浸出量会随着活跃态质量分数的下降而下降。综上,本研究以期为河道底泥含砷复合重金属污染修复工程的实施提供理论研究基础、工艺参数和技术支持。为城市河道底泥中重金属和砷的高效固化提供参考依据。
【图文】：

技术路线图

环保疏浚,勘探线,指南,专业判断

图 2-1 研究区域河流现状图Figure2-1 Study regional river status2.2 实验材料与方法2.2.1 采样布点方案本研究布点方案主要参考《湖泊河流环保疏浚工程技术指南》（环办[2014]111 号）（下文简称环保疏浚指南），并根据场地的生产历史资料分析，采用系统布点法与专业判断法相结合的方式进行底泥采样点布设。（1）平面采样布点方案①底泥平面勘探点位布设在研究区域河道布设勘探线，并沿勘探线布设 21 个具有代表性的采样点，采样点的间距为 50 m，，覆盖了前期调查中污染最严重的河段，从下游到上游依次为BGZL2-DN-01 至 BGZL2-DN-21。具体采样布点图详见下图。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X522

【参考文献】