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国重室在河湖海污染底泥固化技术方面取得系列进展

发布时间:2021-10-09 15:44:00
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  我国每年产生大量的疏浚底泥,疏浚底泥通常就地存放,含水率高、压缩性强、沉积固结速率慢、占地面积大、含有重金属/有机物等污染物。通过固化/稳定化处理提升疏浚底泥工程和环境特性,将其转化为建筑材料进行资源化利用,不但可以解决污染底泥的处理问题,而且为工程建设提供了材料。然而,现有的固化/稳定化技术对高含水率底泥的适用性差,且存在化学兼容性差、成本高等问题。因此,开发绿色可持续的高含水率污染底泥固化/稳定化材料及技术迫在眉睫。

  针对上述难题,武汉岩土所环境土力学与工程学科方向组科研人员采用具有强吸附性和化学活性的污泥焚烧飞灰(以下简称“污泥灰”)对高含水率疏浚底泥进行固化/稳定化处理。科研人员发现污泥灰呈多孔结构,富含大量的Si, Ca, Fe和P等活性氧化物,污染物浸出浓度低,是一种潜在的资源(图1);污泥灰对重金属污染物有良好的吸附作用,主要机理包括离子交换、化学沉淀和表面络合等(图2);通过碱活性激发,污泥灰可促进水化反应速度(图3),生成水化硅酸钙、钙磷石等水化产物,导致其强度提升(图4);污泥灰固化剂用于处理高含水率污染底泥,具有强度高、浸出毒性小等特点,同时对污染物和海水有较强的化学兼容性(图5)。本成果可为污染底泥提供一种可持续固化材料和技术,形成“以废治废”的绿色发展模式,对我国污染底泥安全处理和资源化利用具有重要的科学意义和实用价值。

  相关研究成果发表在Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering、Journal of Cleaner Production、Waste Management、Construction and Building Materials、Journal of Materials in Civil Engineering等本领域权威期刊上。研究工作获得国家自然科学基金国际(地区)合作研究与交流项目(5181101178)和“十三五”国家重点研发计划课题(2019YFC1804002)的资助。

  论文链接: 

  1、https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S167477552030161X?via%3Dihub 

  2、https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29MT.1943-5533.0002913 

  3、https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652619337266?via%3Dihub 

  4、https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061821001240?via%3Dihub 

  5、https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653519306459?via%3Dihub 

  6、https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956053X17301800?via%3Dihub 

 

图1 污泥灰理化特性 

 

图2 污泥灰对重金属铅的吸附机理 

   

图3 污泥灰促进水化反应 

   

图4 污泥灰固化剂水化产物(CPH: 水化磷酸钙;B:钙磷石) 

   

图5 污泥灰固化剂处理污染底泥效果 


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