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工作動態(tài)

武漢巖土所在河湖海污染底泥固化技術(shù)方面取得系列進展

發(fā)表日期:2021-10-08來源:武漢巖土力學(xué)研究所放大 縮小

  我國每年產(chǎn)生大量的疏浚底泥,疏浚底泥通常就地存放,含水率高、壓縮性強、沉積固結(jié)速率慢、占地面積大、含有重金屬/有機物等污染物。通過固化/穩(wěn)定化處理提升疏浚底泥工程和環(huán)境特性,將其轉(zhuǎn)化為建筑材料進行資源化利用,不但可以解決污染底泥的處理問題,而且為工程建設(shè)提供了材料。然而,現(xiàn)有的固化/穩(wěn)定化技術(shù)對高含水率底泥的適用性差,且存在化學(xué)兼容性差、成本高等問題。因此,開發(fā)綠色可持續(xù)的高含水率污染底泥固化/穩(wěn)定化材料及技術(shù)迫在眉睫。

  針對上述難題,武漢巖土所環(huán)境土力學(xué)與工程學(xué)科方向組科研人員采用具有強吸附性和化學(xué)活性的污泥焚燒飛灰(以下簡稱“污泥灰”)對高含水率疏浚底泥進行固化/穩(wěn)定化處理。科研人員發(fā)現(xiàn)污泥灰呈多孔結(jié)構(gòu),富含大量的Si, Ca, Fe和P等活性氧化物,污染物浸出濃度低,是一種潛在的資源(圖1);污泥灰對重金屬污染物有良好的吸附作用,主要機理包括離子交換、化學(xué)沉淀和表面絡(luò)合等(圖2);通過堿活性激發(fā),污泥灰可促進水化反應(yīng)速度(圖3),生成水化硅酸鈣、鈣磷石等水化產(chǎn)物,導(dǎo)致其強度提升(圖4);污泥灰固化劑用于處理高含水率污染底泥,具有強度高、浸出毒性小等特點,同時對污染物和海水有較強的化學(xué)兼容性(圖5)。本成果可為污染底泥提供一種可持續(xù)固化材料和技術(shù),形成“以廢治廢”的綠色發(fā)展模式,對我國污染底泥安全處理和資源化利用具有重要的科學(xué)意義和實用價值。

  相關(guān)研究成果發(fā)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等本領(lǐng)域權(quán)威期刊上。研究工作獲得國家自然科學(xué)基金國際(地區(qū))合作研究與交流項目(5181101178)和“十三五”國家重點研發(fā)計劃課題(2019YFC1804002)的資助。

  論文鏈接: 

  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 

 

圖1 污泥灰理化特性 

 

圖2 污泥灰對重金屬鉛的吸附機理 

   

圖3 污泥灰促進水化反應(yīng) 

   

圖4 污泥灰固化劑水化產(chǎn)物(CPH: 水化磷酸鈣;B:鈣磷石) 

   

圖5 污泥灰固化劑處理污染底泥效果 

(文/圖 環(huán)境土力學(xué)與工程組)

    

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