电石渣对含砷污泥的稳定化处理及其机制研究

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我国硫酸产业众多,发展迅速,硫酸年产量巨大。由于硫酸厂在处理废水时往往会产生大量的含砷污泥,其中不稳定的部分会在风化以及雨水浸沥等自然条件下溶出,进而严重危害周边的生态环境及人类健康,急需合理处置。稳定化技术由于具有适用性强、经济性高等一系列优点,可以有效的对含砷污泥进行处理,降低其环境风险。电石渣作为乙炔生产工业中以Ca(OH)2为主要成分的废渣,可以作为含钙物质在稳定化处理中使用。电石渣的使用可以有效地满足“以废治废”的目的,促进循环经济的绿色发展。
  本研究以电石渣作为主要稳定化药剂,漂白粉作为辅助氧化剂,以云南省某工业园区四家硫酸生产企业共九种不同的含砷污泥为研究对象,对含砷污泥的基本性质、稳定化处理工艺方法以及稳定化处理机制进行了探究。主要的研究内容如下:
  对九种含砷污泥及电石渣的基本理化性质、元素组成及含量、浸出毒性、物相组成进行了分析,发现含砷污泥组成成分复杂,As的浸出浓度极高,远超出危险废物填埋标准的限值,急需合理处置。
  根据含砷污泥的基本组成和特性,开展了稳定、氧化及养护等工艺条件的优化研究,以发展经济有效的含砷污泥稳定处置方法。研究发现,九种污泥中主要含有五价砷的四种污泥可以直接使用30%的电石渣进行稳定,而三价砷占比较高的五种污泥则需要添加6%-15%的漂白粉进行预氧化处理。九种含砷污泥稳定化处理后砷的浸出浓度均低于2.5mgL-1,砷的稳定化率达到98.5%以上。处理后的污泥在模拟填埋条件的常温密封保存条件下能保持长效稳定。参考电石渣与漂白粉的工业售价,对九种含砷污泥稳定化处理的药剂成本进行了估算,综合药剂成本均低于210元/吨,为现有稳定化药剂成本的1/3左右。
  运用MINTEQ数据绘制了砷酸盐与亚砷酸盐在体系不同pH条件的As的形态分布,在强碱性和氧化性的条件下明确了电石渣与漂白粉对含砷污泥处理的协同作用。通过对原始污泥浸出液中As的价态分析,发现浸出液中As(III)的含量差异较大,证明了控制As(III)的含量是稳定化处理的关键。对处理前后含砷污泥的物相组成进行了分析,发现处理后的污泥样品生成了多种钙砷矿物,验证了钙砷矿物的形成是稳定化处理的主要机理。通过对处理前后污泥的SEM图谱分析,结合EDS测试结果,发现电石渣胶凝作用对稳定化处理的积极影响。
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