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【上海純水設(shè)備行業(yè)新聞】

電鍍業(yè)是當(dāng)今三大污染行業(yè)之一。電鍍污泥是指電鍍企業(yè)的廢水經(jīng)過適當(dāng)處置后所產(chǎn)生的固體廢棄物，典型的危險(xiǎn)廢物。2014年，江蘇省共有產(chǎn)電鍍污泥的企業(yè)1532家，電鍍污泥發(fā)生量從2009年的不到８萬t/a增長到2014年的近16萬t/a電鍍行業(yè)為江蘇省經(jīng)濟(jì)飛速增長作出了重要貢獻(xiàn)，同時(shí)也帶來了突出的環(huán)境問題，如電鍍污泥處置問題。江蘇省范圍內(nèi)的電鍍企業(yè)呈現(xiàn)數(shù)量多、分布散、產(chǎn)品雜的特點(diǎn)，監(jiān)管難度大，存在偷排漏排等各類問題。同時(shí)其產(chǎn)生的污泥重金屬含量高，其主要成分為鉻、鎳、銅等重金屬的氫氧化物，對(duì)環(huán)境容易造成巨大危害。毒性較強(qiáng)的電鍍污泥，上海純水設(shè)備現(xiàn)階段的處置方法主要為焚燒加填埋對(duì)其進(jìn)行最終處置，資源化利用的案例較少。工業(yè)固體廢物處置方面的難題一直制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境的維護(hù)，如何實(shí)現(xiàn)電鍍污泥的資源化與無害化處置，實(shí)現(xiàn)“以 廢治廢”顯得尤為重要。

水泥與電鍍污泥進(jìn)行混合，可以制備出復(fù)合型膠凝材料。本研究將電鍍污泥作為混合資料摻到水泥中，局部取代水泥熟料制備電鍍污泥基膠凝材料，探究電鍍污泥對(duì)水泥各項(xiàng)性能的影響。水泥可以對(duì)電鍍污泥中的重金屬起到固化作用，水泥對(duì)電鍍污泥中重金屬起到固化作用的前提下，將電鍍污泥與水泥熟料混合制備膠凝資料可以實(shí)現(xiàn)電鍍污泥的無害化和資源化，雖然電鍍污泥的摻量不大，但從久遠(yuǎn)角度和工業(yè)化生產(chǎn)角度分析，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，實(shí)現(xiàn)了污泥的無害化處置和資源化利用，開辟了電鍍污泥資源化的新途徑。同時(shí)，為水泥工業(yè)碳減排問題的解決提供新的思路，為解決電鍍行業(yè)污泥處置難題進(jìn)行了初步探索。

一、試驗(yàn)資料與方法

1試驗(yàn)原料

水泥為江南水泥廠提供的Ⅱ型硅酸鹽水泥；電鍍污泥取自江蘇省蘇州市某工業(yè)園區(qū)危廢處置中心。電鍍污泥與水泥的成分分析見表１。

２、膠凝材料制備

將電鍍污泥在105℃下烘干12h后粉碎，過100目篩。由前期探索試驗(yàn)得知，當(dāng)電鍍污泥的摻量超過3.0％（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）時(shí)，膠凝資料試樣成型后不能順利拆模。所以本試驗(yàn)擬定電鍍污泥的摻量為00.5％、1.5％、2.5％。按以上的混料方案分別稱取水泥與電鍍污泥，混合后加入等質(zhì)量的混料球，棍磨機(jī)上混12ｈ，保證充分混勻?；旌暇鶆蚝笾瞥赡z凝材料試樣，并對(duì)4種試樣進(jìn)行物理性能和微觀性能測(cè)試。

３、性能檢測(cè)方法

物理性能測(cè)試膠凝材料試樣的規(guī)范稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間測(cè)定參照《水泥規(guī)范稠度用水量、常州純水設(shè)備凝結(jié)時(shí)間、安定性檢 驗(yàn)方法》GB/T1346-2011進(jìn)行。膠凝材料的膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)參照《水泥膠砂強(qiáng)度檢測(cè)方法》GB/T17671-1999進(jìn)行。膠砂流動(dòng)度試驗(yàn)參照《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》GB/T2419-2005進(jìn)行。

微觀性能測(cè)試水化熱測(cè)試：使用TA MA ir８通道水泥水化熱測(cè)定儀測(cè)定各試樣至少70h膠凝資料水化放熱行為。

累積孔體積測(cè)定利用PoreMasterGT60壓汞儀對(duì)膠凝資料試樣水化3d累積孔體積進(jìn)行測(cè)試。

重金屬浸出毒性 檢測(cè)根據(jù)《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》GB/T299-2007對(duì)各膠凝資料進(jìn)行重金屬浸出，采用PE5300DV電感耦合等離子直讀光譜儀測(cè)定浸出液的重金屬濃度。

二、結(jié)果與討論

１、膠凝材料的物理性能

各試樣的物理性能測(cè)試結(jié)果如表2所示。由表2可知，摻入電鍍污泥增大了膠凝材料的規(guī)范稠度 用水量。當(dāng)電鍍污泥摻量增加到2.5％時(shí)，膠凝材料的規(guī)范稠度用水量相比摻量為0時(shí)增加了22.29％。電鍍污泥的加入，使得混料中的礦物組分變得更復(fù)雜，試樣的規(guī)范稠度用水量變大。膠凝材 料的規(guī)范稠度用水量與水泥熟料里含有的礦物組成及混料的種類有很大的關(guān)系。HA SSA NI等研究水泥固化含有重金屬的土壤時(shí)發(fā)現(xiàn)，含有重金屬的土壤顯著降低了水泥的早期強(qiáng)度，水化28d后的強(qiáng)度僅為45.0MPa

電鍍污泥的摻入對(duì)膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間存在明顯影響。由表2可見，試樣的初凝、終凝時(shí)間隨著電 鍍污泥摻量的增加逐漸增加。當(dāng)電鍍污泥摻量達(dá)到2.5％時(shí)，其初凝、終凝時(shí)間分別為292365min均達(dá)到最大值，但此時(shí)依然滿足《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007中規(guī)定的初凝時(shí)間不小于45min終凝時(shí)間不大于390min要求。電鍍污泥和硅酸 鹽水泥復(fù)配，初凝、終凝時(shí)間隨著電鍍污泥摻量的增 加逐漸增加，這說明了電鍍污泥的加入使得早期水 化相互排斥。GB1752007明確指出，對(duì)復(fù)合硅酸鹽水泥的強(qiáng)度而言：水化3ｄ≥19.0MPa水化２８ｄ≥42.5MPa時(shí)，水泥的強(qiáng)度等級(jí)為42.5R級(jí)；水化3d≥23.0MPa水化28d≥52.5MPa時(shí)，水泥的強(qiáng)度等 級(jí)為52.5級(jí)。本試驗(yàn)中各膠凝材料的膠砂強(qiáng)度如表3所示。

由表3可知，電鍍污泥摻量為0.5％時(shí)，膠凝資料試樣強(qiáng)度符合GB175-2007中規(guī)定的52.5R級(jí)水泥標(biāo)準(zhǔn)；電鍍污泥摻量為1.5%2.5％時(shí)，膠凝資料試樣強(qiáng)度符合GB175-2007中規(guī)定的42.5R級(jí)水泥標(biāo)準(zhǔn)。從相同齡期的強(qiáng)度來看，隨著電鍍污泥摻量的不時(shí)增加，其強(qiáng)度大體呈降低趨勢(shì)，但降低后仍可達(dá)到42.5R強(qiáng)度等級(jí)。

２、膠凝材料的微觀分析

水化熱分析 圖1圖2分別為摻入不同摻量電鍍污泥的膠 凝材料72ｈ內(nèi)的水化放熱速率及累積放熱量。圖１的早期水化溶解峰主要是鈣礬石、游離氧化鈣、硫酸鹽沉淀引起的放熱。放熱主峰主要是由水泥中硅酸三鈣的水化放熱引起的由圖２可以看出，摻量為０時(shí)72ｈ內(nèi)的累積放熱量為275.4J/g而摻量為2.5％時(shí)的放熱量則降低到255.7J/g體系的累積放熱量隨著電鍍污泥的摻量增加而減小。電鍍污泥的加入會(huì)降低膠凝材料試樣的放熱總量。

累積孔體積分析圖3為膠凝材料試樣的累積孔體積分布曲線。由圖3可知，隨著電鍍污泥摻量的增加，膠凝材料試樣的累積孔體積逐漸增加。當(dāng)電鍍污泥摻量為2.5％時(shí)，膠凝材料試樣的累積孔體積相比摻量為0時(shí)增加了86.7％。電鍍污泥加入增加了試樣內(nèi)孔體積，而這些孔的存在有利于試樣強(qiáng)度的增加，這與強(qiáng)度測(cè)試所得的趨勢(shì)是一致的

重金屬浸出毒性分析 污泥中的重金屬元素能否固化在水泥中是污泥能否用來制備膠凝材料的決定性因素之一，上海水處理設(shè)備如果污泥中含有的重金屬元素不能固化在水泥中，自然環(huán)境下易被浸出，將會(huì)對(duì)環(huán)境發(fā)生危害，并且對(duì)人類健康帶來威脅，這將對(duì)利用電鍍污泥制備膠凝資料發(fā)生極大限制。

對(duì)電鍍污泥摻量為2.5％的膠凝材料水化28d后的試樣和污泥原樣進(jìn)行浸出分析，重金屬浸出結(jié)果如表4所示。由表4可知，電鍍污泥摻量達(dá)到2.5％時(shí)的膠凝資料其重金屬浸出濃度均滿足GB5085.3-2007要求。由于電鍍污泥摻量較小且 膠凝資料對(duì)電鍍污泥中重金屬起到一定固化作用，摻量相對(duì)較低的情況下，此膠凝材料中的重金屬在實(shí)際應(yīng)用中不易被浸出。

三、主要結(jié)論與建議

１、物理測(cè)試結(jié)果標(biāo)明，膠凝材料的規(guī)范稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間隨著電鍍污泥摻量的增加而增加。摻量為2.5％時(shí)，膠凝材料的規(guī)范稠度用水量相比 摻量為０時(shí)增加了22.29％，凝結(jié)時(shí)間達(dá)到最大，初凝時(shí)間為292min終凝時(shí)間為365min強(qiáng)度隨著 電鍍污泥摻量的增加而大致呈降低趨勢(shì)。摻量為2.5％時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到最小值。

２、水化熱分析表明，隨著電鍍污泥摻量的增加，累積放熱量降低。累積孔體積測(cè)試標(biāo)明，電鍍污 泥的摻入增大了膠凝資料試樣內(nèi)孔體積。

３、重金屬浸出毒性分析標(biāo)明，電鍍污泥摻量 達(dá)到2.5％時(shí)制備的膠凝資料其重金屬浸出濃度均 滿足GB5085.3-2007要求。