抗压强度和浸出的铅电池浪费污泥固化使用电石浪费和稻壳灰

文摘

选择使用危险废物的集中研究。本研究的目的是确定的抗压强度和数量导致淋滤污泥固化电池垃圾利用电石浪费(公约)和稻壳灰(RHA)作为胶结固化粘结剂。《特定常规武器公约》:RHA粘结剂在混合比率和固化时间测试。结果表明,最优比例的公约和RHA固化污泥为0.4:0.6。污泥的比例为0.25时用于固化,固化淤泥的强度增加显著不同的固化时间增加(p < 0.05)。开发强度之间的线性关系,观察固化污泥固化时间。固化污泥展出的最大抗压强度在28天养护23.58±1.438公斤/平方厘米。此外,铅的浸出最高固化污泥的污泥比0.25发现2.657±0.036 mg / L在21天的固化。公约的最佳比例:RHA:砂:w / b比率:污泥(0.4:0.6):(2.75),(0.65),(0.25)提供了抗压强度和铅淋溶量满足工业的监管限制,泰国。

关键字

电石浪费、抗压强度、浸出、铅,稻壳灰,凝固。

介绍

浪费污泥的含铅蓄电池行业在卸货之前需要正确对待水源。目前,电池生产的Samut Prakarn省,泰国已使用,至少,400吨/天的铅生产过程和日常生产大约150公斤/天的污泥废水处理工厂(1]。这个污水污泥含有铅和其他有害成分。同时,铅污染浪费污泥被认为是有害物质所定义的工业,泰国(2),需要正确对待作为一种无毒物质最终处置前安全填埋。

几种技术已经开发目的呈现浪费无毒或减少潜在的有毒物种的释放到环境中。然而,由于这些技术是不划算的施工控制的困难(3]。固化和稳定是一个经济过程,是技术,是经常作为最后的治疗步骤之前土地处置危险废物(4]。它通过绑定完成固定的危险成分的整体式固体高耐的结构完整性浸出(4]。固化和稳定过程中有害成分能有效固定废物和废物转换成的形式将实益重用等建筑材料(5- - - - - -8]。

在这项研究中,试图利用电石浪费(公约),乙炔气过程的副产品,连同稻壳灰(RHA),砖的副产品生产工厂,作为电池的替代粘结剂固化废物污泥进行。发现的结果将有利于未来治疗重金属污染污泥的绑定和适当的处理有害物质。

材料和方法

准备的材料

电池从污水处理厂污水污泥得到电池的工厂Samut Prakarn省,泰国。原污泥的水分减少暴露在阳光下了一个星期。所有污泥被烤箱干103 - 105°C 24 h和地面粒度小于50毫米的后续使用。

象品牌的胶结粘合剂ASTM类型——我硅酸盐水泥制造的暹罗水泥公司有限公司被用于这项研究。有效砂(0.2毫米)的大小和均匀性系数3毫米,细度模数为2.82用于混合水泥和自来水。

电石浪费(公约),乙炔气生产的副产品,是由化学部门,泰国皇家陆军,国防部。公约的水分主要是减少允许sun-dry一周然后地面作为一个小的粒子。同时,稻壳灰(RHA),燃烧的副产品稻壳,来自于一位砖生产工厂。RHA的粒度均匀准备使用磨床。此外,自来水是用来混合粉末污泥和所有绑定在凝固过程的比率。

废水污泥的特点,公约和RHA

电池浪费污泥性质和铅的含量污泥(pH值、水分含量和总量的铅在污泥)测定中描述表1。污泥性质出现一个碱性(pH值9.91)高含水率(82.8%)。的污泥中含有的铅总量每公斤55330 mg / L。污泥干燥wt。此外公约的化学成分和RHA运用x射线衍射分析和确定所示表2。公约和RHA由SiO的成分₂,艾尔。₂O₃、铁₂O₃曹,分别以K₂啊,那₂啊,所以₃和TiO₂。最高的化合物在公约发现曹(69.86%)、SiO紧随其后₂(3.33%)和艾尔₂O₃(1.61%)。同时,最高的化合物发现RHA SiO₂(84.83%),其次是K₂O(2.66%)和曹(0.69%)。胶结粘结剂和固化污泥的微观结构属性扫描电子显微镜(SEM)下观察使用金钯镀层。

表1:电池从污水处理厂污水污泥的性质的电池工厂。

表2:水泥的特点,公约和RHA。

固化污泥的制备和测试方法

固化污泥是由水泥、砂、CCW, RHA、污泥和水在不同的比率。根据执行程序混合固化污泥c305 - 94 ASTM标准中概述的步骤(9]。

固化测试在这项研究涉及三个后续步骤。首先,固化污泥与不同比例的材料准备在六个治疗。治疗混合固化污泥由水泥和沙子的比例由wt 1:2.75,水粘合剂(w / b)比为0.65,和污泥比例在0.2保持控制。其他五个混合固化污泥从公约和准备RHA:0.7 0.3的比率,0.4:0.6 0.5:0.5:0.3:0.4 0.6和0.7。,部分砂、水粘合剂比(w / b)和污泥在每个治疗是常数为2.75,0.65和0.20,分别。每组治疗重复四次。

固化时间在28天之后,固化污泥中还进行了抗压强度C109 / c109m - 95 ASTM标准(10)和大量的铅可滤去由渗滤液提取方法(2)(如所描述的标准程序的工业工程、工业、泰国)来确定公约和RHA比进行了优化。的铅浓度试验分析了用原子吸收分光光度计(AAS)。

第二,公约的优化比例和RHA在前面的进一步测试是用来确定优化污泥固化污泥的比与公约和RHA混合固化污泥和固化时间测试比率为0.05,0.10,0.15,0.25和固化时间的1、7、14、21、28天,分别。后固化污泥用于压缩试验c305 - 94 ASTM标准(9)结果表明,固化污泥,污泥的强度比和养护时间可以发现污泥的比率为0.25。

第三,污泥比在0.25因此选择进一步测试绑定(公约:RHA,沙子,w / b比率,污泥的比率(0.4:0.6):(2.75),(0.65),(0.25)在固化时间,7日,14日,21日,28天。固化污泥的无侧限抗压强度测量固化后1、7、14、21、28天。之后,测量了固化污泥浸出的铅根据渗滤液提取方法(2]。的铅浓度试验分析了用原子吸收分光光度计(AAS)。为每一个测试中,一组四个样本,平均计算。

数据分析

抗压强度和数量的铅浸出从分析了固化污泥的意思(¯)和标准差(SD)。意思是比较抗压强度和数量的铅进行了使用最小显著差(LSD)。0.05的显著水平确定在α水平。

结果

显微组织的公约和RHA

公约粒子的微观结构的观察显示一个角落里,粗糙表面和孔隙度而RHA包括罚款和高孔隙度(图1)。

确定优化的公约和RHA固化污泥的比例

这个实验的最高抗压强度为7.73±0.188公斤/厘米²(表3)。从所有固化污泥的铅量遇到了危险废物的监管限制工业部门表明铅的数量不超过5 mg / L。优化的公约和RHA固化污泥的比例是0.4:0.6由于最高抗压强度和所需数量的领导指定的监管限制在泰国。因此,公约的比率和RHA 0.4:0.6用于下一个测试。

表3:意味着(±SD)的抗压强度和数量在固化废物比率。

固化污泥的抗压强度

均值(±SD)抗压强度的固化污泥污泥的比率为0.05,0.10,0.15,0.25和公约:RHA:砂:水粘合剂:0.6 (w / b)在0.4,2.75,0.65进行了污泥的固化时间和比例。初步结果表明,观察固化污泥的污泥强度比和养护时间可以发现污泥的比率为0.25。当这个固化污泥的微观结构的观察,它显示压实和密集的层,孔隙度和体积小(凝胶孔隙)的矩阵(图2)。

此外,进一步调查的结果固化污泥污泥的比例为0.25和固化时间显示力量的增加固化污泥显著不同的固化时间从第一天增加到28天(p < 0.05)。开发强度之间的线性关系,观察固化污泥固化时间。然而,没有发现显著差异在固化污泥的力量之间的固化时间21天,28天(p > 0.05) (表4)。污泥固化污泥的抗压强度的比值在0.25最大化28天养护(23.58±1.438公斤/厘米²)。的固化时间1、7、14和21天,抗压强度的固化污泥分别为8.05±1.420、13.22±1.486、15.25±1.687,21.20±2.330公斤/厘米²,分别。

表4:意味着(±SD)抗压强度固化污泥的固化时间和污泥的比例为0.25。

在固化污泥浸出的铅

总结如表5,平均(±SD)的铅量从固化污泥的混合比率公约:RHA:砂:w / b:污泥(0.4:0.6):(2.75),(0.65),(0.25)进行了固化时间。显著增加浸出的铅展出的固化时间开发从第一天到21天(p < 0.05)。然而,无显著差异在固化污泥的铅含量检测21天至28天的养护(p > 0.05)。铅的最多(2.657±0.036 mg / L)淋滤污泥的比例和固化时间0.25分,21天。之后,明显降低铅浸出出现在28天(p < 0.05)。铅检测到的最低金额为0.687±0.035 mg / L时,污泥和固化时间的比值在0.25和14天。铅的测试固化污泥量不超过监管限制(5毫克/升)的工业2]。

表5:意味着(±SD)的铅从固化污泥固化时间和污泥的比率为0.25。

讨论

污水污泥的特点,公约和RHA

结果表明,电池工厂的废物污泥中含有大量的铅,被认为是有害物质。在这项研究中,凝固与胶结绑定替代普通硅酸盐水泥,因此,用于稳定和巩固废物最终处置前,让它固定在安全的垃圾填埋场。

x射线衍射分析结果表明,CCW是包含的SiO比例较低₂+基地₂O₃+铁₂O₃(wt。5.31%)。公约的主要内容是氧化钙(曹)69.86% wt.及其金额高于硅酸盐水泥(11]。同时,SiO的数量₂在RHA更高(wt。84.83%)比硅酸盐水泥(11]。因此,一项研究砂浆的抗压强度与公约和RHA建议混合材料生产砂浆的抗压强度足够高的用于一些建筑工作不使用任何水泥(12]。此外,RHA被确认为火山灰类的化学特性N根据ASTM C 618 - 05[13,14]。这是因为它含有高百分比的SiO₂包括SiO (85.31%)₂,艾尔。₂O₃和菲₂O₃。的主要内容是二氧化硅(SiO混合物₂)84.83% wt。所示表2,它是发现,活性硅含量RHA视为火山灰的好材料。火山灰被定义为硅质或硅质和铝材料本身pos很少或没有胶结的价值。然而,在水分的存在将与氢氧化钙在常温化学反应形成化合物具有胶结特性。天然火山灰取代水泥的使用范围从15 - 60%11)公约:RHA 0.4:0.6在这个实验中有火山灰的财产成为另一种cementtious粘合剂凝固过程。

固化污泥的抗压强度

抗压强度测试反映了固化污泥的应用加载安全填埋前可以承受失败。大部分的测试样品检测满足工业部门工作的监管限制,工业(2]。许多调查人员发现,砂浆的抗压强度下降的废物污泥(15]。然而正是在这一发现,发现固化污泥的抗压强度是可见污泥0.25的比率。这一现象的发生可能是由于两个绑定机制(公约和RHA)形成的水化产物固化矩阵。

抗压强度的增加与固化污泥的固化时间观察其强度的污泥比0.25和固化时间在28天高于早期的年龄。这是因为固化矩阵的较长的固化时间将使水化过程不断发生,完全16]。养护期污泥矩阵提供了一个进步的水合作用和随后的减少孔隙度和增加他们的抗压强度17]。

固化污泥浸出的铅

铅的浸出与公约RHA并没有固化污泥绑定的监管限制工业(2]表明铅量不超过5 mg / L。可以解释这一现象的发生,形成水合固化的产品矩阵将减少孔隙度和leachabilty铅。

也知道领导弱智水泥的设置。缺陷导致减少水化程度,从而增加毛细管孔隙的体积。因此,污泥固化中浪费越多,更多的铅是淋溶。所指出的碎片等。18)、铅可以强烈复杂的矩阵形式的不溶性硅酸盐水泥。点的最小可滤去每一个活页夹,在污泥的数量可能化学包裹着SiO₂在水泥贴正确(19]。

在早期养护时,没有完全发生水化反应。因此,复杂的产品含有硅酸钙水合物的化合物还没有完全建立,建立了强大的债券领导(20.]。这使得导致固化时间短的标本被淋溶出更高浓度的样品较长的固化时间。在较长的固化时间,完全和铅离子发生水化反应强烈的固定与复杂的硅酸钙水合物(11]。

先前的研究结果表明,水化和减少孔隙度和渗透率发生在固化时间(21]。结果,约束力胶结粘合剂矩阵和重金属的增加。也知道异常设置,可以追溯到化学反应涉及铝酸盐类,如铝酸三钙(C3A),发生羟基通过氢键。使用的重金属污泥成分水氢氧化物的形式,因此可以吸附(22]。

结论

抗压强度和浸出的铅电池从固化废物污泥利用电石废物(公约)和稻壳灰(RHA)作为固化粘结剂。结果表明,最优的比例公约:RHA:砂:w / b:污泥对固化污泥(0.4:0.6):(2.75),(0.65),(0.25)和固化时间在28天。固化污泥的最大强度(23.58±1.438公斤/平方厘米)获得了28天。铅的浸出在固化污泥最高21天(2.657±0.036 mg / L),它在28天明显下降。这一发现的结果表明《特定常规武器公约》和RHA可以为水泥替代另一种粘结剂固化污泥电池浪费。

确认

作者感谢化学部门,泰国皇家陆军,国防部对电石浪费在这个研究的支持。作者还要感谢工学院,Mahidol大学提供的工程设备的测试。作者也感谢卓越中心的环境卫生、毒理学和管理化学品,理学院,Mahidol大学的实验室设施的支持本研究。

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