广西垃圾焚烧飞灰水泥土工程环境特性与改良研究_胡莉强.pdf

第4 8卷 第3期2 0 2 3年6月 广西大学学报(自然科学版)J o u r n a l o fG u a n g x iU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n)V o l.4 8N o.3J u n.2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-1 0-1 3;修订日期:2 0 2 3-0 4-1 8 基金资助:交通部重点研发项目(2 0 2 0M S 4 1 1 0);国家自然科学基金项目(4 2 0 0 7 2 5 0);广西自然科学基金项目(2 0 1 7 G X N S F B A 1 9 8 1 9 9)通讯作者:刘宗辉(1 9 8 7),男,湖南武冈人,广西大学高级工程师,博士;E-m a i l:l z h 8g x u.e d u.c n。引文格式:胡莉强,李嘉祺,蓝天帅,等.广西垃圾焚烧飞灰水泥土工程环境特性与改良研究J.广西大学学报(自然科学版),2 0 2 3,4 8(3):5 3 8-5 4 9.D O I:1 0.1 3 6 2 4/j.c n k i.i s s n.1 0 0 1-7 4 4 5.2 0 2 3.0 5 3 8广西垃圾焚烧飞灰水泥土工程环境特性与改良研究胡莉强1,李嘉祺2,蓝天帅3,杨波3,刘宗辉2*,张晓磊4(1.广西新发展交通集团有限公司,广西 南宁5 3 0 0 2 9;2.广西大学 土木建筑工程学院,广西 南宁5 3 0 0 0 4;3.广西路桥工程集团有限公司,广西 南宁5 3 0 0 1 1;4.同济大学 土木工程学院,上海2 0 0 0 9 2)摘要:为了提高生活垃圾焚烧飞灰在软土路基水泥土搅拌桩中资源化利用的适用性,采用掺蔗渣灰、水洗、无机试剂螯合及有机试剂螯合4种方法对飞灰进行预处理,通过单轴抗压强度试验获得不同飞灰掺量、不同方法改良后飞灰水泥土的强度特性,并开展重金属提取和重金属表面溶出试验,模拟水泥土搅拌桩在不同服役环境下的重金属浸出特性。试验结果表明:飞灰掺量能显著影响水泥土强度;相同飞灰掺量下,掺蔗渣灰对飞灰水泥土强度促进效果最明显,而无机试剂效果不明显;无机试剂及有机试剂均能提升重金属固化率,而掺蔗渣灰效果不明显;未经重金属固化预处理的原灰水泥土在水平振荡法和硫酸硝酸法下,各重金属浸出浓度分别满足 污水综合排放标准(G B8 9 7 81 9 9 6)和 危险废物填埋污染控制标准(G B1 8 5 9 82 0 1 9)。关键词:垃圾焚烧飞灰;水泥土;重金属浸出中图分类号:TU 4 7 2.6 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 1-7 4 4 5(2 0 2 3)0 3-0 5 3 8-1 2S t u d yo ne n g i n e e r i n ga n de n v i r o n m e n t c h a r a c t e r i s t i c sa n d i m p r o v e m e n t o f f l ya s hc e m e n t-s t a b i l i z e ds o i lf r o md o m e s t i cw a s t e i n c i n e r a t i o n i nG u a n g x iHUL i q i a n g1,L I J i a q i2,L ANT i a n s h u a i3,YAN GB o3,L I UZ o n g h u i2*,Z HAN GX i a o l e i4(1.G u a n g x iN e wD e v e l o p m e n tT r a n s p o r t a t i o nG r o u pC o.,L t d.,N a n n i n g5 3 0 0 2 9,C h i n a;2.S c h o o l o fC i v i lE n g i n e e r i n ga n dA r c h i t e c t u r e,G u a n g x iU n i v e r s i t y,N a n n i n g5 3 0 0 0 4,C h i n a;3.G u a n g x iR o a da n dB r i d g eE n g i n e e r i n gG r o u pC o.,L t d.,N a n n i n g5 3 0 0 1 1,C h i n a;4.C o l l e g eo fC i v i lE n g i n e e r i n g,T o n g j iU n i v e r s i t y,S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e rt oi m p r o v et h ea p p l i c a b i l i t yo fm u n i c i p a ls o l i dw a s t e i n c i n e r a t i o nf l ya s h第3期胡莉强,等:广西垃圾焚烧飞灰水泥土工程环境特性与改良研究(M SW I F A)f o rr e s o u r c e u t i l i z a t i o ni n c e m e n t-s t a b i l i z e d s o i l m i x i n g p i l e o fs o f ts o i lf o u n d a t i o n,f o u r m e t h o d so fa d d i n gs u g a r c a n ea s h,w a t e r w a s h i n g,i n o r g a n i cr e a g e n tc h e l a t i o na n do r g a n i cr e a g e n tc h e l a t i o n w e r eu s e dt o p r e t r e a t M SW I F A.T h es t r e n g t hc h a r a c t e r i s t i c so ff l ya s hc e m e n t-s t a b i l i z e ds o i li m p r o v e db yd i f f e r e n t M SW I F A c o n t e n t sa n d m e t h o d s w e r e o b t a i n e d b y u n i a x i a l c o m p r e s s i v e s t r e n g t h t e s t.T h e l e a c h i n gc h a r a c t e r i s t i c s o f h e a v y m e t a l s i n c e m e n t s o i l m i x i n g p i l e s u n d e r d i f f e r e n t s e r v i c ee n v i r o n m e n t sw e r es i m u l a t e db yh e a v ym e t a le x t r a c t i o na n ds u r f a c ed i s s o l u t i o nt e s t s.T h er e s u l t ss h o wt h a tM SW I F Ac a no b v i o u s l yp r o m o t et h es t r e n g t ho fc e m e n t-s t a b i l i z e ds o i l.S u g a r c a n ea s h,w a t e rw a s h i n ga n do r g a n i cr e a g e n tc h e l a t i o na l lp r o m o t et h es t r e n g t ho f f l ya s hc e m e n ts o i li nv a r y i n gd e g r e e s,a m o n g w h i c hs u g a r c a n ea s hh a st h e m o s to b v i o u se f f e c t,a n dt h e i n o r g a n i ca g e n th a sn oo b v i o u se f f e c to nt h es t r e n g t h.B o t h i n o r g a n i c r e a g e n tc h e l a t i o n a n d o r g a n i c r e a g e n t c h e l a t i o n c a n i m p r o v e t h e s o l i d i f i c a t i o n r a t e o f h e a v ym e t a l s,b u t t h ee f f e c to fs u g a r c a n ea s hi sn o to b v i o u s.T h el e a c h i n gc o n c e n t r a t i o no fe a c hh e a v ym e t a la r es t i l ll o w e rt h a nt h el i m i tv a l u e si nt h ei n t e g r a t e d w a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d(G B8 9 7 81 9 9 6)a n dt h es t a n d a r df o rp o l l u t i o nc o n t r o lo nt h eh a z a r d o u sw a s t el a n d f i l l(G B1 8 5 9 82 0 1 9)u n d e rt h eh o r i z o n t a lo s c i l l a t i o n m e t h o da n ds u l f u r i ca c i dn i t r i ca c i dm e t h o d.K e yw o r d s:m u n i c i p a l s o l i dw a s t e i n c i n e r a t i o nf l ya s h;c e m e n t-s t a b i l i z e ds o i l;h e a v ym e n t a ll e a c h i n g0 引言焚烧法已经成为我国垃圾无害化处理的重要手段之一,其副产物飞灰的产量大幅增加。生活垃圾焚烧后的飞灰中富集了C d、C r、P b、H g、C u、Z n等重金属1,具有一定的生物毒性,当前焚烧后的飞灰主要处置方法是进行初步的稳定化处理再入库填埋。另一方面,飞灰的主要成分为C a O、A l2O3、S i O2等,与水泥、粉煤灰等胶凝材料同属C a S i A l体系,其资源化利用引起研究者们的广泛关注,在路基工程、建筑材料和土工技术等多个领域具有广阔应用前景2-7。由于飞灰颗粒细小且具有一定火山灰活性,因此可填充水泥土孔隙并水化产生C SH凝胶,促进水泥土强度发展。将飞灰作为添加材料替代水泥用于水泥土搅拌桩,不但可以节约水泥用量,同时所形成的飞灰固化物能很好地防止重金属渗出,是当前飞灰资源化利用的研究方向之一。目前已有部分学者研究了飞灰在软土加固中实现资源化利用的可行性:S h o w等8发现将飞灰作为固化剂可使海相黏土的强度提高7 5倍以上;陈建建等9、梁仕华等1 0的研究表明:飞灰可显著提高软土的抗剪强度;