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3 规范性引用文件
本指南内容引用了下列文件中的条款。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本指南。
GB175 通用硅酸盐水泥
GB16297 大气污染物综合排放标准
GB 18596 危险废物贮存污染控制标准
GB 18598 危险废物填埋污染控制标准
GB 50869 生活垃圾卫生填埋处理技术规范
GB/T 749 水泥抗硫酸盐浸蚀试验方法
GB/T17671 水泥胶砂强度检验方法(ISO 法)
GB/T 50082 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准
HJ 25.1 场地环境调查技术导则
HJ 25.2 场地环境监测技术导则
HJ 25.4 污染场地土壤修复技术导则
HJ 557 固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法
HJ/T 299 固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法
CECS104:99 高强混凝土结构技术规程
JGJ/T 208 后锚固法检测混凝土抗压强度技术规程
CJJ01 城镇道路工程施工与质量验收规范
JTGE51 公路工程无机结合料稳定材料试验规程
JTGF80/1 公路工程质量检验评定标准
4 固化/稳定化技术概况
4.1 固化/稳定化技术原理与特点
固化/稳定化技术是一种用于处理污染土壤及其他污染介质的技术,其主要工作原理是:通过在污染土壤中添加和混合粘合剂(如胶凝剂或凝硬剂),使之与污染土壤发生反应,改变土壤的理化性质,使土壤成形为结构密实、抗压性强、渗透性低的固化/稳定化产物,从而降低土壤中污染物的迁移性,使得污染物的溶出(浸出)浓度达到特定地块修复目标中规定的可接受水平,最终实现对地下水和(或)地表水的保护目的。
根据反应原理与特点,固化技术和稳定化技术的主要区别在于:
固化技术:添加固化剂使污染土壤形成高度密实、结构完整的固化体,降低土壤中污染物的浸出率;或使用低渗透惰性材料将污染土壤包裹和包埋,阻止污染物释放和流出。固化过程是将污染土壤包埋或包裹形成颗粒状或团块状固化体(固化/稳定化产物)以降低污染物迁移和减少外露面积的一个物理过程,固化剂通常不与污染物发生化学反应。
稳定化技术:添加稳定剂与土壤中污染物产生化学反应,通过吸附、离子交换、共沉淀等原理提升污染物在空间上的稳定性,降低外部环境对其产生的影响。稳定化过程是通过粘合剂与污染土壤发生化学反应使其中的污染物成为难溶解状态从而降低污染物迁移的化学过程,修复后土壤的物理性质一般不会发生明显改变。
虽然固化和稳定化在定义上是两个独立的过程,但在实践中往往是搭配使用,同时实施和同时发生的。固化/稳定化技术的原理性概念模型如图4-1 所示(以原位灌注固化/稳定化为例)。
固化/稳定化技术既适用于处理无机污染物,也适用于处理某些性质稳定的有机污染物。许多无机物和重金属污染土壤,如无机氰化物(氢氰酸盐)、石棉、腐蚀性无机物以及砷、镉、铬、铜、铅、汞、镍、硒、锑、铀和锌等重金属污染的土壤,均可采用固化/稳定化技术进行有效的治理和修复,而有机污染土壤中适用或可能适用的污染物类型包括有机氰化物(腈)、腐蚀性有机化合物、农药、石油烃(重油)、多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、二恶英或呋喃等(表4-1),但对于卤代和非卤代挥发性有机化合物一般不适用(除非进行了特殊的前处理)。此外,考虑到部分有机污染物对固化/稳定化处理后水泥类水硬性胶凝材料的固结化作用有干扰效应,因此,固化/稳定化技术更多的用作为无机污染物的源处理技术。
用于进行固化/稳定化处理的材料一般为水泥类或石灰类粘合剂,常见的有硅酸盐水泥、粉煤灰、粒化高炉矿渣细粉、硅灰、水泥窑灰、各类石灰和石灰窑灰等,但最常用的还是水泥。由于上述粘合剂(固化剂)一般不与有机污染物直
接产生粘合作用,因此在处理有机污染土壤时一般还会添加一些可增进与有机污染物产生吸附和稳定作用的添加剂,常见的添加剂包括有机黏土、膨润土、活性炭、磷酸盐、橡胶颗粒、化学胶等。
固化/稳定化技术可以单独用于处理污染土壤,也可联合其他风险管控技术处理复合污染的土壤。固化/稳定化技术的特点是通过土壤基质与粘合剂反应来降低污染物的迁移性,原理包括促进污染物吸附、共沉淀或将其固定在矿物晶格
结构中或直接进行物理封隔。从固化/稳定化技术的应用实践来看,使用水硬性胶凝材料与水反应形成固化体的方法应用最为广泛,尤其是设计用于同时提高污染土壤抗浸出性及物理性能的修复方法使用最多。
固化/稳定化修复完成后需要对固化/稳定化产物进行长期监测与维护,保证其完整性、酸中和能力并明确污染物扩散的时空变化规律。因此,其修复成本除取决于污染物属性与浓度、污染土壤类型、粘合剂用量、实施和运行费用等外,包括长期监测与维护费用等。
固化/稳定化技术虽然有许多技术上的优点,但也有一些明显的缺点或局限性,主要优、缺点见表4-2。
4.2 影响固化/稳定化作用的主要因素
目前,已知有多种化学物质可对固化作用的过程和结果产生直接或间接的影响,具体见表4-3。此外,对于固化/稳定化产物,也有许多内部因素和外部环境因素可能对其性能产生影响。内部因素包括固化/稳定化产物自身固有的物理与
化学因素,也包括放置固化/稳定化产物的地下环境中特有的一些因素,这些因素应在可行性试验研究阶段进行识别和确定;影响固化/稳定化产物性能的外部因素主要为一些外部环境因素。具体影响因素以图4-2 所示的水泥类固化/稳定化产物为例说明。
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