第7期 武冬青等:新加坡固体废物循环利用于填海造地技术的研究进展 l177 料颗粒间的海水,加强颗粒间的化学反应,逐渐将4材料与方法 矩阵材料转化形成高强度的“新生土”.通过对该矩 该试验所采用的原材料包括新加坡海洋淤泥 阵的材料配比,添加剂的剂量和物理外力等进行合TUAS垃圾焚烧场生活垃圾焚烧底渣以及凯科SS-300 理的设计,可以在相对短的时间内获得拥有不同技系列固化剂为模拟实际填海工程中海洋淤泥的状 术指标的“新生土”,进而可形成不同地基允许承载况,先将海水加入淤泥调匀,成淤泥浆,使得淤泥浆 力的新土地 的含水率为干淤泥的2倍液限(含水率约为158%), 从污染控制角度来看,在淤泥底渣垃圾材料矩然后称质量为淤泥干质量的30%的垃圾焚烧底渣和 阵中,随着固化反应的发生,淤泥对底渣颗粒的包裹3%的固化剂,加入淤泥浆中进行充分搅拌,搅匀后的 作用在不断增加,具有一定的“胶囊”作用,可以有效材料采用真空预压法和逐级堆载法进行加固处理 地阻止底渣颗粒内部的重金属外溢. (见图1) 气水分离器 真空泵 注:1—砂垫层; 塑料排水板;4—淤泥/淤 控制阀;6—真空压力控制阀 管;9一—刻度尺 (a)物理真空预压法示意 b)物理逐级堆载法示意 图1物理真空预压和逐级堆载法示意 Fig. I Illustration diagram of vacuum p 采用落锥贯入仪对固结后的材料样品进行力学料的64d重金属累积浸出量低于其NEN7371测试 性能评估.同时,依照欧盟NEN7371、CEN/S14429、下的最大重金属浸出量,表明矩阵材料中的重金属在 EN12457、NEN7347及美国TCLP等重金属浸出试实际应用中短时间内不会全部浸出.但在64d内持 验,对材料样品进行筛分处理并测试.采用ICP-OES续溢出也表明了重金属的溢出是一个长期的过程,因 测定浸出液中的重金属Cd、Ag、As、Cr、Cu、Pb、Zn、此其对环境的潜在危害不容忽视.新加坡纯底渣根 Ni、Se、Mn、Ba、Fe的含量并与各国际标准比较. 据TCIP和EN12457测试并与欧盟各标准比较,显 5试验结果与分析讨论 示其不属于危险废物,但也不满足各再生利用标准, 在环境科学方面,对纯底渣和淤泥底渣矩阵材不可直接利用,可直接填埋或经预处理后再考虑利 料进行了一系列的理化特性表征测试,主要包用新加坡淤泥-底渣矩阵材料因自重向海底沉降直 括NEN7371浸出性测试( availability test)t2、至稳定的过程中,虽偶尔发现有个别重金属元素稍微 CEN/TS14429pH浸出影响测试( pH dependent超标的现象,但在物理外力加压直至形成有一定强度 leaching test)(2)、TCLP毒性测试2)、N12457浸出的“新生土”后,所有常见的十几种重金属元素均满 测试(以及NEN7347扩散测试等3.试验结果足丹麦No.1662法令、LAGA德国道路工程材料质量 表明,pH是影响淤泥底渣矩阵材料中重金属浸出的标准和荷兰土壤质量法令中工业土壤质量标准等 一个重要因素,大部分重金属的浸出量都随pH的减(见表34) 小而增大,pH为7.0~11.5时重金属浸出量相对较 在土木和岩土工程方面,对真空预压法和逐级堆 小、淤泥底渣矩阵材料的pH约为1l3,在重金属浸载法处理的矩阵材料进行各项包括抗剪强度在内的 出量较小的pH范围内,且该材料对p的缓冲容量工程测试结果显示,在只施加真空预压的条件下 ( buffering capacity)较高,表明环境pH的变化对其影由“新生土”建成的填海土地的地基允许承载力可以 响将会较低.NEN7347扩散测试结果显示,矩阵材在4~6个月内超过15t/m2(抗剪强度60kPa),如配第 ７ 期 武冬青等:新加坡固体废物循环利用于填海造地技术的研究进展 料颗粒间的海水ꎬ加强颗粒间的化学反应ꎬ逐渐将 矩阵材料转化形成高强度的“新生土” . 通过对该矩 阵的材料配比ꎬ添加剂的剂量和物理外力等进行合 理的设计ꎬ可以在相对短的时间内获得拥有不同技 术指标的“新生土” ꎬ进而可形成不同地基允许承载 力的新土地. 从污染控制角度来看ꎬ在淤泥￣底渣垃圾材料矩 阵中ꎬ随着固化反应的发生ꎬ淤泥对底渣颗粒的包裹 作用在不断增加ꎬ具有一定的“胶囊”作用ꎬ可以有效 地阻止底渣颗粒内部的重金属外溢. ４ 材料与方法 该试验所采用的原材料包括新加坡海洋淤泥、 ＴＵＡＳ 垃圾焚烧场生活垃圾焚烧底渣以及凯科 ＳＳ￣３００ 系列固化剂. 为模拟实际填海工程中海洋淤泥的状 况ꎬ先将海水加入淤泥调匀ꎬ成淤泥浆ꎬ 使得淤泥浆 的含水率为干淤泥的 ２ 倍液限(含水率约为 １５８％)ꎬ 然后称质量为淤泥干质量的 ３０％的垃圾焚烧底渣和 ３％的固化剂ꎬ加入淤泥浆中进行充分搅拌ꎬ搅匀后的 材料采用真空预压法和逐级堆载法进行加固处理 (见图 １). 图 １ 物理真空预压和逐级堆载法示意 Ｆｉｇ.１ Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ ｐｒｅｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ｓｕｒｃｈａｒｇｅ 采用落锥贯入仪对固结后的材料样品进行力学 性能评估. 同时ꎬ依照欧盟 ＮＥＮ ７３７１、ＣＥＮ∕ＴＳ １４４２９、 ＥＮ １２４５７、ＮＥＮ ７３４７ 及美国 ＴＣＬＰ 等重金属浸出试 验ꎬ对材料样品进行筛分处理并测试. 采用 ＩＣＰ￣ＯＥＳ 测定浸出液中的重金属 Ｃｄ、Ａｇ、Ａｓ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、 Ｎｉ、Ｓｅ、Ｍｎ、Ｂａ、Ｆｅ 的含量并与各国际标准比较. ５ 试验结果与分析讨论 在环境科学方面ꎬ对纯底渣和淤泥￣底渣矩阵材 料进行了一系列的理化特性表征测试[１８￣２０] ꎬ主要包 括 ＮＥＮ ７３７１ 浸 出 性 测 试 ( ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ｔｅｓｔ ) [２１] 、 ＣＥＮ∕ＴＳ １４４２９ ｐＨ 浸 出 影 响 测 试 ( ｐＨ ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｔｅｓｔ) [２２] 、ＴＣＬＰ 毒性测试[２３] 、ＥＮ １２４５７ 浸出 测试[２４￣２５]以及 ＮＥＮ ７３４７ 扩散测试等[２６] . 试验结果 表明ꎬｐＨ 是影响淤泥￣底渣矩阵材料中重金属浸出的 一个重要因素ꎬ大部分重金属的浸出量都随 ｐＨ 的减 小而增大ꎬｐＨ 为 ７􀆰 ０ ~ １１􀆰 ５ 时重金属浸出量相对较 小. 淤泥￣底渣矩阵材料的 ｐＨ 约为 １１􀆰 ３ꎬ在重金属浸 出量较小的 ｐＨ 范围内ꎬ且该材料对 ｐＨ 的缓冲容量 (ｂｕｆｆｅｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ)较高ꎬ表明环境 ｐＨ 的变化对其影 响将会较低. ＮＥＮ ７３４７ 扩散测试结果显示ꎬ 矩阵材 料的 ６４ ｄ 重金属累积浸出量低于其 ＮＥＮ ７３７１ 测试 下的最大重金属浸出量ꎬ表明矩阵材料中的重金属在 实际应用中短时间内不会全部浸出. 但在 ６４ ｄ 内持 续溢出也表明了重金属的溢出是一个长期的过程ꎬ因 此其对环境的潜在危害不容忽视. 新加坡纯底渣根 据 ＴＣＬＰ 和 ＥＮ １２４５７ 测试并与欧盟各标准比较ꎬ显 示其不属于危险废物ꎬ但也不满足各再生利用标准ꎬ 不可直接利用ꎬ可直接填埋或经预处理后再考虑利 用. 新加坡淤泥￣底渣矩阵材料因自重向海底沉降直 至稳定的过程中ꎬ虽偶尔发现有个别重金属元素稍微 超标的现象ꎬ但在物理外力加压直至形成有一定强度 的“新生土”后ꎬ所有常见的十几种重金属元素均满 足丹麦 Ｎｏ.１６６２ 法令、ＬＡＧＡ 德国道路工程材料质量 标准和荷兰土壤质量法令中工业土壤质量标准等 (见表 ３、４). 在土木和岩土工程方面ꎬ对真空预压法和逐级堆 载法处理的矩阵材料进行各项包括抗剪强度在内的 工程测试. 结果显示ꎬ在只施加真空预压的条件下ꎬ 由“新生土”建成的填海土地的地基允许承载力可以 在 ４~６ 个月内超过 １５ ｔ∕ｍ ２ (抗剪强度 ６０ ｋＰａ)ꎬ如配 １１７７