摘　要:提出采用疏浚泥固化技術(shù)治理由廢棄泡沫塑料引起的白色污染,既可解決疏浚泥及廢棄泡沫塑料對(duì)環(huán)境的污染,又可廢物利用產(chǎn)生新型土工材料。研究這一方法的技術(shù)可行性,對(duì)其綜合性技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

為保證電器及其它貴重易碎商品在運(yùn)輸過(guò)程中的安全,往往采用泡沫塑料這種既不會(huì)增加很大重量又能緩沖其受力的材料來(lái)襯墊。而當(dāng)這些商品到達(dá)消費(fèi)者手中時(shí),泡沫塑料成了占用空間大而作用甚微的廢品,于是產(chǎn)生了大量廢棄泡沫塑料。另外,大量塑料一次性餐具的使用,也使得廢棄泡沫塑料大為增加。然而,廢棄泡沫塑料極低的價(jià)值也使得我國(guó)對(duì)廢棄泡沫塑料的回收率極低,這就使大量的廢棄泡沫塑料進(jìn)入垃圾。進(jìn)入生活垃圾中的廢棄泡沫塑料很難處理,按最簡(jiǎn)單原始的填埋法處理,既占用大量土地又造成對(duì)空氣、地下水資源及江河湖海的二次污染。塑料制品體積大、比重輕、埋在地下數(shù)百年不能降解,而且塑料中增塑劑和添加劑的滲出嚴(yán)重影響土壤的傳熱、傳質(zhì)過(guò)程,使土壤板結(jié),并導(dǎo)致地下水污染。用焚燒法處理時(shí),焚燒的穩(wěn)定性差,產(chǎn)生成分復(fù)雜的廢氣和大量含毒性極強(qiáng)的污染物,造成對(duì)大氣的二次污染。而且,焚燒處置的各種費(fèi)用高�？梢�(jiàn)生活垃圾中的廢棄泡沫塑料不但影響了自然景觀,產(chǎn)生了視覺(jué)污染,更深層次危害我們?nèi)諠u脆弱的環(huán)境,給人們生活和健康帶來(lái)不利影響[1 - 2] 。

在我國(guó)隨著湖泊治理、港口、航道、海洋和海岸工程建設(shè)的迅速增長(zhǎng),產(chǎn)生了大量的疏浚泥,如浙江省的6 萬(wàn)km 河道淤積總量已達(dá)20 億m3 ,每年平均淤積量1 億m3 。目前在我國(guó)主要通過(guò)兩種方法處理疏浚泥:吹填方法、拋泥方法[3 - 4 ] 。吹填方法就是在需要填方的地區(qū)修建圍堰,然后將疏浚泥吹填在內(nèi)的方法。使用吹填處理的最大問(wèn)題就是吹填用地問(wèn)題,吹填地基也由于非常軟弱,在后期的開(kāi)發(fā)利用時(shí)需要花費(fèi)昂貴的地基處理費(fèi)用,而且吹填施工往往出現(xiàn)泥水向圍堰外部擴(kuò)散,引起二次污染的問(wèn)題。拋泥方法一般是在特定的海域內(nèi)設(shè)置傾倒區(qū),將疏浚泥運(yùn)輸至此傾倒于海洋。這種行為嚴(yán)重危害了海洋生物生存環(huán)境,影響了海洋資源的有效利用開(kāi)發(fā)。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè), 疏浚淤泥的處置問(wèn)題將會(huì)成為制約我國(guó)治理大江大河和海洋工程發(fā)展的關(guān)鍵性問(wèn)題。

在許多大型土方工程中,如在高速公路的建設(shè)、河道堤岸的加固、建筑填方工程、海洋工程中都需要大量的填方用土。目前,這些土一般來(lái)自耕地的開(kāi)挖、河床采砂、開(kāi)山采石等方法,但這些方法取得的土方資源是有限的。而且這些方法還會(huì)帶來(lái)許多負(fù)面影響,如造成水土流失和農(nóng)田減少等,直接危害環(huán)境。由于我國(guó)特別是沿海地區(qū)建設(shè)需土方量大,隨著天然資源的減少和民眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),土方的開(kāi)采越來(lái)越難,又因?yàn)閮r(jià)格的上漲和運(yùn)輸距離的延長(zhǎng),長(zhǎng)距離土方運(yùn)輸就很不經(jīng)濟(jì)。所以,工程用土已經(jīng)成為一些特別是大型工程項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)建設(shè)的重要成本因素。

如何解決以上三方矛盾,科學(xué)地利用這些廢棄資源是一個(gè)亟待解決的環(huán)境課題。本文提出通過(guò)固化技術(shù),將已成為垃圾的疏浚泥、廢棄泡沫塑料處理變?yōu)樾碌耐凉げ牧?mdash;——泡沫塑料輕質(zhì)填土,既解決了土石方資源匱乏問(wèn)題,又減少垃圾,解決了環(huán)境污染問(wèn)題。國(guó)內(nèi)在這方面目前還處于起步和探索階段,本文對(duì)這一技術(shù)的基本原理及工程特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

1 　基本原理

固化處理技術(shù)是將有害廢棄物與固化劑及其它化學(xué)添加劑混合均勻,使其轉(zhuǎn)化成類似土壤或膠結(jié)強(qiáng)度很大的固體,就地填埋或用作建筑材料。

疏浚泥固化處理技術(shù)是將疏浚泥倒入攪拌器內(nèi),再按設(shè)計(jì)配比稱量并加入水泥類固化劑和廢棄泡沫塑料顆粒,以機(jī)械方式強(qiáng)制攪拌混合,形成具有一定強(qiáng)度的固化體。由于水泥水化產(chǎn)物在土顆粒表面及土顆粒之間的生成,逐漸填充了土顆粒之間的大孔隙,并隨著水泥水化物的繼續(xù)增多、凝聚和結(jié)晶. 在繼續(xù)填充大孔隙的同時(shí),開(kāi)始對(duì)土中粒團(tuán)內(nèi)的微孔隙發(fā)生影響,使水泥土的滲透系數(shù)降低,從而達(dá)到用惰性材料來(lái)束縛有害廢棄物中的危險(xiǎn)成分浸出的目的。更主要的是其最終產(chǎn)生了具有高附加值的新型土工材料———廢棄泡沫塑料輕質(zhì)填土,達(dá)到了廢物資源化利用的目的。

2 　室內(nèi)試驗(yàn)

室內(nèi)試驗(yàn)采用廣東省大亞灣濱海相疏浚泥作為原料土(基本參數(shù)見(jiàn)表1) ,南京江南水泥有限公司生產(chǎn)的鐘山牌325 # 普通硅酸鹽水泥作為固化材料,粒徑1～3mm 的泡沫塑料顆粒作為輕質(zhì)材料。試驗(yàn)時(shí)先按一定體積取淤泥,倒入攪拌器內(nèi),再按設(shè)計(jì)配方稱量并加入水泥和泡沫塑料顆粒,以機(jī)械方式強(qiáng)制攪拌,轉(zhuǎn)速為100r/ min ,攪拌5min ,然后分三層裝入內(nèi)直徑5cm ,高10cm 的圓柱體模具,每層輕輕壓實(shí),再裝下一層,直到裝滿。置于恒溫恒濕箱中養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)條件為濕度90 %～100 % ,溫度0 ±2 ℃。養(yǎng)護(hù)24h 脫模,脫模后試樣繼續(xù)在養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù),直到設(shè)計(jì)齡期。對(duì)于不同齡期、不同配方的試樣先量測(cè)試樣的體積和質(zhì)量,再進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

表1 　試驗(yàn)所用疏浚淤泥基本參數(shù)

室內(nèi)試驗(yàn)采用配方為:一方疏浚泥中水泥添加量為68～137kg ,廢棄泡沫塑料顆粒添加量為25. 71～69.98kg。不同配方試樣養(yǎng)護(hù)7d、28d 的試驗(yàn)結(jié)果如圖1、圖2 所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明,采用本試驗(yàn)配比,廢棄泡沫塑料輕質(zhì)填土具有以下工程特性:濕密度在0. 7～1. 0g/ cm3之間,而且可根據(jù)工程的不同要求,通過(guò)調(diào)整材料配方來(lái)控制,在滿足強(qiáng)度要求的前提下,盡量降低密度和成本;無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度較普通填土高的多,而且可根據(jù)工程的不同要求,通過(guò)調(diào)整材料的配方可將其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度在145～500kPa 范圍內(nèi)自由控制;試樣的強(qiáng)度來(lái)源于固化材料的水化反應(yīng),所以其長(zhǎng)期強(qiáng)度不僅不會(huì)減小,而且會(huì)稍有增加。需要注意的是,所有本試驗(yàn)所用配方的試樣, 破壞應(yīng)變都小于5 % , 為脆性破壞[5] 。如圖3 所示:一方淤泥中水泥添加量為102. 86kg時(shí),不同泡沫塑料顆粒含量的試樣,28d 應(yīng)力2應(yīng)變曲線中試樣的破壞應(yīng)變小于3 %。因此對(duì)這種土工材料,需要控制荷載,使荷載不超過(guò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,從而使其有良好的工程性質(zhì)[6] 。

3 　工程造價(jià)

根據(jù)固化處理設(shè)備輸送、添加固化材料、混合攪拌的原理,而正在研制改造的成套淤泥固化設(shè)備,其造價(jià)在50 萬(wàn)元以下,處理能力預(yù)計(jì)為50m3/ h ,這有助于實(shí)現(xiàn)一次大量處理廢棄淤泥及廢棄泡沫塑料。而且處理工廠可根據(jù)需要設(shè)置為固定式或船載、車載等移動(dòng)式,在施工上比較靈活。

由于單純添加水泥會(huì)使工程造價(jià)過(guò)高,可添加工業(yè)廢料如粉煤灰、石膏等作為輔助固化材料,既促進(jìn)了水泥的固化效果,降低了造價(jià),又可廢物利用,產(chǎn)生新的土工材料。

采用此技術(shù)制成的土工材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、固化前具有流動(dòng)性、固化后可以自立等優(yōu)點(diǎn),可以被廣泛地用于路基的擴(kuò)幅填土、軟基上的填土、橋臺(tái)等結(jié)構(gòu)物背后填土以及直接用做擋土墻。尤其是低密度的特點(diǎn),可以減輕對(duì)基底或下臥層的壓力,減少甚至無(wú)需地基處理,可大幅度地縮短施工工期、節(jié)省用地等,特別是可大幅地降低由于軟基的工后沉降而引起的維護(hù)管理

費(fèi),進(jìn)一步降低了整個(gè)工程的綜合造價(jià)。以廣珠東線為例,建筑施工時(shí)對(duì)軟基路段進(jìn)行排水固結(jié)處理的同時(shí),大部分路段還進(jìn)行過(guò)兩次超載預(yù)壓,許多橋涵背在回填砂前還進(jìn)行過(guò)一些特殊處理(如:粉噴樁) ,但在建成通車的僅兩年的時(shí)間內(nèi),已對(duì)區(qū)內(nèi)的近50 個(gè)橋涵背進(jìn)行過(guò)三次大的修補(bǔ),付出的直接維修費(fèi)用就達(dá)到了1500 萬(wàn)元,并且還需進(jìn)行不斷的修補(bǔ)。上述工程如采用經(jīng)輕量化處理后的輕質(zhì)填土,應(yīng)能創(chuàng)造十分顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

4 　結(jié)論

采用固化處理的方法,一次大量處理疏浚泥及廢棄泡沫塑料,使其達(dá)到工程所要求的密度、強(qiáng)度等要求在技術(shù)上是可行的。既具有保護(hù)環(huán)境和廢物利用的優(yōu)點(diǎn),又有廣闊的工程應(yīng)用前景,是一種值得推廣的方法。

[參考文獻(xiàn)]

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[3 ] 　朱偉,張春雷,高玉峰,等. 疏浚泥處理再生資源技術(shù)的現(xiàn)狀[J ] . 環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2002 ,4 :39241.

[4 ] 　朱偉,劉漢龍,高玉峰. 工程廢棄土的再生資源利用技術(shù)[J ] . 再生資源研究,2001 ,6 :32235.

[5 ] 　湯怡新,劉漢龍,朱偉. 水泥固化土工程特性試驗(yàn)研究[D] . 堤防加固技術(shù)研討會(huì)論文集,1999 ,9302936.

[6 ] 　馬時(shí)冬. 聚苯乙烯泡沫塑料輕質(zhì)填土(SLS) 的特性[J ] . 巖土力學(xué),2001 ,2 :2452248.

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