7.5.1 炉渣集料处治土围垦造陆
利用炉渣集料处治海岸的软黏土、淤泥土,并将处治后的混合料作为填料应用在海岸围垦工程中,是新加坡采用的方法。该方法不仅可以利用炉渣集料的火山灰活性来稳定海床软土,又可以大量消耗固体废弃物,十分具有发展前景。
7.5.1.1 炉渣集料处治软土的强度特征
在海床软黏土中加入炉渣集料和稳定剂进行处治,处治土的抗剪强度将显著提高,如图7-14所示。炉渣集料处治软黏土的强度随着固结时间而进一步增长,固结25 d后,已满足新加坡土地围垦的强度要求(5.8 kPa),固结3个月后,已达到强度限值的3倍。

图7-14 软黏土、处治软黏土的抗剪强度与固结时间的关系
注:MA04为软黏土∶炉渣集料∶稳定剂=1∶0.3∶0.04;M04为软黏土∶稳定剂=1∶0.04;MC0为软黏土。
7.5.1.2 炉渣集料处治土中的金属浸出情况
从环境角度,对软黏土、炉渣集料和炉渣集料处治软黏土三类材料的浸出特性进行了评估。分别采用了欧盟NEN 7371法和EN 12457法、美国TCLP法和MTCLP法浸出试验对炉渣集料处治软黏土对环境的影响进行研究,如表7-14~表7-16所示。
表7-14 欧盟NEN 7371法浸出试验结果 (mg/kg)

注:A0为炉渣集料,MA04为炉渣集料处治软黏土。
表7-15 欧盟EN 12457-1法浸出试验的结果L/S=2 L/kg (mg/kg)

注:a法令号1662/2010,类别3;A0为炉渣集料,M0为软黏土,MA04为炉渣集料处治软黏土。
表7-16 美国TCLP法浸出试验的结果 (×10-6)

注:A0为炉渣集料,M0为软黏土,MA04为炉渣集料处治软黏土。
根据欧盟NEN 7371和EN 12457-1测试结果,用炉渣集料处治软黏土后,重金属浸出浓度降低,满足丹麦标准的要求。加入22%炉渣集料后,Cu、Cr、Zn等重金属浸出液浓度大幅降低,说明炉渣集料处治软黏土可对重金属产生固化过程,进而降低浸出液浓度。TCLP试验表明,炉渣集料、软黏土和炉渣集料处治软黏土的单次重金属浸出液浓度均在新加坡填埋场处治限值内。

图7-15 MTCLP浸出试验结果(Lin Guo等,2017)
注:MA04为炉渣集料处治软黏土,A04为炉渣集料,DL为浸出限值。
MTCLP试验表明,炉渣集料和炉渣集料处治软黏土经过多次浸出试验后,Cu、Se等代表性重金属的浸出液浓度逐渐下降,Ba和Ti浸出液浓度会有小幅度升高,如图7-15所示。这说明Ba和Tl的短期环境影响不明显,但长期环境影响仍然存在。Ba不是高毒性重金属,在环境监测中监管限值较大,因此应重点关注Tl浸出液对周围环境的影响。但该学者也指出,室内MTCLP试验均是模拟极端状况下(酸性萃取溶液)的重金属浸出特性,在实际围垦工程中,Ba和Tl的长期浸出可能更加缓慢,甚至不存在。
从环境角度看,炉渣集料处治软黏土固化了重金属,降低了浸出液中重金属浓度,进而减小了对周边海水环境的影响。