CN102093071B - 一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法，实现了污染治理与资源化利用的结合。本发明通过以下技术措施实现：将含水率在85％-95％，以Cd、Cu、Zn、Pb、Cr为代表的重金属污染严重的城市河流清淤底泥脱水干燥，使其含水率控制在30％左右。然后将其与添加剂碳酸钙、硅酸钠及氧化铝按照700∶10∶20∶1的比例混合，混合料的含水率控制在15％～30％，然后用造粒机挤压成型，得到粒径为3～5mm的料球。将料球于105℃干燥1h，400℃预热40min，1020℃焙烧8min，冷却，制成改性陶粒。本发明所述方法制备的改性陶粒，可以有效地对疏浚底泥中重金属进行固化，浸出液中的重金属含量符合浸出毒性鉴别标准值；陶粒对氨氮和磷酸盐的吸附量分别达到2281.25mg/kg和1256.25mg/kg，可以作为填料应用于水质净化。

Description

一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法
技术领域
本发明涉及城市河流清淤底泥的处理方法及水处理填料的制作，具体为一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法。
背景技术
河道底泥中的主要污染物质包括营养物质、有机物、重金属及非金属等。污染的底泥可以影响小型动物的生长，有些毒性强的底泥还可能杀死有机物，造成食物链的部分缺失，使生物多样性减少，进而破坏整个水环境生态系统。
针对河道底泥污染问题，目前的处置方式主要有原位处置和异位处置两种。原位处理是底泥不疏浚而直接采用物理化学或生物的方法减少受污染底泥的容积，减少污染物的量或降低污染物的溶解度、毒性或迁移性，并减少污染物的释放控制和修复技术。目前，原位处理技术主要有底泥氧化技术、覆盖技术、上覆水充氧技术、原位生物修复技术等。当原位处置不能满足治理的需要或原位处置存在一定的缺陷，而底泥必须进行疏浚时，就需要考虑对底泥的异位处置，即将底泥疏离河道后再进行处置的方法。疏浚后底泥的处理则是环境保护的一个难题。疏浚底泥以其量大、污染物成分复杂、含水率高而处理困难。目前，对疏浚底泥进行的处理，常用的方法是固化填埋和资源化利用，资源化方法主要可以分为土地利用、填方材料和建筑材料等几类。
以沈阳城市重污染河流细河为例，由于东北老工业基地的产业结构特征，导致细河底泥的污染严重，含有多种有毒有害物质，如矿物油，多环芳烃及多种重金属，以Cd、Cu、Zn、Pb、Cr6+为代表的重金属污染严重，其中Cd为严重污染，Cu为偏重污染，故而需要对细河底泥进行疏浚。从底泥资源化的方法来看，由于疏浚底泥中重金属的存在，所以不能应用于农业等，而高温烧结可以有效地对底泥中的重金属进行固化和固结，使得利用底泥制备高温烧结产品成为比较合适的资源化方法。
近年来，陶粒用作水处理滤料具有较强的优势和发展潜力，既可以作为滤料广泛应用于滤池中，也可以作为生物膜的载体应用于曝气生物滤池中，具有较好的处理效果。而填料作为微生物的载体，直接影响着微生物的生长、繁殖及脱落的整个过程，影响水处理的效果。但目前的陶粒普遍存在着比表面积不大、机械强度不高等问题。
本发明将重污染河流疏浚底泥进行改性制造陶粒，通过高温烧结，可以有效地对疏浚底泥中的重金属进行固化和固结，即实现了疏浚底泥的安全处理处置，又为陶粒制作提供了原料，节省了土壤利用，实现了污染治理与资源化利用的结合。通过改性制造的陶粒，可以增加陶粒的比表面积，提高其应用价值。
发明内容
本发明的目的是在研发城市重污染河流疏浚底泥的安全处理处置方法的同时，研发一种水处理填料，并实现废水中污染物的高效去除。
本发明的目的通过以下技术措施实现：
本发明是一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法，将重金属污染严重的城市河流清淤底泥脱水干燥，然后与添加剂碳酸钙、硅酸钠及氧化铝按一定比例混合，通过造粒机挤压成型，筛分后得到料球，将料球干燥后高温焙烧，冷却后制成改性陶粒。
上述的一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法，其特征在于：将以Cd、Cu、Zn、Pb、Cr为代表的重金属污染严重的河流清淤底泥进行资源化利用，并改性制造陶粒。
上述的一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法，其特征在于：将含水率在85％-95％的城市重污染河流清淤底泥脱水、干燥，使其含水率控制在30％左右。
上述的一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法，其特征在于：在脱水清淤底泥中加入碳酸钙，其在高温条件下分解生成CO2，以形成微孔，加入硅酸钠以增加粘结性，加入氧化铝以提高比表面积，并补充底泥中铝的含量。
上述的一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法，其特征在于：将河道底泥、碳酸钙、硅酸钠及氧化铝按照700∶10∶20∶1的比例混合，混合料的含水率控制在15％～30％，然后在造粒机挤压成型，筛分后得到粒径为3～5mm的料球。
上述的一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法，其特征在于：将料球于105℃干燥1h，400℃预热40min，1020℃焙烧8min，冷却，制成改性陶粒。
上述的一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法，其特征在于：通过1020℃高温焙烧，改性陶粒浸出液中的重金属含量符合浸出毒性鉴别标准值。
上述的一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法，其特征在于：通过改性，增加了陶粒的比表面积及粗糙度，可实现废水中污染物的高效去除。
具体实施方式
实施例1：
将含水率在85％-95％，重金属污染严重的城市河流清淤底泥脱水干燥，使其含水率控制在30％左右。然后将其与添加剂碳酸钙、硅酸钠及氧化铝按照700∶10∶20∶1的比例混合，混合料的含水率控制在15％～30％，然后在造粒机挤压成型，筛分后得到粒径为3～5mm的料球。将料球于105℃干燥1h，400℃预热40min，1020℃焙烧8min，冷却，制成改性陶粒。
取制成的底泥改性陶粒10g，放入100mL纯净水中，在转速为110r/min，温度为20℃的条件下振荡8h后静置16h，重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr的含量分别为0.055、2.64、0.0001、0.00015、0.14mg/L，均符合浸出毒性鉴别标准值(浸出液最高允许浓度：Cu 50mg/L、Zn 50mg/L、Pb 3mg/L、Cd 0.3mg/L、Cr6+ 1.5mg/L)。
取制成的底泥改性陶粒2g，放入氨氮浓度为15.61mg/L，磷酸盐浓度为1.68mg/L的100mL溶液中，在转速为150r/min，温度为20℃的条件下吸附2h，改性陶粒对氨氮的去除率为11.69％，吸附量为2281.25mg/Kg，对磷酸盐的去除率达到60％，吸附量为1256.25mg/Kg。
初步估算，处理一立方疏浚底泥可生产陶粒0.18吨左右，其生产成本与普通陶粒的基本相同，可以对清淤底泥中重金属进行固化，制成改性陶粒可以作为生物滤池填料，应用于污染河流、生活污水等水体净化。

Claims (1)

1.一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法，包括以下步骤：
a)        将含水率在85%-95%，重金属污染严重的城市河流清淤底泥脱水干燥，使其含水率控制在30％；
b)        然后与添加剂碳酸钙、硅酸钠及氧化铝按照700∶10∶20∶1的比例混合，混合料的含水率控制在15％～ 30％；
c)        通过造粒机挤压成型，筛分后得到粒径为3～5mm料球；
d)       将料球于105℃干燥1h，400℃预热40min，1020℃焙烧8min，冷却，制成改性陶粒。
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