CN105859065A - 淤泥固化调质剂及其制备方法和用途 - Google Patents

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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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Abstract

本发明提供一种淤泥固化调质剂，淤泥固化调质剂的主要组分为：金属氧化物Na2O、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO；非金属氧化物SiO2、SO3；NaOH溶液和三聚硫氰酸三钠盐(C3N3S3Na3)水溶液。淤泥固化调质剂能对淤泥泥浆的极细颗粒进行从疏松结构变为致密结构的调质处理，从而降低淤泥极细颗粒固化的诸多不利因素，使其极细颗粒间能迅速紧密粘结或发生团聚，从而能在使用挤压机械设备的条件下对淤泥泥浆进行快速有效地进行固化处理。本发明还提供该种淤泥固化调质剂的制备方法：系将金属氧化物和非金属氧化物进行高温焙烧和微波辐射，使其具有所需的活性，然后按确定的组分和确定的质量分量配制，并磨细至所需的细度，配合使用具有激发作用的NaOH和C3N3S3Na3溶液即可。

Description

淤泥固化调质剂及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种水环境领域中淤泥固化用的淤泥调质剂及其制备方法和用途。
背景技术
淤泥是泥水环境的重要组成部分。是社会、经济系统存在和发展的基本因素，对区域的国民经济发展的支持能力起着至关重要的作用。由于历史的累积和近期经济建设高速发展等原因，我国90％以上的城市的泥水环境问题日益严峻。表现为城市河道的严重淤积、水资源短缺、水污染过重、水生态平衡遭到破坏等。从而使城市的持续发展越来越受到严重阻碍，人居环境越来越受到严重威胁。
我国的八大流域特别是长江三角洲、珠江三角洲地区的河网水系，随着工农业的迅猛发展，大量工农业废水通过多种途径流入河道水体。由于河流水动力与载荷污染物质量的能力失调，致使污染物最终沉积进入河流水体底泥中，并逐步累积形成重度污染淤泥的沉积层。由此产生诸多河流、湖泊出现水体富营养化，频繁发生的水华现象、河湖的黑臭已成了各流域城市河网湖泊中的一种普遍现象，严重影响了居民生活、城市形象和城市生态、景观环境。
淤泥污染问题已经对社会经济和生态环境以及人居生活造成了很大的胁迫和压力，河湖淤泥对城市的进一步发展的确产生了较大的负面影响。因此，河湖清淤和对受污染淤泥的“减量化”、“无害化”、“稳定化”、“资源化”处理处置已成为当前各级政府部门一个迫在眉睫的重要任务。
河湖淤泥的粒径极细，中值粒径一般为微米级。表1、表2、表3所列的数据表明，淤泥中颗粒粒径在75微米以下的极细淤泥广州市猎德涌淤泥占67.2％、云南滇池淤泥占99.5％、武汉黄孝河淤泥占67.9％。这种高比例极细粒径的情况使得淤泥的固化十分困难，且固化后具有的强度很低。另一方面，河湖淤泥含有大量的有机成分，这从另一个角度给淤泥的固化带来困难。因此，淤泥固化前需要进行调质处理，营造出淤泥极细颗粒能快速固化的环境条件，降低淤泥极细颗粒固化的不利因素，使其极细颗粒间能紧密粘结或发生团聚，从而能快速有效地进行固化。这就是本发明的宗旨。
表1 广州市猎德涌淤泥颗粒分析
表2 云南滇池淤泥颗粒分析
表3 武汉黄孝河淤泥颗粒分析
发明内容
本发明目的为处理处置淤泥的固化阶段提供一种淤泥固化调质剂及其制备方法和用途，淤泥固化调质剂的功能是对淤泥固化前进行调质，营造有助于淤泥固化的一种内生性的环境条件。
一种淤泥固化调质剂，各组分按重量百分计，其特征在于由以下各组分组成：
金属氧化物Na2O、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO，其质量分量分别为：Na2O 0.5～2.1％，Al2O3 11.4～21.8％，Fe2O3 6.3～13.5％，CaO 13.3～20.2％，MgO 3.2～5.6％；
非金属氧化物SiO2、SO3，SiO2以SiO3 2-形态存在，SO3以SO4 2-形态存在，其质量分量分别为：SiO2 25.2～44.5％，SO3 7.6～11.8％；
NaOH溶液，质量分量为0.2～0.7％。
三聚硫氰酸三钠盐(分子式C3N3S3Na3)质量分量为1.6～10.5％，总量为100％。
一种淤泥固化调质剂的制备方法，按以下步骤进行：
(一)A组分
(1)将金属氧化物和非金属氧化物分别在焙烧炉中按1000℃1h，1100℃1h，1200℃2h的顺序焙烧；
(2)将步骤(1)制得的各组分物质冷却后按确定的组分及质量分量配制成混合料；
(3)将步骤(2)配制出的混合料用磨机粉磨至比表面积≥400m2/kg的细粉；
(4)将步骤(3)磨出的细粉置于频率为2450兆赫的微波场中辐射加热2h；
(5)拌合步骤(4)制得的细粉至均匀后即得到淤泥固化调质剂的A组分成品。
(二)B组分
按NaOH的质量分量称取，并按水:NaOH＝49:1的比例溶解制得NaOH储备液，使用时用水稀释至所需浓度即可；
市售三聚硫氰酸三钠盐(C3N3S3Na3)为含C3N3S3Na3 15％的水溶液，按C3N3S3Na3的质量分量称取，并稀释至水:C3N3S3Na3＝49:1的比例即制得C3N3S3Na3储备液，使用时用水稀释至所需浓度即可。
(三)A组分和B组分溶液组成淤泥固化调质剂。
所述的淤泥固化调质剂的用途，其特征在于：使用时，每100kg淤泥中加入2～4kg淤泥固化调质剂，先加完B组分，B组分中先加入NaOH，后加入C3N3S3Na3，然后再加入A组分；先后加入NaOH和C3N3S3Na3的加入时间间隔为1分钟；先后加入B组分和A组分时间间隔为2～3分钟；待淤泥固化调质剂与被固化淤泥拌合均匀后再用板框压滤机压榨。
本发明的淤泥固化调质剂能对淤泥泥浆中的固态成分的结构性能、理化性能和力学性能进行内在调质，营造有助于淤泥泥浆固化的一种内生性的环境条件。这是因为本淤泥固化调质剂中含有能促进淤泥固化时发生的水化反应、火山灰反应、离子交换反应和碳酸化反应的组分，且其中含有三种可以促进这些反应的碱性激发组分。特别是能使那些在淤泥中含量在67％以上的微米级极细颗粒进行胶结与团聚，从而易于固化。
本发明还提供该种淤泥固化调质剂的制备方法：系将金属氧化物和非金属氧化物进行高温焙烧和微波辐射，使其具有所需的活性，然后按确定的组分和确定的质量分量配制，并磨细至所需的细度，配合使用NaOH和C3N3S3Na3即可。
具体实施方式
表1.是本发明实施例1～3所用原料及配比。
表1 各实施例所用原料及配比 单位：％
表2.是按表1.是所示的实施例1～3所用原料及配比对淤泥固化处理的结果。
表2 对淤泥固化处理的结果
淤泥固化调质剂的制备方法，按以下步骤进行：
(一)A组分
(1)将金属氧化物和非金属氧化物分别在焙烧炉中按1000℃1h，1100℃1h，1200℃2h的顺序焙烧；
(2)将步骤(1)制得的各组分物质冷却后按确定的组分及质量分量配制成混合料；
(3)将步骤(2)配制出的混合料用磨机粉磨至比表面积≥400m2/kg的细粉；
(4)将步骤(3)磨出的细粉置于频率为2450兆赫的微波场中辐射加热2h；
(5)拌合步骤(4)制得的细粉至均匀后即得到淤泥固化调质剂的A组分成品。
(二)B组分
按NaOH的质量分量称取，并按水:NaOH＝49:1的比例溶解制得NaOH储备液。使用时用水稀释至所需浓度即可。
市售三聚硫氰酸三钠盐(C3N3S3Na3)为含C3N3S3Na3 15％的水溶液。按C3N3S3Na3的质量分量称取，并稀释至水:C3N3S3Na3＝49:1的比例即制得C3N3S3Na3储备液。使用时用水稀释至所需浓度即可。
(三)A组分和B组分溶液组成淤泥固化调质剂。
所述的淤泥固化调质剂的用途，其特征在于：使用时，每100kg淤泥中加入2～4kg淤泥固化调质剂，先加完B组分，B组分中先加入NaOH，后加入C3N3S3Na3，然后再加入A组分。先后加入NaOH和C3N3S3Na3的加入时间间隔为1分钟；先后加入B组分和A组分时间间隔为2～3分钟。待淤泥固化调质剂与被固化淤泥拌合均匀后再用板框压滤机压榨。

Claims (3)

1.一种淤泥固化调质剂，各组分按重量百分计，其特征在于由以下各组分组成：
金属氧化物Na2O、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO，其质量分量分别为：Na2O 0.5～2.1％，Al2O3 11.4～21.8％，Fe2O3 6.3～13.5％，CaO 13.3～20.2％，MgO 3.2～5.6％；
非金属氧化物SiO2、SO3，SiO2以SiO3 2-形态存在，SO3以SO4 2-形态存在，其质量分量分别为：SiO2 25.2～44.5％，SO3 7.6～11.8％；
NaOH溶液，质量分量为0.2～0.7％。
三聚硫氰酸三钠盐(分子式C3N3S3Na3)质量分量为1.6～10.5％，总量为100％。
2.根据权利要求1所述的一种淤泥固化调质剂的制备方法，按以下步骤进行：
(一)A组分
(1)将金属氧化物和非金属氧化物在焙烧炉中按1000℃1h，1100℃1h，1200℃2h的顺序焙烧；
(2)将步骤(1)制得的各组分物质冷却后按确定的组分及质量分量配制成混合料；
(3)将步骤(2)配制出的混合料用磨机粉磨至比表面积≥400m2/kg的细粉；
(4)将步骤(3)磨出的细粉置于频率为2450兆赫的微波场中辐射加热2h；
(5)拌合步骤(4)制得的细粉至均匀后即得到淤泥固化调质剂的A组分成品。
(二)B组分
按NaOH的质量分量称取，并按水:NaOH＝49:1的比例溶解制得NaOH储备液，使用时用水稀释至所需浓度即可；
市售三聚硫氰酸三钠盐(C3N3S3Na3)为含C3N3S3Na3 15％的水溶液；按C3N3S3Na3的质量分量称取，并稀释至水:C3N3S3Na3＝49:1的比例即制得C3N3S3Na3储备液。使用时用水稀释至所需浓度即可；
(三)A组分和B组分溶液组成淤泥固化调质剂。
3.根据权利要求1所述的一种淤泥固化调质剂的用途，其特征在于：使用时，每100kg淤泥中加入2～4kg淤泥固化调质剂，先加完B组分，B组分中先加入NaOH，后加入C3N3S3Na3，然后再加入A组分，先后加入NaOH和C3N3S3Na3的加入时间间隔为1分钟；先后加入B组分和A组分时间间隔为2～3分钟，待淤泥固化调质剂与被固化淤泥拌合均匀后再用板框压滤机压榨。
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