CN107585984A - 一种复合污泥固化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合污泥固化剂，由以下重量份的成分组成：改性沸石40‑43份，凹凸棒土15‑20份，废钢渣10‑15份，硫酸铝盐水泥10‑15份，石灰15‑20份，阴离子聚丙烯酰胺13‑15份，天然高分子螯合剂2‑5份，糊化淀粉0.2‑0.8份。本发明提供的污泥固化剂透力强，速度快，药剂用量少；形成的固化物快硬早强，固化效果好，同时保证后期强度不会降低；可去除污泥臭味；减少重金属及氮磷向环境中的释放，另外采用废钢渣，达到以废制废的效果。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种复合污泥固化剂。
背景技术
城市污泥成分复杂，含有大量微生物、病原体、重金属及有机污染物等。污泥质量通常占污水量的0.3％-0.5％，深度处理后，污泥量会增加0.5-1倍。此外，随着全球经济的发展和改造地球地理环境活动的增加，沿海和内陆河流及湖泊的清淤作业，以及城市水道的清淤工作越来越多。
这些污泥或淤泥颗粒小，不易脱水，承载力低，有机物含量高，流动性大等缘故，无法直接用作填海工程、堤防工程、道路工程中的工程填土。重金属是这些污泥中的主要污染物，具有较大毒性且能在食物链中积累传递，威胁人类的生存环境和健康。
近年来研究发现，在污泥中添加复合水泥、粉煤灰、石灰可较好地改善其填埋土力学性质，但是普通水泥、石灰凝结硬化慢，且它们在高水固比情况下将出现未凝结之前部分沉降的现象，且污泥有机物含量高，会阻碍水泥的水化反应，固化效果差甚至无法进行。另外，采用石灰、水泥等固化剂固结后的固化土pH值偏高，随着环境条件的变化重金属化合物一杯溶解释放，不利于后续资源化利用。
发明内容
为了解决上述技术问题，提供一种固化稳定化效果好、掺加量低的复合污泥固化剂。
本发明提供以下技术方案：
一种复合污泥固化剂，其特征在于，由以下重量份的成分组成：改性沸石40-43份，凹凸棒土15-20份，废钢渣10-15份，硫酸铝盐水泥10-15份，石灰15-20份，阴离子聚丙烯酰胺13-15份，天然高分子螯合剂2-5份，糊化淀粉0.2-0.8份。
进一步的，所述改性沸石为采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)进行改性的合成沸石材料。
进一步的，所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1300-1800，离子度为25-30％。
进一步的，所述天然高分子螯合剂为甲壳素。
更进一步的，一种复合污泥固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将天然沸石研磨至粒径100目以下，将沸石粉末和十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)按照质量比1:6的量加入至超纯水中，将混合物置于恒温震荡箱中在40℃、转速为1000r/min的条件下振荡24h后，取出自然晾干，得到改性沸石；
S2：按比例将凹凸棒土、废钢渣通过研磨机破碎研磨至粒径小于80目；
S3：在步骤S2得到的混合粉末中按比例加入步骤S1中得到的改性沸石、硅酸铝盐水泥、石灰、阴离子聚丙烯酰胺、天然高分子螯合剂和糊化淀粉进行搅拌，混合均匀，完成原料间的氧化聚合反应；
S4：将步骤S3反应后得到的半成品通过研磨机研磨至粒径小于200目，即得到成品。
本发明的有益效果在于：
(1)凹凸棒土为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，能够吸附诸如激素、农药、病毒、毒素等有机污染物和重金属离子，避免有机污染物的释放。
(2)废钢渣主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体，还含有少量游离氧化钙以及金属铁、氟磷灰石，能够与污泥中的重金属离子发生离子交换，将重金属离子固定在废钢渣上，实现以废制废的效果，同时废钢渣能够代替同等质量的水泥，减少水泥的用量。
(3)石灰与污泥中的水分发生反应，不仅能够使污泥pH值增加，钝化重金属离子，同时也可发出大量热，促进水分蒸发，加快污泥的固化。
(4)沸石为多孔结构材质，具有较大的比表面积，因此具有较高的吸附和离子交换能力，用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)进行改性，在保持原来去除重金属离子、铵离子和其他无机物能力的同时，还可有效地去除水中的含氧酸阴离子，并大大提高了其去除有机物的能力。
(5)改性沸石、凹凸棒土和废钢渣可以形成空间网架，前期作为通道排除污泥中的水分，后期作为骨架，增强固结体的强度。
(6)阴离子聚丙烯酰胺作为絮凝剂能够通过吸附架桥、表面吸附等原理将污泥中的细小分散颗粒凝聚到一起，增强颗粒间的交联度，便于污泥的干化。
(7)甲壳素可螯合多种金属离子，且能够富集氮磷等营养元素，同时作为一种分子量超过100万的髙聚体，与其他组分复配后有较强的吸水性能。
本发明提供的污泥固化剂透力强，速度快，药剂用量少；形成的固化物快硬早强，固化效果好，同时保证后期强度不会降低；可去除污泥臭味；减少重金属及氮磷向环境中的释放，另外采用废钢渣，达到以废制废的效果。
具体实施方式
实施例1
一种复合污泥固化剂，其特征在于，由以下重量份的成分组成：改性沸石41份，凹凸棒土17份，废钢渣10份，硫酸铝盐水泥12份，石灰17份，阴离子聚丙烯酰胺13份，天然高分子螯合剂2份，糊化淀粉0.4份。
其制备方法包括以下步骤：
S1：将天然沸石研磨至粒径100目以下，将沸石粉末和十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)按照质量比1:6的量加入至超纯水中，将混合物置于恒温震荡箱中在40℃、转速为1000r/min的条件下振荡24h后，取出自然晾干，得到改性沸石；
S2：按比例将凹凸棒土、废钢渣通过研磨机破碎研磨至粒径小于80目；
S3：在步骤S2得到的混合粉末中按比例加入步骤S1中得到的改性沸石、硅酸铝盐水泥、石灰、阴离子聚丙烯酰胺、天然高分子螯合剂和糊化淀粉进行搅拌，混合均匀，完成原料间的氧化聚合反应；
S4：将步骤S3反应后得到的半成品通过研磨机研磨至粒径小于200目，即得到成品。
实施例2
一种复合污泥固化剂，其特征在于，由以下重量份的成分组成：改性沸石43份，凹凸棒土18份，废钢渣14份，硫酸铝盐水泥12份，石灰18份，阴离子聚丙烯酰胺15份，天然高分子螯合剂4份，糊化淀粉0.5份。
其制备方法包括以下步骤：
S1：将天然沸石研磨至粒径100目以下，将沸石粉末和十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)按照质量比1:6的量加入至超纯水中，将混合物置于恒温震荡箱中在40℃、转速为1000r/min的条件下振荡24h后，取出自然晾干，得到改性沸石；
S2：按比例将凹凸棒土、废钢渣通过研磨机破碎研磨至粒径小于80目；
S3：在步骤S2得到的混合粉末中按比例加入步骤S1中得到的改性沸石、硅酸铝盐水泥、石灰、阴离子聚丙烯酰胺、天然高分子螯合剂和糊化淀粉进行搅拌，混合均匀，完成原料间的氧化聚合反应；
S4：将步骤S3反应后得到的半成品通过研磨机研磨至粒径小于200目，即得到成品。
实施例3
一种复合污泥固化剂，其特征在于，由以下重量份的成分组成：改性沸石43份，凹凸棒土20份，废钢渣14份，硫酸铝盐水泥12份，石灰18份，阴离子聚丙烯酰胺15份，天然高分子螯合剂4份，糊化淀粉0.7份。
其制备方法包括以下步骤：
S1：将天然沸石研磨至粒径100目以下，将沸石粉末和十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)按照质量比1:6的量加入至超纯水中，将混合物置于恒温震荡箱中在40℃、转速为1000r/min的条件下振荡24h后，取出自然晾干，得到改性沸石；
S2：按比例将凹凸棒土、废钢渣通过研磨机破碎研磨至粒径小于80目；
S3：在步骤S2得到的混合粉末中按比例加入步骤S1中得到的改性沸石、硅酸铝盐水泥、石灰、阴离子聚丙烯酰胺、天然高分子螯合剂和糊化淀粉进行搅拌，混合均匀，完成原料间的氧化聚合反应；
S4：将步骤S3反应后得到的半成品通过研磨机研磨至粒径小于200目，即得到成品。
取500g电镀污泥投入搅拌器内，分别加入50g根据实施例1-3所调配的复合污泥固化剂，机械搅拌，使其均匀混合，搅拌约2分钟后污泥逐渐变硬，停止搅拌。测定固化后污泥的含水率、渗透系数和无侧限抗压强度，试验结果如下表所示。
| 含水率(％) | 渗透系数(cm/s) | 无侧限抗压强度(kPa) | |
| 污泥原料 | 83.41 | - | - |
| 实施例1 | 21.46 | 1.64×10-7 | 107 |
| 实施例2 | 27.53 | 3.38×10-7 | 96 |
| 实施例3 | 24.85 | 2.76×10-7 | 134 |
实验证明，加入复合污泥固化剂后，污泥中的含水率大幅度降低，同时无侧限抗压强度较高，说明通过加入复合污泥固化剂后，污泥内部构成骨架，作为通道有效排除污泥中的水分，另外增强了固结体的强度。加入复合污泥后的的污泥无臭味，能够满足天迈和建筑填土的要求，也可以利用磨具制成各种形状的砖用于建筑，也达到以废制废的效果，实现污泥的资源化利用。
以上述依据本发明理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种复合污泥固化剂，其特征在于，由以下重量份的成分组成：改性沸石40-43份，凹凸棒土15-20份，废钢渣10-15份，硫酸铝盐水泥10-15份，石灰15-20份，阴离子聚丙烯酰胺13-15份，天然高分子螯合剂2-5份，糊化淀粉0.2-0.8份。
2.根据权利要求1所述的一种复合污泥固化剂，其特征在于：所述改性沸石为采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)进行改性的合成沸石材料。
3.根据权利要求1所述的一种复合污泥固化剂，其特征在于：所述阴离子聚丙烯酰胺的分子量为1300-1800，离子度为25-30％。
4.根据权利要求1所述的一种复合污泥固化剂，其特征在于：所述天然高分子螯合剂为甲壳素。
5.一种复合污泥固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将天然沸石研磨至粒径100目以下，将沸石粉末和十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)按照质量比1:6的量加入至超纯水中，将混合物置于恒温震荡箱中在40℃、转速为1000r/min的条件下振荡24h后，取出自然晾干，得到改性沸石；
S2：按比例将凹凸棒土、废钢渣通过研磨机破碎研磨至粒径小于80目；
S3：在步骤S2得到的混合粉末中按比例加入步骤S1中得到的改性沸石、硅酸铝盐水泥、石灰、阴离子聚丙烯酰胺、天然高分子螯合剂和糊化淀粉进行搅拌，混合均匀，完成原料间的氧化聚合反应；
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