CN108249713A - 一种河湖淤泥资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种河湖淤泥固化剂及河湖淤泥资源化利用方法。固化剂组成按质量百分数计如下:高炉矿渣10%~40%;硅酸盐水泥20%~35%;铁尾矿5%~35%;建筑垃圾微粉5%~25%;脱硫建筑石膏5%~25%。资源化利用方法,包括除杂、脱水、共混固化剂、摊铺养护和性能检测,最后得到工程用土。本发明固化剂可以处理化含水率为45‑70wt%的河湖淤泥,所得工程用土7天无侧限抗压强度达到0.40‑0.98MPa,28天无侧限抗压强度达到0.65‑1.08MPa,液限为32.1%‑45%,塑性指数9‑17,CBR值2%‑3%,压实度85%‑90%,自由膨胀率为40%‑55;可以作为合格的工程用土材料。

Description

一种河湖淤泥资源化利用方法
技术领域
[0001] 本发明属于环境工程技术领域,具体涉及一种河湖淤泥固化剂及河湖淤泥资源化 利用方法。
背景技术
[0002] 随着我国经济的发展和环保要求的提高,沿海和内陆河流湖泊的环保清淤工作越 来越多,随之每年产生的淤泥也是高达数百亿方。河湖淤泥主要来源为城镇内湖或城镇周 边的河湖、河道,沿岸的生活垃圾、生活污水等未经过处理排入,导致一些有机或无机污染 物在河湖淤泥中富集,一般有机质含量3〜15 %,总氮含量0.2〜17g/Kg,总磷含量0.1〜 14g/Kg,含水率10-90%。清淤工程产生的淤泥一般天然孔隙比小,颗粒细,粒度主要分布在 5〜50μπι的范围内,含水率也普遍较高(60-70%),处理比较难度大。河湖淤泥不仅处理体量 大,占据堆存空间,同时也是造成水体二次污染的潜在污染源(在湖泊或河道流域环境发生 变化时,淤泥中的污染物会重新释放出来进入水体,使水体遭受严重污染)。因此,在此生态 环境受到破坏的背景影响下,淤泥处置问题亟需得到合理解决。
[0003] 目前淤泥的处置方法主要有两种:一种就是脱水固结后堆放;另一种就是直接自 然风干抛弃。两种处置方法都严重影响到堆放场周边生态环境。据此,国家环保部门特制定 相关法规,将淤泥作为污染废弃物加以处理,不能随便堆放,需寻求经济、环保的处置方法, 避免其对环境的二次污染。因此,处置淤泥最有效的方法就是实现其资源化。
[0004] 我国目前淤泥资源化主要用作建材的制备原材料、园林用土及工程回填用土等, 但从经济可行的角度出发,通过固化技术将淤泥转化为可以再生利用工程填土材料,是符 合我国国情的淤泥处理及资源化的重要途径。目前现在常用淤泥固化技术主要化学药剂固 化和板框脱水固化。对比这两种固化技术,化学药剂固化处理技术具有以下几点优势:可同 时处理大量淤泥,效率高;固化处理后的淤泥可保证其耐水性,防止二次泥化带来的危险; 可根据最终的产品需求来调控药剂配方,一步到位达到淤泥资源化的目的。因此,从经济性 和技术可行性来说,以固化剂对淤泥进行固化制备回填土不仅可以大宗量处置淤泥,还可 以带来经济效益和环保效益,具有较好的应用前景。
发明内容
[0005] 本发明目的在于提供一种河湖淤泥固化剂及河湖淤泥资源化利用方法。
[0006] 为达到上述目的,采用技术方案如下:
[0007] —种河湖淤泥固化剂,其组成按质量百分数计如下:
[0008] 高炉矿渣10 %〜40 %;
[0009] 硅酸盐水泥20%〜35%;
[0010] 铁尾矿5 %〜35 %;
[0011] 建筑垃圾微粉5%〜25%;
[0012] 脱硫建筑石膏5%〜25%。
[0013] 按上述方案,所述原料的粒度彡45μηι。
[0014] 河湖淤泥资源化工程用土,在河湖淤泥中加入上述固化剂摊铺、养护制备而来;其 加入量按质量比固化剂:河湖淤泥为(2-15) : 100。
[0015] 按上述方案,所述河湖淤泥含水率为45〜70wt %
[0016] —种河湖淤泥资源化利用方法,包括以下步骤:
[0017] 1)环保绞吸船吸取河湖淤泥,通过输泥管输送上岸,进入筛分系统除去淤泥中的 石块和垃圾得到除杂淤泥;
[0018] 2)除杂淤泥进入浓缩系统,进行脱水处理,使其含水率达到45〜70wt%得到脱水 淤泥;
[0019] 3)脱水淤泥与上述固化剂进入均混搅拌装置,搅拌混匀;
[0020] 4)混合好的淤泥堆放在养护场地进行摊铺和养护;
[0021] 5)经过各项性能经检测,合格即得到工程用土。
[0022] 按上述方案,步骤4中摊铺厚度为30〜50cm。
[0023] 按上述方案,步骤4中养护工艺包括翻抛、排水;翻抛3〜5次/d,养护温度在25〜40 °C,养护7〜28d。
[0024] 上述河湖淤泥资源化工程用土作为道路路基土、工程回填土、河湖筑堤土、矿坑回 填土、或湿地建设土的应用。
[0025] 高炉矿渣:来源于冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣,经过加工成超细微粉,其 比表面积在350〜450m2/kg,高的比表面积具有高的微粉活性,有利于激发固化活性,降低 水泥的使用量。
[0026] 硅酸盐水泥:采用型号为P · 0 42.5,主要矿物组成有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三 钙、铁铝酸四钙等,提供大量胶凝成分,可以与淤泥中水和无机矿物质相互作用,降低含水 率,胶凝反应起强度。
[0027] 铁尾矿:来源于选铁矿后产生的废弃物,属于细粒尾砂,其中小于75μηι占80%,较 细的组成部分具有较高的胶凝活性和填充效应,较粗的组成部分可以用作骨料,这两种效 应均有利于固化强度的提高。
[0028] 建筑垃圾微粉:来源于建筑垃圾回收过程中产生的废弃物,其中小于45μηι占90 %, 具有较高的活性可以替代部分水泥参入固化反应,另外在固化反应过程中提供晶种,有利 于提高固化反应的反应速度。
[0029] 脱硫建筑石膏:来源于排烟脱硫石膏,是一种工业副产品,其中含有的二水硫酸钙 含量多93%,可以与水泥或高炉矿渣中的活性成分生产水硬性钙矾石,有利于提高固化的 强度.
[0030] 本发明利用胶凝材料的剧烈水化反应,使淤泥快速固化产生强度,同时加入胶凝 材料有助于消解淤泥中的有机质。水化反应形成水化硅酸钙、水化铝酸钙和钙矾石等不溶 于水的矿物,将淤泥中大量水分转化为结晶水,进而达到迅速凝结、提高固化土的强度、降 低其有机质、增强其CBR的目的。
[0031] 翻抛的目的主要为了加速固化剂中气硬性材料反应,降解淤泥中有机质。
[0032] 本发明具有以下有益效果:
[0033] 本发明所述固化剂的原料价格低廉,来源广泛,在固化淤泥过程中,掺量小,固化 成本低,便于淤泥处置现场大规模使用。
[0034] 本发明固化剂可以处理化含水率为45_70wt%的河湖淤泥,所得工程用土 7天无侧 限抗压强度达到0.40-0.98MPa,28天无侧限抗压强度达到0.65-1.08MPa,液限为32.1 % -45%,塑性指数9-17,CBR值2%-3%,压实度85%-90%,自由膨胀率为40%-55;处理固化后 的淤泥可以作为工程用土材料。
[0035] 本发明制备出的合格工程用土用于清淤项目周边关联工程,包括道路路基土、工 程回填土、河湖筑堤土、矿坑回填土、或湿地建设土,可实现淤泥大量快速的资源化循环利 用。
具体实施方式
[0036] 以下实施例进一步阐释本发明的技术方案,但不作为对本发明保护范围的限制。
[0037] 以下实施例所用河湖淤泥固化剂,其组成按质量百分数配比范围:高炉矿渣10% 〜40 % ;硅酸盐水泥20 %〜35 % ;铁尾矿5 %〜35 % ;建筑垃圾微粉5 %〜25 % ;脱硫建筑石 膏5%〜25%。原料的粒度彡45μηι;纯度不低于98.5wt%。所用河湖齡泥来源于德清县某湖 泊。
[0038] 实施例1
[0039] 河湖淤泥固化剂按质量百分数配比:高炉矿渣10 % ;硅酸盐水泥2 0 % ;铁尾矿 35% ;建筑垃圾微粉25% ;脱硫建筑石膏10%。
[0040] 河湖淤泥资源化利用过程:
[0041] 1)环保绞吸船吸取淤泥,通过输泥管输送作业,进入筛分系统,除去淤泥中的石块 和垃圾;
[0042] 2)进入浓缩系统,进行脱水处理,使其含水率达到45wt% ;
[0043] 3)脱水后的淤泥与固化剂同时进入均混搅拌装置,进行搅拌5-10min;其中所述固 化剂掺量为脱水后淤泥质量的2wt % ;
[0044] 4)将混合好的淤泥堆放在养护场地进行摊铺和养护。其中摊铺厚度为30〜50cm; 养护工艺主要分为翻抛、排水,翻抛3〜5次/d,养护温度为40°C,养护28d。各项性能指标经 检测后数据见下表1:
[0045] 表1
Figure CN108249713AD00051
[0047] 5)将合格工程用土用于清淤项目周边的道路路基土,满足道路施工要求。
[0048] 实施例2
[0049] 河湖淤泥固化剂按质量百分数配比:高炉矿渣20% ;硅酸盐水泥35% ;铁尾矿5% ; 建筑垃圾微粉25% ;脱硫建筑石膏15%。
[0050] 河湖淤泥资源化利用过程:
[0051] 1)环保绞吸船吸取淤泥,通过输泥管输送作业,进入筛分系统,除去淤泥中的石块 和垃圾;
[0052] 2)进入浓缩系统,进行脱水处理,使其含水率达到50wt % ;
[0053] 3)脱水后的淤泥与固化剂同时进入均混搅拌装置,进行搅拌5-10min,其中所述固 化剂掺量为脱水淤泥质量的5wt % ;
[0054] 4)将混合好的齡泥堆放在养护场地进行摊铺和养护。其中摊铺厚度为30〜50cm; 养护工艺主要分为翻抛、排水,翻抛3〜5次/d,养护温度为30°C,养护14d。各项性能指标经 检测后数据见下表2:
[0055] 表2
Figure CN108249713AD00061
[0057] 5)将合格工程用土用于清淤项目周边的工程回填用土,满足工程回填要求。
[0058] 实施例3
[0059] 河湖淤泥固化剂按质量百分数配比:高炉矿渣40% ;硅酸盐水泥35% ;铁尾矿5% ; 建筑垃圾微粉5% ;脱硫建筑石膏15%。
[0060] 河湖淤泥资源化利用过程:
[0061] 1)环保绞吸船吸取淤泥,通过输泥管输送作业,进入筛分系统,除去淤泥中的石块 和垃圾;
[0062] 2)进入浓缩系统,进行脱水处理,使其含水率达到56wt% ;
[0063] 3)脱水后的淤泥与固化剂同时进入均混搅拌装置,进行搅拌5-10min,其中所述固 化剂掺量为脱水淤泥质量的7wt % ;
[0064] 4)将混合好的淤泥堆放在养护场地进行摊铺和养护。其中摊铺厚度为30〜50cm; 养护工艺主要分为翻抛、排水,翻抛3〜5次/d,养护温度为33°C,养护7d。各项性能指标经检 测后数据见下表3:
[0065] 表3
Figure CN108249713AD00062
[0067] 5)将合格工程用土用于清淤项目周边的河湖筑堤用土,满足河湖筑堤要求。
[0068] 实施例4
[0069] 河湖淤泥固化剂按质量百分数配比:高炉矿渣2 5 % ;硅酸盐水泥2 5 % ;铁尾矿 10% ;建筑垃圾微粉15% ;脱硫建筑石膏25%。
[0070] 河湖淤泥资源化利用过程:
[0071] 1)环保绞吸船吸取淤泥,通过输泥管输送作业,进入筛分系统,除去淤泥中的石块 和垃圾;
[0072] 2)进入浓缩系统,进行脱水处理,使其含水率达到63wt% ;
[0073] 3)脱水后的淤泥与固化剂同时进入均混搅拌装置,进行搅拌5-10min,其中所述固 化剂掺量为脱水淤泥质量的IOwt% ;
[0074] 4)将混合好的淤泥堆放在养护场地进行摊铺和养护。其中摊铺厚度为30〜50cm; 养护工艺主要分为翻抛、排水和养护温度,翻抛3〜5次/d,养护温度为35 °C,养护24d。各项 性能指标经检测后数据见下表4:
[0075] 表4
Figure CN108249713AD00071
[0077] 5)将合格工程用土用于清淤项目周边的矿坑回填用土,满足矿坑回填要求。
[0078] 实施例5
[0079] 河湖淤泥固化剂按质量百分数配比:高炉矿渣10%;硅酸盐水泥20 %;铁尾矿 20% ;建筑垃圾微粉25% ;脱硫建筑石膏25%。
[0080] 河湖淤泥资源化利用过程:
[0081] 1)环保绞吸船吸取淤泥,通过输泥管输送作业,进入筛分系统,除去淤泥中的石块 和垃圾;
[0082] 2)进入浓缩系统,进行脱水处理,使其含水率达到70wt% ;
[0083] 3)脱水后的淤泥与固化剂同时进入均混搅拌装置,进行搅拌5-10min,其中所述固 化剂掺量为脱水淤泥质量的15wt% ;
[0084] 4)将混合好的淤泥堆放在养护场地进行摊铺和养护。其中摊铺厚度为30〜50cm; 养护工艺主要分为翻抛、排水,翻抛3〜5次/d,养护温度为25°C,养护21d。各项性能指标经 检测后数据见下表5:
[0085] 表5
Figure CN108249713AD00072
[0087] 5)将合格工程用土用于清淤项目周边的湿地建设回填用土,满足湿地建设回填要 求。

Claims (9)

1. 一种河湖淤泥固化剂,其特征在于组成按质量百分数计如下: 高炉矿渣10 %〜40 %; 硅酸盐水泥20 %〜35 %; 铁尾矿5 %〜35 %; 建筑垃圾微粉5 %〜25 %; 脱硫建筑石膏5 %〜25 %。
2. 如权利要求1所述河湖淤泥固化剂,其特征在于所述原料的粒度<45μπι。
3. —种河湖淤泥资源化工程用土,其特征在于河湖淤泥中加入权利要求1或2所述固化 剂后摊铺、养护制备而来;其加入量按质量比固化剂:河湖淤泥为(2-15): 100。
4. 如权利要求3所述河湖淤泥资源化工程用土,其特征在于所述河湖淤泥含水率为45 〜70wt% D
5. —种河湖淤泥资源化利用方法,其特征在于包括以下步骤: 1) 环保绞吸船吸取河湖淤泥,通过输泥管输送上岸,进入筛分系统除去淤泥中的石块 和垃圾得到除杂淤泥; 2) 除杂淤泥进入浓缩系统,进行脱水处理,使其含水率达到45〜70wt %得到脱水淤泥; 3) 脱水淤泥与权利要求1或2所述固化剂进入均混搅拌装置,搅拌混匀; 4) 混合好的淤泥堆放在养护场地进行摊铺和养护; 5) 经过各项性能经检测,合格即得到工程用土。
6. 如权利要求5所述河湖淤泥资源化利用方法,其特征在于步骤4中摊铺厚度为30〜 50cm〇
7. 如权利要求5所述河湖淤泥资源化利用方法,其特征在于步骤4中养护工艺包括翻 抛、排水;翻抛3〜5次/d,养护温度在25〜40 °C,养护7〜28d。
8. 如权利要求5所述河湖淤泥资源化利用方法,其特征在于步骤3中所述固化剂加入量 占脱水淤泥质量比为2-15wt%。
9. 权利要求3或4所述河湖淤泥资源化工程用土作为道路路基土、工程回填土、河湖筑 堤土、矿坑回填土、或湿地建设土的应用。
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