CN108640447A - 污泥固化和稳定化药剂、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了污泥固化和稳定化药剂、制备方法及应用，该药剂按重量百分比计，包括：硅酸盐水泥20％～40％，粉煤灰10％～30％，生石灰10％～30％，硫酸亚铁10％～30％，无机盐5％～12％；其中，无机盐为铝盐、钙盐、钠盐、镁盐中的一种或多种；该药剂制备时，按比例称取各成分，混合均匀；该药剂应用时，将药剂加入到污泥中，搅拌，养护；本发明的药剂对于某些难以进行初步机械脱水的原始污泥可进行处理，能够简化处理工艺程序和难度，缩短工期，降低处理成本，且处理效果良好。
Description
技术领域
本发明涉及污泥处理技术领域，尤其涉及一种污泥固化和稳定化药剂、制备方法及应用。
背景技术
污泥填埋场污泥由于含水率高、有机质含量高、强度较低，且有害成分如病原菌、重金属等含量高、所产生异味较重，因此亟需对其进行合适的处理处置，使其对生态环境和人类健康的危害程度能达到最低。我国污泥处理与处置目前尚处于起步阶段，随着我国城市化进程的加快，市政污泥产生量的增多，污泥的处理处置已成为我国环境保护中面临的日益紧迫和严峻的问题。
污泥卫生填埋是目前国内许多大型污水处理厂中常采取的方式，经过消化后的污泥有机物含量减少，性能稳定，总体积减少，脱水后作填埋处置是一种比较经济的处理方式。到目前为止，已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术，其优点是投资少、容量大、见效快。然而，城市污泥卫生填埋也存在许多问题，如填坑中含有各种有毒有害物，经雨水的侵蚀和渗漏作用污染地下水环境，这对以地下水为生活水源的地区来说是不安全的卫生问题，另外如场地不宜寻找，污泥运输和填埋场建设费用较高，填埋容量有限。
而在某个市政污泥填埋场污泥容量达到饱和时，需要对填坑里面的污泥进行处理处置后封场，减少其对生态环境和人体健康的风险和危害。由于固化/稳定化技术具有工艺简单且经济、处理效果较好、二次污染风险较小优点，已经逐渐成为污泥处理处置领域重要的技术之一。若能够对填坑污泥无需初步脱水即进行固化/稳定化处理，并且能够使污泥固化强度短时间快速提高至较高水平，将简化处理工艺程序和难度，缩短工期，符合成本效益，在经济上具有可操作性。
发明内容
为了解决上述技术问题，对未进行初步脱水的原始污泥进行固化/稳定化处理，同时需要考虑降低固化成本，降低污泥的含水率，增加固化体的早期强度，降低污泥浸出毒性，并尽可能的减少固化污泥的增容比，本发明提供一种污泥固化和稳定化药剂、制备方法及应用。
为实现上述目的，本发明提供一种污泥固化和稳定化药剂，按重量百分比计，包括以下成分：
硅酸盐水泥20％～40％；
粉煤灰10％～30％；
生石灰10％～30％；
硫酸亚铁10％～30％；
无机盐5％～12％；
其中，所述无机盐为铝盐、钙盐、钠盐、镁盐中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，所述无机盐为铝盐和钙盐的混合物。
作为本发明的进一步改进，所述铝盐和钙盐的重量比为1:1～5:1。
作为本发明的进一步改进，所述铝盐为硫酸铝、氯化铝中的一种或两种，所述钙盐为氯化钙、硫酸钙中的一种或两种。
作为本发明的进一步改进，按重量百分比计，包括以下成分：
硅酸盐水泥33.2％；
粉煤灰15.4％；
生石灰23.7％；
硫酸亚铁18.1％；
铝盐7.2％；
钙盐2.4％。
作为本发明的进一步改进，所述铝盐为硫酸铝，所述钙盐为氯化钙。
本发明还提供一种污泥固化和稳定化药剂的制备方法，按比例量取硅酸盐水泥、粉煤灰、生石灰、硫酸亚铁和无机盐，混合均匀。
本发明还提供一种污泥固化和稳定化药剂的应用，将所述药剂加入到污泥中，搅拌，养护。
作为本发明的进一步改进，所述药剂添加重量与污泥重量比为(0.3～0.5):1。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、对于某些难以进行初步机械脱水的原始污泥可进行处理，能够简化处理工艺程序和难度，缩短工期，降低处理成本；
2、所使用的药剂材料具有早强效果，能够缩短固化/稳定化污泥的养护龄期，在较短的时间内即可达到工程所要求的强度；
3、所选用的材料，硅酸盐水泥、粉煤灰、生石灰、硫酸亚铁、铝盐和钙盐都是廉价的工业原料，能够实现固化/稳定化材料的批量生产及大规模应用；
4、添加本发明药剂的污泥不会产生二次污染，同时可以为污泥的再利用提供了良好的基础，符合环保要求。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面对本发明做进一步的详细描述：
本发明提供一种污泥固化和稳定化药剂，按重量百分比计，包括以下成分：
硅酸盐水泥20％～40％；
粉煤灰10％～30％；
生石灰10％～30％；
硫酸亚铁10％～30％；
无机盐5％～12％；
其中，无机盐为铝盐、钙盐、钠盐、镁盐中的一种或多种。
本发明还提供一种污泥固化和稳定化药剂的制备方法，按上述比例量取硅酸盐水泥、粉煤灰、生石灰、硫酸亚铁和无机盐，混合均匀。
本发明还提供一种污泥固化和稳定化药剂的应用，将所述药剂加入到污泥中，搅拌，养护。
本发明污泥固化和稳定化药剂(固化剂)作用原理如下：
硅酸盐水泥在污泥固化中应用较为广泛，能快速发生水化反应生成水泥胶体等固化成分，前期有利于快速降低污泥中水分，后期可以作为构建固化体的骨架，是污泥固化体固化强度提高的主要贡献因素；原始污泥由于含水率较高，因此污泥结构填充物饱和度较低，加入一定量的粉煤灰可以作为填充剂，同时粉煤灰具有一定的吸水作用，而且粉煤灰作为工业废渣较便宜，能够替代部分硅酸盐水泥而节约药剂成本；加入生石灰能与污泥中的水分发生反应，快速减少污泥中的水分，还能增加钙离子的饱和度，和二氧化硅反应生成水化硅酸钙等固化成分，提高固化体强度，同时生石灰还具有去除污泥的异味、杀菌等作用；硫酸亚铁本身具有较好的固化效果，能快速提高污泥固化强度，且成本较低；铝盐、钙盐、镁盐和钠盐(实验研究铝盐、钙盐效果较好，铝盐和钙盐的重量比为1:1～5:1，铝盐为硫酸铝、氯化铝中的一种或两种，所述钙盐为氯化钙、硫酸钙中的一种或两种)具有早强剂的作用，能在短时间内将污泥的固化强度提高到较高的水平，因此选择铝盐和钙盐作为早强剂。
根据不同的应用工程设计和实际基础的承载力要求，确定具体使用比例，一般来说对于含水率95％以上的原始污泥的药剂使用量为30％～50％，即每吨污泥掺量为300kg～500kg。含水量高则掺量越高，承载力要求高则掺加量越高，淤泥里有机物含量高则掺加量越高，固化时间要求短掺量越高。使用本发明的药剂4d后无侧限抗压强度可达到120kPa～150kPa左右，含水量可迅速降至30％以下，7d后的无侧限抗压强度可达到200kPa～400kPa，并且具有优越的防水性、水稳定性和水硬性的特点。尤其是污泥中所含的重金属、病原体等污染物被固结、封闭后大大减少了其渗出率，经检测，有良好的环保性能。经测试可耐长期的雨水的浸泡而不会出现浸出污染物，并能保持较强的承载力。
实施例1
本实施例对污泥厂污泥所用的污泥固化和稳定化药剂根据下述配方混合而成(重量百分比)：
硅酸盐水泥20％；
粉煤灰30％；
生石灰30％；
硫酸亚铁15％；
铝盐和钙盐5％；
其中，铝盐为硫酸铝，钙盐为氯化钙，硫酸铝与氯化钙的重量比为3:1。
上述药剂应用：在每吨含水率96.3％的原始污泥中加入上述配比的药剂500kg，4d后无侧限抗压强度可达到143kPa，满足填埋处置强度要求，也满足建筑填土强度要求。经检测，重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
(2)实施例2
本实施例对污泥厂污泥所用的污泥固化和稳定化药剂根据下述配方混合而成(重量百分比)：
硅酸盐水泥40％；
粉煤灰10％；
生石灰30％；
硫酸亚铁15％；
铝盐和钙盐5％；
其中，铝盐为硫酸铝，钙盐为氯化钙，硫酸铝与氯化钙的重量比为3:1。
上述药剂应用：在每吨含水率高达96.3％的原始污泥中加入上述配比的药剂450kg，4d后无侧限抗压强度可达到151kPa，满足填埋处置强度要求，也满足建筑填土强度要求。经检测，重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例3
本实施例对污泥厂污泥所用的污泥固化和稳定化药剂根据下述配方混合而成(重量百分比)：
硅酸盐水泥40％；
粉煤灰10％；
生石灰10％；
硫酸亚铁30％；
铝盐和钙盐10％；
其中，铝盐为氯化铝，钙盐为硫酸钙，氯化铝与硫酸钙的重量比为1:1。
上述药剂应用：在每吨含水率96.3％的原始污泥中加入上述配比的药剂450kg，4d后无侧限抗压强度可达到137kPa，满足填埋处置强度要求，也满足建筑填土强度要求。经检测，重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例4
本实施例对污泥厂污泥所用的污泥固化和稳定化药剂根据下述配方混合而成(重量百分比)：
硅酸盐水泥40％；
粉煤灰10％；
生石灰28％；
硫酸亚铁10％；
铝盐和钙盐12％；
其中，铝盐为氯化铝，钙盐为氯化钙，氯化铝与氯化钙的重量比为1:1。
上述药剂应用：在每吨含水率96.3％的原始污泥中加入上述配比的药剂350kg，4d后无侧限抗压强度可达到126kPa，满足填埋处置强度要求，也满足建筑填土强度要求。经检测，重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例5
本实施例对污泥厂污泥所用的污泥固化和稳定化药剂根据下述配方混合而成(重量百分比)：
硅酸盐水泥40％；
粉煤灰10％；
生石灰20％；
硫酸亚铁18％；
铝盐和钙盐12％；
其中，铝盐为硫酸铝，钙盐为硫酸钙，硫酸铝与硫酸钙的重量比为5:1。
上述药剂应用：在每吨含水率高达96.3％的原始污泥中加入上述配比的药剂300kg，4d后无侧限抗压强度可达到123kPa，满足填埋处置强度要求，也满足建筑填土强度要求。经检测，重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例6
本实施例对污泥厂污泥所用的污泥固化和稳定化药剂根据下述配方混合而成(重量百分比)：
硅酸盐水泥33.2％；
粉煤灰15.4％；
生石灰23.7％；
硫酸亚铁18.1％；
铝盐7.2％；
钙盐2.4％；
其中，铝盐为硫酸铝，钙盐为氯化钙，硫酸铝和氯化钙重量比为3:1。
上述药剂应用：在每吨含水率96.3％的原始污泥中加入上述配比的药剂330kg，4d后无侧限抗压强度可达到130kPa，满足填埋处置强度要求，也满足建筑填土强度要求。经检测，重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例7
本实施例对污泥厂污泥所用的污泥固化和稳定化药剂根据下述配方混合而成(重量百分比)：
硅酸盐水泥35％；
粉煤灰15％；
生石灰24％；
硫酸亚铁18％；
硫酸铝8％。
上述药剂应用：在每吨含水率96.3％的原始污泥中加入上述配比的药剂400kg，4d后无侧限抗压强度可达到120kPa，满足填埋处置强度要求，也满足建筑填土强度要求。经检测，重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例8
本实施例对污泥厂污泥所用的污泥固化和稳定化药剂根据下述配方混合而成(重量百分比)：
硅酸盐水泥28％；
粉煤灰20％；
生石灰22％；
硫酸亚铁20％；
氯化钙10％。
上述药剂应用：在每吨含水率96.3％的原始污泥中加入上述配比的药剂450kg，4d后无侧限抗压强度可达到125kPa，满足填埋处置强度要求，也满足建筑填土强度要求。经检测，重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例9
本实施例对污泥厂污泥所用的污泥固化和稳定化药剂根据下述配方混合而成(重量百分比)：
硅酸盐水泥35％；
粉煤灰18％；
生石灰20％；
硫酸亚铁15％；
硅酸钠(水玻璃)12％。
上述药剂应用：在每吨含水率96.3％的原始污泥中加入上述配比的药剂500kg，4d后无侧限抗压强度可达到110kPa，满足填埋处置强度要求，也满足建筑填土强度要求。经检测，重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
实施例10
本实施例对污泥厂污泥所用的污泥固化和稳定化药剂根据下述配方混合而成(重量百分比)：
硅酸盐水泥25％；
粉煤灰22％；
生石灰30％；
硫酸亚铁18％；
氯化镁5％。
上述药剂应用：在每吨含水率96.3％的原始污泥中加入上述配比的药剂500kg，4d后无侧限抗压强度可达到100kPa，满足填埋处置强度要求，也满足建筑填土强度要求。经检测，重金属的浸出液浓度检测符合浸出毒性鉴别标准。
从以上实施例可看出，本发明的药剂对原始污泥具有良好的固化和稳定化效果。综合处理后的污泥强度和药剂成本考虑，实施例6的药剂是实际生产中的最佳选择。上述实施例仅列出了无机盐选用铝盐+钙盐、铝盐、钙盐、钠盐、镁盐的实施例；除此之外，本发明还可选用铝盐+钠盐、铝盐+镁盐、钙盐+钠盐、钙盐+镁盐、钠盐+镁盐的组合，其作用与上述无机盐的作用相同，故在本发明中不做一一阐述。
本发明的药剂对于某些难以进行初步机械脱水的原始污泥可进行处理，能够简化处理工艺程序和难度，缩短工期，降低处理成本；所使用的药剂材料具有早强效果，能够缩短固化/稳定化污泥的养护龄期，在较短的时间内即可达到工程所要求的强度；所选用的材料，硅酸盐水泥、粉煤灰、生石灰、硫酸亚铁、铝盐和钙盐都是廉价的工业原料，能够实现固化/稳定化材料的批量生产及大规模应用；添加本发明药剂的污泥不会产生二次污染，同时可以为污泥的再利用提供了良好的基础，符合环保要求。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种污泥固化和稳定化药剂，其特征在于，按重量百分比计，包括以下成分：
硅酸盐水泥20％～40％；
粉煤灰10％～30％；
生石灰10％～30％；
硫酸亚铁10％～30％；
无机盐5％～12％；
其中，所述无机盐为铝盐、钙盐、钠盐、镁盐中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的污泥固化和稳定化药剂，其特征在于，所述无机盐为铝盐和钙盐的混合物。
3.根据权利要求2所述的污泥固化和稳定化药剂，其特征在于，所述铝盐和钙盐的重量比为1:1～5:1。
4.根据权利要求2所述的污泥固化和稳定化药剂，其特征在于，所述铝盐为硫酸铝、氯化铝中的一种或两种，所述钙盐为氯化钙、硫酸钙中的一种或两种。
5.根据权利要求2所述的污泥固化和稳定化药剂，其特征在于，按重量百分比计，包括以下成分：
硅酸盐水泥33.2％；
粉煤灰15.4％；
生石灰23.7％；
硫酸亚铁18.1％；
铝盐7.2％；
钙盐2.4％。
6.根据权利要求5所述的污泥固化和稳定化药剂，其特征在于，所述铝盐为硫酸铝，所述钙盐为氯化钙。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的污泥固化和稳定化药剂的制备方法，其特征在于，按比例量取硅酸盐水泥、粉煤灰、生石灰、硫酸亚铁和无机盐，混合均匀。
8.一种根据权利要求1-6任一项所述的污泥固化和稳定化药剂的应用，其特征在于，将所述药剂加入到污泥中，搅拌，养护。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述药剂添加重量与污泥重量比为(0.3～0.5):1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20181012 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |