CN109320035A - 一种加快底泥脱水后固化的方法及应用 - Google Patents

一种加快底泥脱水后固化的方法及应用 Download PDF

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范中亚
罗千里
裴金铃
王文才
李伟杰
曾凡棠
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    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/007—Contaminated open waterways, rivers, lakes or ponds

Abstract

本发明属于环保技术领域及河道疏浚底泥处理领域，公开了一种加快底泥脱水后固化的方法及应用。本发明通过高温焙烧的方法直接合成一种硫代铝酸盐粘结剂(主要成分为4CaO·3Al2O3·SO3)，在硫酸盐和/或少量锂盐存在下，与含水量在40～70％疏浚底泥混合，通过强水化过程使得自由水变为结合水，促使疏浚底泥快速脱水至自由水含量15％以下，并达到一定的硬化程度具有可塑性，根据污染源类别的不同进一步后续处理，加快疏浚底泥的处理。相比于加入生石灰处理，降低了处理后疏浚底泥的碱性，一定程度上减小了对处理后疏浚底泥的破坏，且添加量少降低了成本。

Description

一种加快底泥脱水后固化的方法及应用
技术领域
本发明属于环保技术领域及河道疏浚底泥处理领域，特别涉及一种加快底泥脱水后固化的方法及应用。
背景技术
近年来，随着社会经济的发展、工业进程的加快，河道、湖泊等水体受到严重污染，污染一般来源于城市生活污水及工业废水的排放、雨水淋溶及冲刷等，其中大量有毒污染物在底泥中积累聚集，使得“只治水而不治泥”成为了治标不治本。底泥污染物一般包括重金属、难降解有机物和氮磷营养物质，也成为了供给水体的内源污染。中央环保督查突出环境问题并加以整改，在对待水污染方面，大力推进水污染防治，全面落实“水十条”要求，推进重点流域环境治理、集中式饮用水水源地保护专项行动，努力提升水环境质量，并在全国各地着力开展城市黑臭河道整治，其中河道清淤疏浚是重要的手段之一，因此污染底泥的治理更是刻不容缓。
目前，河道底泥无害化处理主要包括固定化、热干化、焚烧、堆肥、生物修复和电动力学技术。堆肥只能对应于有机物污染的底泥，但占地面积大、时间长；生物修复方法成本低但耗时长，受环境影响明显；其他方法虽然处理较为彻底，但成本高，相比较而言固定化具有明显的优势，成本低可适用于重金属污染严重的底泥，但存在金属再次溶出的风险；
针对底泥污染程度和污染物类别的不同，首先对污染的底泥进行预处理，再对预处理后的底泥进行堆肥或固化处理，以改善上述堆肥及固化处理方法的缺点。对于底泥修复与治理预处理现主要关注其减量化，如分级分筛减量，脱水减量等技术。疏浚底泥一般含水量较高在40～80％左右，脱水处理前，常需要对底泥添加石灰等碱性物质改善脱水性能，处理后底泥碱性较大，对土壤具有一定危害，难以直接资源化利用及后续处理。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种加快底泥脱水后固化的方法。
本发明另一目的在于提供上述方法的应用。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种加快底泥脱水固化的方法，包括以下步骤：
(1)将含有CaO成分的物质A、含有Al2O3的物质B、含有硫酸盐的物质C混合，然后高温煅烧，即得硫代铝酸盐粘结剂；
(2)将步骤(1)中的硫代铝酸盐粘结剂研磨，然后与活性成分混合，得到加快底泥脱水的混合物；
(3)将步骤(2)中得到的加快底泥脱水的混合物加入到疏浚底泥中，混合均匀后静置脱水；
(4)将步骤(3)中静置脱水后的产物与矿渣硅酸盐水泥混合，静置固化。
步骤(1)中所述的含有CaO成分的物质A可为含有CaO成分的石灰岩和生石灰中的至少一种；步骤(1)中所述的含有Al2O3的物质B可为含有Al2O3的工业废渣和矾土中的至少一种；步骤(1)中所述的含有硫酸盐的物质C为石膏；
步骤(1)中所述的含有CaO成分的物质A、含有Al2O3的物质B、含有硫酸盐的物质C的用量满足：物质A、物质B、物质C混合后的混合物中，三者的质量分数分别为50～60％、10～20％和30～40％；
步骤(1)中所述的高温煅烧是指升温至1050～1400℃煅烧20～40min，优选在1300℃煅烧35min；
步骤(1)中所述的硫代铝酸盐粘结剂主要成分为4CaO·3Al2O3·SO3、CaO·SO3和2CaO·SO3的烧结相，其中4CaO·3Al2O3·SO3含量在60～80％，CaO·SO3含量在5～15％，2CaO·SO3含量在15～25％。
步骤(2)中所述的活性成分为含有硫酸盐的物质、锂盐中的至少一种，其中含有硫酸盐的物质指无水石膏、石膏、化学石膏等，优选无水石膏；所述的锂盐为碳酸锂、醋酸锂和硝酸锂中的至少一种，优选为碳酸锂；
优选的，步骤(2)中的活性成分优选为质量比为12～20：0.2～1的含有硫酸盐的物质和锂盐的混合；更优选为15:0.5的无水石膏和锂盐的混合；
步骤(2)中所述的硫代铝酸盐粘结剂和活性成分的质量比为80～99.8：0.2～20；
优选的，步骤(2)中所述的硫代铝酸盐粘结剂和活性成分的质量比满足：硫代铝酸盐粘结剂、无水石膏和碳酸盐的质量比为84.5:15:0.5；
步骤(2)中所述的研磨是为了使其与活性成分充分的混合，因此研磨程度越细越好，优选为研磨后的细度≥50目；
步骤(3)中所述的疏浚底泥为含水量为40～70％的疏浚底泥；
步骤(3)中所述的加快底泥脱水的混合物与疏浚底泥的用量满足每100质量份的疏浚底泥对应加入2～20质量份的加快底泥脱水的混合物；优选为每100质量份的疏浚底泥对应加入3.5～14质量份的加快底泥脱水的混合物；
步骤(3)中所述的静置脱水是指在室温下静置1～24h；
步骤(4)中所述的静置脱水后的产物与矿渣硅酸盐水泥的质量比为10～30：70～90；
上述的加快底泥脱水固化的方法中的加快底泥脱水的混合物在加快疏浚底泥脱水中的应用，加快疏浚底泥脱水后有利于进一步处理处置。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
本文通过高温焙烧方法直接合成一种硫代铝酸盐粘结剂(主要成分为4CaO·3Al2O3·SO3)，在硫酸盐和/或少量锂盐存在下，与含水量在40～70％疏浚底泥混合，通过强水化过程使得自由水变为结合水，促使疏浚底泥快速脱水至自由水含量15％以下，并达到一定的硬化程度具有可塑性，根据污染源类别的不同进一步后续处理，加快疏浚底泥的处理。相比于加入生石灰处理，降低了处理后疏浚底泥的碱性，一定程度上减小了对处理后疏浚底泥的破坏，且添加量少降低了成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
实施例1：硫代铝酸盐粘结剂的制备
(1)将含有CaO成分的石灰岩或生石灰(60质量份)，含有Al2O3的工业废渣或矾土(15质量份)与含有硫酸盐的石膏(40质量份)混合；
(2)马弗炉升温至1300℃，并于此温度下焙烧35min，降温研磨；
(3)得到硫代铝酸盐粘结剂主要成分为4CaO·3Al2O3·SO3、CaO·SO3和2CaO·SO3的烧结相，其中4CaO·3Al2O3·SO3含量约78％，CaO·SO3含量约7％，2CaO·SO3含量约15％。
实施例2：疏浚底泥的脱水
将实施例1中得到的硫代铝酸盐粘结剂和碳酸锂按质量比为99.5:0.5混合，再与含水量60％的疏浚底泥混合，质量比为7:93((硫代铝酸盐粘结剂+碳酸锂):疏浚底泥)；
实施例3：疏浚底泥的脱水
将实施例1中得到的硫代铝酸盐粘结剂和无水石膏按质量比为85:15混合，再与含水量60％的疏浚底泥混合，质量比为7:93((硫代铝酸盐粘结剂+无水石膏):疏浚底泥)；
实施例4：疏浚底泥的脱水
将实施例1中得到的硫代铝酸盐粘结剂、无水石膏、碳酸锂按质量比为84.5:15:0.5混合，与含水量60％的疏浚底泥混合，质量比为7:93((硫代铝酸盐粘结剂+无水石膏+碳酸盐):疏浚底泥)；
实施例5：疏浚底泥的脱水
将实施例1中得到的硫代铝酸盐粘结剂、无水石膏、碳酸锂按质量比为84.5:15:0.5混合，再与含水量60％的疏浚底泥混合，质量比为3.5:96.5((硫代铝酸盐粘结剂+无水石膏+碳酸盐):疏浚底泥)；
实施例6：疏浚底泥的脱水
将实施例1中得到的硫代铝酸盐粘结剂、无水石膏、碳酸锂按质量比为84.5:15:0.5混合，再与含水量60％的疏浚底泥混合，质量比为14:86((硫代铝酸盐粘结剂+无水石膏+碳酸盐):疏浚底泥)；
实施例7：脱水后的疏浚底泥的固化
将实施例5预先处理后的疏浚底泥按28％的添加量与矿渣硅酸盐水泥混合固化，即实施例5预先处理后的疏浚底泥与矿渣硅酸盐水泥的质量比为28:72；
实施例8：脱水后的疏浚底泥的固化
将实施例4预先处理后的疏浚底泥按16％的添加量与矿渣硅酸盐水泥混合固化，即实施例4预先处理后的疏浚底泥与矿渣硅酸盐水泥的质量比为16:84；
对比实施例1
将生石灰与含水量60％的疏浚底泥混合，生石灰:疏浚底泥的质量比为20:80；
将实施例2～4以及对比实施例1中脱水处理后的疏浚底泥静置，用质构仪测得不同时间段处理后疏浚底泥硬化程度，所得结果具体如表1：
表1不同时间段脱水处理后的疏浚底泥硬化程度
将实施例4～6中以及对比实施例1中脱水处理后的疏浚底泥静置，测不同搁置天数下水分含量(即底泥含水率)，具体结果如表2：
表2疏浚底泥脱水处理后搁置天数与水分含量
从表2中可以看出，当本发明的脱水物质的用量为14％时，其搁置一天后的含水量与对比实施例1(20％)的含水量才相差2％；从表1中可以看出，在添加量远少于对比实施例1的情况下，本发明实施例2～4中脱水处理后的疏浚底泥的硬化程度均要高于对比例1，说明本发明的硫代铝酸盐粘结剂、无水石膏、碳酸锂可以促使疏浚底泥快速脱水，且可以使疏浚水泥达到一定的硬化程度。无水石膏的存在是为了提供硫酸盐与硫代铝酸盐进一步生成钙矾石，进一步增强水化过程结合自由水(水化过程主要包含如下：4CaO·3Al2O3·SO3+2CaO·SO3+38H2O－6CaO·Al2O3·3SO3·32H2O+2Al2O3·3H2O；4CaO·3Al2O3·SO3+8CaO·SO3+6CaO+96H2O－3(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O))，锂盐的存在可以加快疏浚底泥脱水硬化，加快反应的进行；
对实施例7、实施例8中脱水后固化的疏浚底泥的pH、抗压强度和可溶出部分浓度进行测试，同时以未经任何处理的疏浚底泥、以及矿渣硅酸盐水泥作为对比，结果如表3所示：
表3未处理的疏浚底泥、未添加疏浚底泥的混凝土及实施例7、实施例8中脱水后固化的疏浚底泥的pH、抗压强度和可溶出部分浓度
从表3中可以看出，实施例7和实施例8中脱水固化后的疏浚底泥都能达到一定的抗压强度，且能一定程度上减小固化后疏浚底泥的酸碱度，减小了对处理后疏浚底泥的破坏；并对固化后的疏浚底泥进行淋溶实验，发现可溶部分浓度远小于未处理的疏浚底泥，达到安全填埋或者用于路基等再资源化利用的条件。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加快底泥脱水固化的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将含有CaO成分的物质A、含有Al2O3的物质B、含有硫酸盐的物质C混合，然后高温煅烧，即得硫代铝酸盐粘结剂；
(2)将步骤(1)中的硫代铝酸盐粘结剂研磨，然后与活性成分混合，得到加快底泥脱水的混合物；
(3)将步骤(2)中得到的加快底泥脱水的混合物加入到疏浚底泥中，混合均匀后静置脱水；
(4)将步骤(3)中静置脱水后的产物与矿渣硅酸盐水泥混合，静置固化。
2.根据权利要求1所述的加快底泥脱水固化的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的含有CaO成分的物质A为含有CaO成分的石灰岩和生石灰中的至少一种；步骤(1)中所述的含有Al2O3的物质B为含有Al2O3的工业废渣和矾土中的至少一种；步骤(1)中所述的含有硫酸盐的物质C为石膏；
步骤(1)中所述的含有CaO成分的物质A、含有Al2O3的物质B、含有硫酸盐的物质C的用量满足：物质A、物质B、物质C混合后的混合物中，三者的质量分数分别为50～60％、10～20％和30～40％；
步骤(1)中所述的高温煅烧是指升温至1050～1400℃煅烧20～40min。
3.根据权利要求1所述的加快底泥脱水固化的方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的硫代铝酸盐粘结剂主要成分为4CaO·3Al2O3·SO3、CaO·SO3和2CaO·SO3的烧结相，其中4CaO·3Al2O3·SO3含量在60～80％，CaO·SO3含量在5～15％，2CaO·SO3含量在15～25％。
4.根据权利要求1所述的加快底泥脱水固化的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的活性成分为锂盐、含有硫酸盐的物质中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的加快底泥脱水固化的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的含有硫酸盐的物质为无水石膏、石膏或化学石膏；
步骤(2)中所述的锂盐为碳酸锂、醋酸锂和硝酸锂中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的加快底泥脱水固化的方法，其特征在于：
步骤(2)中的活性成分为质量比为12～20：0.2～1的含有硫酸盐物质和锂盐的混合。
7.根据权利要求1所述的加快底泥脱水固化的方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的硫代铝酸盐粘结剂和活性成分的质量比为80～99.8：0.2～20；
步骤(2)中所述的研磨是指研磨后的细度≥50目。
8.根据权利要求1所述的加快底泥脱水固化的方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的疏浚底泥为含水量为40～70％的疏浚底泥；
步骤(3)中所述的加快底泥脱水的混合物与疏浚底泥的用量满足每100质量份的疏浚底泥对应加入2～20质量份的加快底泥脱水的混合物；
步骤(3)中所述的静置脱水是指在室温下静置1～24h。
9.根据权利要求1所述的加快底泥脱水固化的方法，其特征在于：
步骤(4)中所述的静置脱水后的产物与矿渣硅酸盐水泥的质量比为10～30:70～90。
10.根据权利要求1～9任一项所述的加快底泥脱水固化的方法中制备的加快底泥脱水的混合物在加快疏浚底泥脱水中的应用。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101265070A (zh) * 2008-04-17 2008-09-17 高康 一种污泥固化剂以及应用
CN102171157A (zh) * 2008-10-17 2011-08-31 法兰西水泥公司 处理海洋沉积物的方法及所得固体产物在砂浆或混凝土中的应用
CN103086670A (zh) * 2013-01-31 2013-05-08 湖北理工学院 一种含重金属湖泊疏浚底泥固化的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101265070A (zh) * 2008-04-17 2008-09-17 高康 一种污泥固化剂以及应用
CN102171157A (zh) * 2008-10-17 2011-08-31 法兰西水泥公司 处理海洋沉积物的方法及所得固体产物在砂浆或混凝土中的应用
CN103086670A (zh) * 2013-01-31 2013-05-08 湖北理工学院 一种含重金属湖泊疏浚底泥固化的方法

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