CN114105552A - 一种高含水率淤泥固化剂及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高含水率淤泥固化剂及应用方法，构成固化剂的原材料简单，包括阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥，其中，阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥的质量比为（0.3‑0.5）:（0.8‑1.0）:（80‑100）；通过阳离子聚丙烯酰胺和高分子吸水树脂SAP颗粒的协同配合作用，将泥浆中的细小淤泥颗粒聚成大型凝胶状虚体，在自重的作用下沉积到泥浆的底部，实现泥水分离，与此同时，普通硅酸盐水泥与淤泥发生水化反应，土颗粒粘结成块，孔隙率减小，强度增加,从而实现对高含水率淤泥的固化利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种高含水率淤泥固化剂及应用方法，属于淤泥固化剂技术领域。
背景技术
我国地域幅员辽阔，每年在湖泊及河道清淤工作中都会产生大量淤泥。据相关资料显示，仅珠三角地区每年产生的疏浚淤泥量就多达8000万立方米，太湖地区每年产生的疏浚淤泥量多达3500万立方米。
目前，高含水率淤泥普遍采用晾晒或机械脱水的方式降低含水率，而后外运处理。或通过添加絮凝剂初步降低淤泥含水率后，再通过机械方式抽取上层清液。上述方法存在明显的不足，首选这种方法不仅耗时耗力，且需要大面积的淤泥堆积场地。其次，絮凝剂的种类繁多，效果各异，针对淤泥最佳的絮凝剂种类及掺量目前没有确切的定论。而且，絮凝剂若过量加入也会导致淤泥环境失去平衡甚至污染周边环境。因此，快速且经济的对高含水率淤泥进行资源化利用是当务之急。
发明内容
本发明提供一种高含水率淤泥固化剂及应用方法，构成固化剂的原材料简单，价廉易得，能够快速降低淤泥含水率，高效的对淤泥进行无害化、资源化处理。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高含水率淤泥固化剂，包括阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥，其中，阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥的质量比为（0.3-0.5）:（0.8-1.0）:（80-100）；
作为本发明的进一步优选，所述阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥的质量比为0.4:0.9:90；
作为本发明的进一步优选，所述阳离子聚丙烯酰胺的质量分数为淤泥总质量分数的0.3‰-0.5‰；
作为本发明的进一步优选，所述高分子吸水树脂SAP的质量分数为淤泥总质量分数的0.8‰-1.0‰；
作为本发明的进一步优选，所述普通硅酸盐水泥的质量分数为淤泥总质量分数的8%-10%；
作为本发明的进一步优选，淤泥中含水率为200%-400%；
所述高含水率淤泥固化剂在淤泥中的应用方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：将阳离子聚丙烯酰胺以及普通硅酸盐水泥加入至淤泥中；
步骤S2：将高分子吸水树脂SAP颗粒采用土工袋包裹后放入淤泥中；
步骤S3：对淤泥进行搅拌，在常温状态下，静置若干天进行固化处理；
作为本发明的进一步优选，步骤S3中，对加入阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥的淤泥进行快速搅拌，搅拌时间为5min；
作为本发明的进一步优选，步骤S3中，在常温状态下，静置28天进行固化处理；
作为本发明的进一步优选，步骤S1中，阳离子聚丙烯酰胺相对淤泥的掺入量为0.43-0.5g/kg，普通硅酸盐水泥相对淤泥的掺入量为80-100g/kg；
步骤S2中，高分子吸水树脂SAP相对淤泥的掺入量为0.8-1.0g/kg。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的固化剂组份简单，原料廉价易得；
2、本发明提供的固化剂的应用方法，可以实现淤泥的泥水分离，对高含水率淤泥的处理效果佳，能够快速且充分降低淤泥的含水率，利于淤泥的后续利用；
3、本发明提供的固化剂是无毒无害的化学用品，可以保持淤泥自身的环境平衡，不易对周边环境产生影响。
具体实施方式
目前对高含水率淤泥的处理方式，第一种是采用晾晒或者机械式脱水，第二种是加入絮凝剂，这两种方法均存在较大的缺陷，在背景技术中有做详细的阐述，针对前述的问题，本申请旨在提供一种固化剂，可以解决背景技术中指出的问题。
具体的，所述高含水率淤泥固化剂包括阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥，其中，阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥的质量比为（0.3-0.5）:（0.8-1.0）:（80-100）。在这个组份里，主要依赖的是阳离子聚丙烯酰胺与高分子吸水树脂SAP颗粒的协同配合作用，泥浆中存在大量细小的悬浮颗粒，加入本申请提供的固化剂后，泥浆中的细小颗粒会受到阳离子聚丙烯酰胺颗粒所带来的压缩双电层作用、吸附电中和作用，其分子链上COO-基团与水中的H-发生反应水化反应，泥浆颗粒附着在水化物上，将淤泥内的细小颗粒聚成大型凝胶状虚体，虚体在自重的作用下沉积到泥浆的底部，实现泥水分离；同时，高分子吸水树脂SAP颗粒可以吸收多余的水分，普通硅酸盐水泥与底部泥浆产生水化反应，土颗粒粘结成块，孔隙率减小，强度增加，从而实现对高含水率淤泥的固化利用；基于这种原理的处理方式，对高含水率淤泥处理效果较佳，能够快速且充分降低淤泥含水率，有利于淤泥的后续利用。
为了更好的保证阳离子聚丙烯酰胺与高分子吸水树脂SAP颗粒的协同配合，以及普通硅酸盐水泥与底部泥浆的水化反应，本申请提供的固化剂中，所述阳离子聚丙烯酰胺的质量分数为淤泥总质量分数的0.3‰-0.5‰，高分子吸水树脂SAP的质量分数为淤泥总质量分数的0.8‰-1.0‰，普通硅酸盐水泥的质量分数为淤泥总质量分数的8%-10%。
同时本申请还给出了关于阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥的优选类型，如阳离子聚丙烯酰胺，采用的是义乌市鑫邦环保科技有限公司产，400万分子量的产品；高分子吸水树脂SAP，其通常使用的组份包括质量占比88%的低交联型聚丙烯酸钠、8%-10%的水、0.5%-1.0%的交联剂，目数为200-400；普通硅酸盐水泥，采用的是重庆新希望水泥有限公司生产，主要成分为二氧化硅和氧化钙。
同时本申请还提供了上述高含水率淤泥固化剂的应用方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：将阳离子聚丙烯酰胺以及普通硅酸盐水泥加入至淤泥中；其中，阳离子聚丙烯酰胺相对淤泥的掺入量为0.43-0.5g/kg，普通硅酸盐水泥相对淤泥的掺入量为80-100g/kg。
步骤S2：将高分子吸水树脂SAP颗粒采用土工袋包裹后放入淤泥中；其中，高分子吸水树脂SAP相对淤泥的掺入量为0.8-1.0g/kg；这里需要说明的是，通过土工袋包裹的高分子吸水树脂SAP颗粒吸水晒干后还可以重复使用，进一步降低了生产成本。
步骤S3：对淤泥进行快速搅拌，搅拌时间为5min，在常温状态下，静置28天进行固化处理。
接下来本申请给出多个实施例，来对本申请提供的固化剂固化效果做一个验证。
实施例1：
高含水率淤泥固化剂包括阳离子聚丙烯酰胺0.3g，高分子吸水树脂SAP颗粒1g，普通硅酸盐水泥80g。
上述高含水率淤泥固化剂在高含水率淤泥中的应用，具体为：
将1kg含水率为300%的淤泥（液限为64.8%）放入容器中，再向淤泥中加入固化剂中的阳离子聚丙烯酰和普通硅酸盐水泥，同时高分子吸水树脂SAP颗粒需要用土工袋包裹后放入淤泥中，其中固化剂的添加量为：阳离子聚丙烯酰胺0.3g，高分子吸水树脂SAP颗粒1g，普通硅酸盐水泥80g。
测试结果：固化土无侧限抗压强度0.26MPa,含水率降低为37.5%。
实施例2：
高含水率淤泥固化剂包括阳离子聚丙烯酰胺0.4g，高分子吸水树脂SAP颗粒0.9g,普通硅酸盐水泥90g。
上述高含水率淤泥固化剂在高含水率淤泥中的应用，具体为：
将1kg含水率为300%的淤泥（液限为64.8%）放入容器中，再向淤泥中加入固化剂中的阳离子聚丙烯酰和普通硅酸盐水泥，同时高分子吸水树脂SAP颗粒需要用土工袋包裹后放入淤泥中，其中固化剂的添加量为：阳离子聚丙烯酰胺0.4g，高分子吸水树脂SAP颗粒0.9g，普通硅酸盐水泥90g。
测试结果：固化土无侧限抗压强度0.29MPa,含水率降低为34.7%。
实施例3：
高含水率淤泥固化剂包括阳离子聚丙烯酰胺0.5g，高分子吸水树脂SAP颗粒0.8g，普通硅酸盐水泥100g。
上述高含水率淤泥固化剂在高含水率淤泥中的应用，具体为：
将1kg含水率为300%的淤泥（液限为64.8%）放入容器中，再向淤泥中加入固化剂中的阳离子聚丙烯酰和普通硅酸盐水泥，同时高分子吸水树脂SAP颗粒需要用土工袋包裹后放入淤泥中，其中固化剂的添加量为：阳离子聚丙烯酰胺0.5g，高分子吸水树脂SAP颗粒0.8g，普通硅酸盐水泥100g。
测试结果：固化土无侧限抗压强度0.24MPa,含水率降低为35.8%。
通过上述实施例可知，依据本申请提供的高含水率淤泥固化剂，不仅提高而来固化土无侧限抗压强度，同时降低了淤泥中的含水率，同时本申请提供的固化剂无毒无害，未对环境造成影响，因此适合大范围推广使用。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，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 (10)
1.一种高含水率淤泥固化剂，其特征在于：包括阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥，其中，阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥的质量比为（0.3-0.5）:（0.8-1.0）:（80-100）。
2.根据权利要求1所述的高含水率淤泥固化剂，其特征在于：所述阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥的质量比为0.4:0.9:90。
3.根据权利要求1所述的高含水率淤泥固化剂，其特征在于：所述阳离子聚丙烯酰胺的质量分数为淤泥总质量分数的0.3‰-0.5‰。
4.根据权利要求1所述的高含水率淤泥固化剂，其特征在于：所述高分子吸水树脂SAP的质量分数为淤泥总质量分数的0.8‰-1.0‰。
5.根据权利要求1所述的高含水率淤泥固化剂，其特征在于：所述普通硅酸盐水泥的质量分数为淤泥总质量分数的8%-10%。
6.根据权利要求1所述的高含水率淤泥固化剂，其特征在于：淤泥中含水率为200%-400%。
7.一种如权利要求1-6任一所述高含水率淤泥固化剂在淤泥中的应用方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤S1：将阳离子聚丙烯酰胺以及普通硅酸盐水泥加入至淤泥中；
步骤S2：将高分子吸水树脂SAP颗粒采用土工袋包裹后放入淤泥中；
步骤S3：对淤泥进行搅拌，在常温状态下，静置若干天进行固化处理。
8.根据权利要求7所述的高含水率淤泥固化剂在淤泥中的应用方法，其特征在于：步骤S3中，对加入阳离子聚丙烯酰胺、高分子吸水树脂SAP和普通硅酸盐水泥的淤泥进行快速搅拌，搅拌时间为5min。
9.根据权利要求7所述的高含水率淤泥固化剂在淤泥中的应用方法，其特征在于：步骤S3中，在常温状态下，静置28天进行固化处理。
10.根据权利要求7所述的高含水率淤泥固化剂在淤泥中的应用方法，其特征在于：步骤S1中，阳离子聚丙烯酰胺相对淤泥的掺入量为0.43-0.5g/kg，普通硅酸盐水泥相对淤泥的掺入量为80-100g/kg；
步骤S2中，高分子吸水树脂SAP相对淤泥的掺入量为0.8-1.0g/kg。
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