CN116715504B - 利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水泥基建筑材料技术领域，尤其是涉及利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，通过将陆上天然气开采废水进行处理产生的污泥和冷凝水进行收集，针对两者化学组成特性，将其掺入氯氧镁水泥体系中并进行原料针对性改性，制备可进行再利用的建筑材料，治理水处理污泥污染，提高附加值及生态环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及水泥基建筑材料技术领域，尤其是涉及利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法。
背景技术
天然气是人类生活离不开的自然资源，天然气的开采在能源经济中占据重要地位，其中，陆上天然气开采占据天然气生产的重要地位。由于陆上天然气的开采属于地下工程，因此在天然气开采的过程中伴随着一定数量的废水产生，该废水水质成分较为复杂，矿化度较高，具有高含盐量、含油、氯离子浓度高、COD含量高等特点，伴随着天然气的开采，产生的废水应该进行及时进行有效处理，否则将严重影响周边生态环境。
现有技术中陆上天然气开采过程中产生的废水的处理工艺主要有将废水集中回注地层、利用科技手段进行分解处理等，处理的手段包括沉降、过滤、絮凝、氧化等方式，然而，针对陆上天然气开采产生的废水在处理过程中同样会产生大量污泥，如何对此污泥进行无害化处理，属于现有技术的空白。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，通过将陆上天然气开采废水进行处理产生的污泥和冷凝水进行收集，针对两者化学组成特性，将其掺入氯氧镁水泥体系中并进行原料针对性改性，制备可进行再利用的建筑材料，治理水处理污泥污染，提高附加值及生态环境效益。
具体的，本发明利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，包括如下步骤：
1）将陆上天然气开采水进行收集，经粗滤、絮凝得水处理污泥和一次水，
2）将一次水进行氧化、蒸发浓缩，收集蒸汽进行冷却得冷凝水，
3）按质量份将氯氧镁水泥280-300份、改性赤泥50-80份、水处理污泥80-100份、细骨料800-1000份、分散剂10-15份、冷凝水160-200份混合均匀，成型养护，得建筑材料。
本发明将开采水经粗滤、絮凝得到含泥量和含渣量很高的污泥，该污泥中盐分较高，并且包含大量氯盐，本发明根据其组成，采用氯氧镁水泥对其进行固化，避免采用硅酸盐水泥作为胶凝材料制备建材导致的浆料成型困难和氯离子超标导致的耐久性问题。
优选的，所述改性赤泥的制备工艺为：将赤泥进行酸洗、过滤，并与碱渣按质量比1:2-3进行混合制备而得。优选的,所述酸洗采用盐酸、硫酸、磷酸的至少一种。本发明采用氯氧镁水泥作为胶凝材料，水处理污泥中的氯离子提高浆料液相氯离子浓度，使氯氧镁水泥生成更多5·1·8相，提高建筑材料力学性能，弥补污泥添加造成的力学性能损失；并且，本发明添加改性赤泥，利用酸洗溶出更多Ca、Fe、Si、Al等活性成分，增加活性位点，并添加碱渣进行激发，改性赤泥的添加可参与氯氧镁水泥水化过程，Ca、Fe、Si、Al等活性离子可嵌入水化产物，部分取代Mg离子，可大幅提高建筑材料的耐水性，并同样提高力学性能。
优选的,所述氯氧镁水泥由氧化镁和氯化镁按质量比150-200:100-120组成。
优选的，氧化镁由菱镁矿经煅烧、粉磨而得。更有选的，所述煅烧温度为900-1100℃。
氯氧镁水泥由氯化镁和氧化镁组成，具有凝结速度快，与填料适应性强。
优选的，所述细骨料为河砂、石英砂、机制砂的至少一种。填料可在建筑材料中形成骨架结构，并可以减少水泥用量，降低收缩率。
优选的，所述分散剂为萘系减水剂、脂肪族系减水剂、聚羧酸系减水剂的至少一种。分散剂可打破原料絮凝结构，提高原料分散效果，提高浆料流动性，降低体系用水量，提高建筑材料密实度。
优选的，所述成型采用模具成型。
优选的，所述养护采用标准养护或蒸压养护。其中，蒸压养护可促进胶凝材料水化，提高成型试件的力学强度发展速度，缩短养护时间，但成本相对较高。
本发明所述建筑材料用途广泛，可作为步道砖、路缘石、砌块、墙板或瓦块进行使用。
本发明具有以下有益效果：
1）本发明可对陆上天然气开采水处理产生的污泥进行固化，避免污水排放和污泥堆存，降低环境污染；
2）本发明采用氯氧镁水泥作为胶凝材料，克服水处理污泥含盐量高等使用困难，提高原料适应性；
3）本发明添加改性赤泥作为辅助胶凝材料，对水处理污泥利用进行增效，提高建材制品耐水性和力学性能，并对工业固废进行价值回收；
4）本发明制备得到的建筑材料浆料流动性好，固化快，便于成型与模具周转，生产效率高；
5）本发明建筑材料制备工艺简单，用途广泛，具有良好的经济效益和环境效益。
具体实施方式
为表征本发明技术效果，依据本发明制备方法制备建筑材料，并对建筑材料性能进行检测，为表征其耐水效果，将成型试件进行标准养护和28d水中养护进行对照试验。
试验过程中建筑材料的方法，包括如下步骤：1）将陆上天然气开采水进行收集，经粗滤、絮凝得水处理污泥和一次水，2）将一次水进行氧化、蒸发浓缩，收集蒸汽进行冷却得冷凝水，3）按质量份将氯氧镁水泥、改性赤泥、水处理污泥、细骨料、分散剂、冷凝水混合均匀，成型养护，得建筑材料；改性赤泥的制备工艺为：将赤泥进行酸洗、过滤，并与碱渣按质量比1:2进行混合制备而得。
实施例1
建筑材料配比：氧化镁180份、氯化镁110份、改性赤泥60份、水处理污泥80份、细骨料950份、萘系减水剂12份、冷凝水180份。
经检测，浆料流动度270mm，终凝时间15min，28d标准养护抗压强度34.6MPa，28d标准养护抗折强度7.6MPa，28d水中养护抗压强度32.5MPa，28d水中养护抗折强度6.9MPa。
实施例2
建筑材料配比：氧化镁200份、氯化镁100份、改性赤泥70份、水处理污泥90份、细骨料900份、萘系减水剂13份、冷凝水185份。
经检测，浆料流动度290mm，终凝时间16min，28d标准养护抗压强度38.5MPa，28d标准养护抗折强度7.9MPa，28d水中养护抗压强度35.3MPa，28d水中养护抗折强度7.4MPa。
对比例1
建筑材料配比：PO42.5水泥300份、改性赤泥70份、水处理污泥90份、细骨料900份、萘系减水剂13份、冷凝水185份。
经检测，浆料几乎无流动性，成型过程需要震动成型，试件养护28d时发生开裂，无法进行有效强度检测。
对比例2
建筑材料配比：氧化镁200份、氯化镁100份、粉煤灰70份、水处理污泥90份、细骨料900份、萘系减水剂13份、冷凝水185份。
经检测，浆料流动度210mm，终凝时间23min，28d标准养护抗压强度21.5MPa，28d标准养护抗折强度3.4MPa，28d水中养护抗压强度11.7MPa，28d水中养护抗折强度2.2MPa。
对比例3
建筑材料配比：氧化镁200份、氯化镁100份、赤泥70份、水处理污泥90份、细骨料900份、萘系减水剂13份、冷凝水185份。
经检测，浆料流动度180mm，终凝时间19min，28d标准养护抗压强度18.6MPa，28d标准养护抗折强度2.8MPa，28d水中养护抗压强度10.1MPa，28d水中养护抗折强度1.9MPa。
最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。
Claims (10)
1.利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，其特征在于,包括如下步骤：
1）将陆上天然气开采水进行收集，经粗滤、絮凝得水处理污泥和一次水，
2）将一次水进行氧化、蒸发浓缩，收集蒸汽进行冷却得冷凝水，
3）按质量份将氯氧镁水泥280-300份、改性赤泥50-80份、水处理污泥80-100份、细骨料800-1000份、分散剂10-15份、冷凝水160-200份混合均匀，成型养护，得建筑材料；
所述改性赤泥的制备工艺为：将赤泥进行酸洗、过滤，并与碱渣按质量比1:2-3进行混合制备而得。
2.根据权利要求1所述的利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，其特征在于,步骤3）所述氯氧镁水泥由氧化镁和氯化镁按质量比150-200:100-120组成。
3.根据权利要求2所述的利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，其特征在于,氧化镁由菱镁矿经煅烧、粉磨而得。
4.根据权利要求3所述的利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，其特征在于,所述煅烧温度为900-1100℃。
5.根据权利要求1所述的利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，其特征在于, 步骤3）所述细骨料为河砂、石英砂、机制砂的至少一种。
6.根据权利要求1所述的利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，其特征在于,步骤3）所述分散剂为萘系减水剂、脂肪族系减水剂、聚羧酸系减水剂的至少一种。
7.根据权利要求1所述的利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，其特征在于,步骤3）所述成型采用模具成型。
8.根据权利要求1所述的利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，其特征在于,步骤3）所述养护采用标准养护或蒸压养护。
9.根据权利要求1所述的利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，其特征在于,所述酸洗采用盐酸、硫酸、磷酸的至少一种。
10.根据权利要求1所述的利用陆上天然气开采水处理污泥生产建筑材料的方法，其特征在于,所述建筑材料为步道砖、路缘石、砌块、墙板或瓦块。
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