申请日2005.03.14
公开(公告)日2005.09.21
IPC分类号C04B18/30; B09B3/00; C02F11/00
摘要
本发明涉及的是污泥固化处理骨架构建法，通过在含固率极少的污泥中添加粘粒含量较高的废弃淤泥，并添加一定比例的固化材料，通过水化反应产生的水化物对粘粒的胶结作用在污泥中构建骨架，所述的在污泥中按一定比例加入固化材料、淤泥，均匀混合而成，按重量百分比：污泥50～70%;固化材料10～20%;淤泥20～30%。本发明的优点处理成本大幅降低;实现以废治废的目标，减少大量疏浚淤泥带来的环境问题;能够进行资源化利用，如作为填埋场的盖层或填方材料。
权利要求书
1、污泥固化处理骨架构建法，其特征是通过在含固率极少的污泥 中添 加粘粒含量较高的废弃淤泥，并添加一定比例的固化材料，通过水化反应产 生的水化物对粘粒的胶结作用在污泥中构建骨架，所述的在污泥中按一定比 例加入固化材料、淤泥，均匀混合而成，按重量百分比：
污泥 50～70%
固化材料 10～20%
淤泥 20～30%。
说明书
污泥固化处理骨架构建法
技术领域
本发明涉及的是一种对污泥进行固化处理的新方法——污泥固化处理骨 架构建法，属于土建工程材料技术领域。
背景技术
目前污泥的处置主要以转为农用、焚烧处理和填埋场填埋为主。堆肥转 为农用由于未经处理污泥的卫生学指标、重金属指标难以满足农用的标准。 焚烧处理投资及运行费用较大。将污泥送往卫生填埋场进行填埋处置，由于 污泥的含水率高、力学性质差，未经处理的污泥直接进入填埋场往往会引起 滑坡等填埋场的工程灾害。传统的固化处理技术因为固化材料用量大、成本 高而难以得到大规模的推广应用。另一方面，许多的水利工程和土木工程如 海洋、湖泊、河流的疏浚或城市地铁建设、基坑开挖等工程中会产生大量的 淤泥，通常采取抛泥处置。这种处置方法不仅会污染抛泥点周围的环境，同 时也会占用大量的农田或渔塘。本发明根据环境保护与可持续发展的需要， 将重污染的污泥添加废弃的淤泥构建骨架，并通过固化处理手段使得处理后 的污泥可以满足填埋处置的要求或转化为再生资源进行利用。
发明内容
本发明的目的为解决工程中产生的大量污泥的处置以及资源化利用而 提出的一种污泥固化处理的骨架构建法，处理后的污泥能够满足填埋处置或 资源化利用的要求。本发明的技术方案：通过在含固率极少的污泥中添加粘 粒含量较高的废弃淤泥，并添加一定比例的固化材料，通过水化反应产生的 水化物对粘粒的胶结作用在污泥中构建骨架，同时利用水化物对污染物的稳 定和封闭作用，减少污泥对环境的危害，所述的在污泥中按一定比例加入固 化材料(由水泥、粉煤灰、石膏组成)、淤泥，均匀混合而成，按重量百分 比：
污泥 50～70%
固化材料 10～20%
淤泥 20～30%。
本发明的优点和效果在于：(1)处理成本大幅降低：较传统的固化处理 措施本方法由于增加了污泥中的骨架成份，可以大大减少固化材料用量，从 而降低处理的成本;(2)实现以废治废的目标：本发明所添加的骨架成份为 疏浚产生的废弃淤泥，在解决大量产生的污泥的同时也可以减少大量疏浚淤 泥带来的环境问题;(3)污泥处理后的出路多元化：本方法可以根据实际需 要，通过优化材料添加量使得污泥处理后既可以进行填埋处置，也能够进行 资源化利用，如作为填埋场的盖层或填方材料;
具体实施方式
实施例1：
本发明各组分按以下重量百分比混合均匀而成：
污泥 63.5%
水泥 15.0%
淤泥 21.5%
按照本配比，在每吨污泥中加入236.2kg固化材料，338.6kg的淤泥，固化污 泥7天无侧限抗压强度可以达到50kPa，固化淤泥的透水系数小于10-7cm/s，
能够满足污泥进行填埋处置或者作为填埋场覆土的需要。较之不采用骨 架构建的方法，达到相同固化效果可以节省近10倍的费用。
实施例2：
本发明各组分按以下重量百分比混合均匀而成：
污泥 55.1%
水泥 13.1%
粉煤灰 2.3%
淤泥 29.5%
利用本配比，在每吨污泥中加入279.5kg固化材料(水泥和粉煤灰)， 535.4kg的淤泥，固化污泥7天无侧限抗压强度可以达到100kPa。能够满足 作为一般工程填土的要求，较之不采用骨架构建的方法，达到相同固化效果 可以节省近12倍的费用。
实施例3：
本发明各组分按以下重量百分比混合均匀而成：
污泥 57.5%
水泥 11.1%
石膏 2.7%
粉煤灰 2.2%
淤泥 26.5%
利用本配比，在每吨污泥中加入278.3kg固化材料(水泥、粉煤灰和石 膏)，460.8kg的淤泥，固化污泥7天无侧限抗压强度可以达到85kPa。能够 满足作为一般工程填土的要求，较之不采用骨架构建的方法，达到相同固化 效果可以节省近14倍的费用。
骨架构建的原理说明：由于污泥中的主要固体成份以有机物、生物残体 为主，而无机固体颗粒成分非常少，固化处理后所形成的强度主要是依靠水 化反应形成的水化产物，而污泥自身对强度的贡献很少，这样就需要消耗大 量的固化材料才能获得一定的强度。通过在污泥中掺入一定量的淤泥，通过 淤泥与固化材料反应形成固化产物的骨架，并且在水化反应时吸收固定污泥 中的水分，在骨架内包裹污泥的有机物颗粒。通过骨架构架达到提高固化体 强度，封闭污染物质的效果，降低了固化处理的成本。固化材料与骨架的主 要构成部分——淤泥之间的固化反应方程式如(1)-(7)：
水解反应式(1)～(4)：
2(3CaO・SiO2)+6H2O→3CaO・2SiO2・3H2O+3Ca(OH)2 (1)
2(2CaO・SiO2)+4H2O→3CaO・2SiO2・3H2O+Ca(OH)2 (2)
3CaO・Al2O3+6H2O→3CaO・Al2O3・6H2O (3)
4CaO・Al2O3Fe2O3+2Ca(OH)2+10H2O→3CaO・Al2O3・6H2O+3CaO・Fe2O3・6H2O (4)
水化反应(5)～(7)：
SiO2+Ca(OH)2+nH2O→3CaO・SiO2・(n+1)H2O (5)
Al2O3+Ca(OH)2+nH2O→CaO・Al2O3・(n+1)H2O (6)
3CaSO4+3CaO・Al2O3+32H2O→CaO・Al2O3・3CaSO4・32H2O (7)
反应原理说明：水解反应中会生成很多的Ca(OH)2(如式1，2所示)，固化 材料中的SiO2与Ca(OH)2发生式(5)的反应，生成水化硅酸钙晶体，产生 土粒间的胶结作用，也就是通常所说的火山灰反应，可以显著促进强度增长。 固化材料中的CaSO4反应生成的CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O称为钙矾石，具 有32个结晶水，在其形成过程中固相体积将增长120%左右，可以起到填充 孔隙和减小孔径的作用，对固化的强度有很大贡献。
