申请日2018.03.21
公开(公告)日2018.07.31
IPC分类号C02F11/00; C04B28/02
摘要
本发明公开了一种污泥固化剂，包括氧化镁、石灰和锅炉灰，所述氧化镁、石灰和锅炉灰的质量比为4:1:45～9:1:90。本发明还公开了所述的新型固化剂在固化污泥中的应用。本发明的固化剂能够使铅、锌、镍含量超标的污泥在短时间内实现固化，固化剂中锅炉灰的含量达90%，固化后的污泥土具有良好的抗浸出性、抗冻融性、抗干湿性、及高力学强度特性，且处理费用低、施工方便、固化剂来源丰富、环境友好，实现了锅炉灰的资源化再利用。
权利要求书
1.一种污泥固化剂，其特征在于，包括氧化镁、石灰和锅炉灰，所述氧化镁、石灰和锅炉灰的质量比为4:1:45～9:1:90。
2.根据权利要求1所述的一种污泥固化剂，其特征在于，所述氧化镁为活性氧化镁。
3.根据权利要求1所述的一种污泥固化剂，其特征在于，所述石灰为高活性石灰。
4.根据权利要求1所述的一种污泥固化剂，其特征在于，所述锅炉灰为粒化高炉矿渣。
5.权利要求1-4任意一项所述的污泥 固化剂在固化污泥中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述污泥含铅、锌、镍中的任意一种或多种重金属。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将污泥进行排水，使污泥含水质量不大于40%;
(2)将固化剂和步骤(1)得到的污泥进行搅拌固化;
(3)将步骤(2)固化后的污泥进行养护。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，步骤(2)中所述固化剂占所述污泥干重的质量百分比为15%～20%。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，步骤(2)中所述搅拌固化的温度为15～30℃，拌和固化的时间为1～2h。
说明书
一种污泥固化剂及其应用
技术领域
本发明涉及含重金属土壤修复，具体涉及一种污泥固化剂及其应用。
背景技术
污泥是水处理过程中产生的沉淀物和漂浮物，随着人口的增长及工业化的推进，出现了大量需要整治的污泥，在我国每年排放的干污泥超过600万吨，其中含有大量的铅、铜、锌、镍等重金属以及病原微生物，如不经过处理，将对土壤、地下水造成污染，危害人类的健康。在上述背景下，很多相关处置技术得到应用和发展，其中固化/稳定化(S/S)技术是一种高效、低成本的污泥处置技术，并且能使固化体成为填土材料实现再利用，该技术在欧美发达国家已被广泛使用，在我国也得到了一些应用，但研究与发展还相当滞后。
目前，市场上的污泥固化剂对这种污泥进行固化时效果都不理想，并且存在成本过高，耐久性差的问题。传统的固化稳定化技术越来越多的被用于污泥处置中，传统固化剂以水泥和石灰为主，然而传统的固化剂在生产过程中会释放大量二氧化碳气体，且传统的水泥、石灰固化剂对含铅、锌、镍污泥的处置效果并不理想。因此需要寻找经济环保高效的新型固化剂。
发明内容
发明目的：为了解决现有污泥固化剂生产过程中会产生二氧化碳气体且处理效果不理想的问题，本发明提供了一种污泥固化剂，本发明进一步地提供了所述污泥固化剂在污泥固化中的应用。
技术方案：本发明所述一种污泥固化剂，包括氧化镁、石灰和锅炉灰，所述氧化镁、石灰和锅炉灰的质量比为4:1:45～9:1:90。
其中，所述氧化镁为活性氧化镁，与普通氧化镁的区别在于菱镁矿石煅烧温度为400～600℃，内部结构疏松，晶体间空隙大。
其中，所述石灰为高活性石灰，与普通生石灰的区别在于高活性石灰是一种性能活泼、反应能力强，在炼钢造渣(或其它工业)过程中熔解速度快、含硫量低的优质软烧石灰。它具有体积密度小(1.5～1.7g/cm3)、气孔率高(50%左右)、比表面积大(1.5～2.0m2/g)、氧化钙的矿物结晶小(一般为1～3μm)、氧化钙含量在90%以上、SiO2+Fe2O3+Al2O3含量小于2%，残余CO2含量一般不超过2%。
其中，所述锅炉灰为粒化高炉矿渣(GGBS)。
将氧化镁、石灰和锅炉渣按质量比充分混合均匀，即得污泥固化剂。
所述固化剂中，单独使用锅炉灰并没有很好的效果，而与活性氧化镁、生石灰相互作用下能够被激发，其作为激发剂的原理在于，MgO与水反应，生成MgOH，可以提高固化土的pH值，促进H2SiO4的溶解。MgO与GGBS发生反应可以生成水合硅酸钙C-S-H和Mg6Al2CO3g(OH)16·4H2O，这两种水化产物可以进一步提高固化土的强度。
本发明进一步的目的是提供所述污泥固化剂在固化污泥中的应用。
所述污泥含铅、锌、镍中的任意一种或多种重金属。
固化污泥的步骤如下：
(1)将污泥进行排水，使污泥含水质量不大于40%;
(2)将固化剂和步骤(1)得到的污泥进行搅拌固化;
(3)将步骤(2)固化后的污泥进行养护。
步骤(1)中排水的方法可以是烘干或使用渗沥液处理设施进行处理。
步骤(2)中所述固化剂占所述污泥干重的质量百分比为15%～20%;所述拌和固化的温度为15～30℃，拌和固化的时间为1～2h，搅拌的目的是为了使固化剂和污泥充分混合，更好地使污泥固化。
步骤(3)中所述养护条件温度为20±3℃，相对湿度90%～95%，养护时间为≥7d。
有益效果：(1)本发明提供了一种固化剂，能够使铅、锌、镍含量超标的污泥在短时间内实现固化，固化剂中锅炉灰的含量达90%，固化剂固化养护28天后的含铅、锌、镍污泥的强度≥100kPa，铅、锌离子浸出量降低95%，镍离子浸出量降低97%;固化后的污泥土具有良好的抗浸出性、抗冻融性、抗干湿性、及高力学强度特性，且处理费用低、施工方便、固化剂来源丰富、环境友好，实现了锅炉灰的再利用;(2)锅炉灰(GGBS)作为工业副产品，是一种绿色低碳可持续发展材料，具有来源广、价格低的特点，使用GGBS代替传统固化剂中的水泥，具有经济和环保两方面的价值，因此启用新型氧化镁基固化剂并优化其配比，并将该固化剂应用于含铅、锌、镍污泥的处理，给新型固化剂的工程应用提供了参考作用。
