一種汙泥脫水濃縮及固結的處理方法
2023-07-20 08:27:46 1
一種汙泥脫水濃縮及固結的處理方法
【專利摘要】本發明涉及一種對城市水域及汙水處理廠淤泥環保高效的脫水固結的方法，屬於淤泥脫水工藝【技術領域】。該技術是在待處理的淤泥中加入一定量的石灰乳，加入量一般在0.1～1wt％，再經過高速攪拌器加入矽酸鈉和硫酸混合所得的液體，加入量為0.01～0.5wt％，攪拌約2-10分鐘後，鼓入空氣或者二氧化碳將pH值降至7.5～8.5，將泥汁放入沉降池或氣浮池分離。通過一系列的吸水、水解、水化反應，形成不可逆轉的凝結硬化殼，使淤泥顆粒具備一定的水穩定性和強度穩定性。再加入水泥，石灰，粉煤灰的混合物，加入量一般在5～10wt％，使得淤泥內部變得緻密，待硬化後淤泥便具備了一定的結構強度。通過兩步處理的固化材料吸水作用可有效降低淤泥的含水率，從而起到一定的「減汙」和「強化固化」作用。
【專利說明】一種汙泥脫水濃縮及固結的處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對城市水域及汙水處理廠淤泥環保高效的脫水固結的方法，屬於淤泥脫水工藝【技術領域】。
【背景技術】
[0002]目前國內處置疏浚淤泥的主要方法是就近棄土，即徵用一塊土地來堆放淤泥或將航道土方挖出拋在暫時不通航的河道或低洼地區。疏浚淤泥拋填形成的土地非常軟弱，難以開發利用，因此造成大量土地資源的浪費。另一方面，疏浚淤泥大多含有重金屬、有機質等汙染物，就近拋填必然會對周圍環境造成二次汙染，並涉及拆遷和農業、漁業賠償等問題，給工程帶來了很大的難度。而海洋疏浚泥一般廢棄在海洋主管部門劃定的近海傾倒區內，這種傾倒行為必然嚴重影響海洋資源的有效利用並對海洋環境造成不可彌補的破壞。目前，疏浚泥的廢棄對環境的影響越來越引起各方面的重視，是我國大江大河治理和海洋工程發展的制約性因素。
[0003]目前國外發達國家處置疏浚淤泥的先進做法是將淤泥適當處理(如排水固結、化學固化等)，將其變成可利用的土木工程材料，這樣不僅可以節約土地資源，減少環境汙染，而且可以緩解我國土木工程材料日益短缺的問題，這對社會可持續發展具有重大的意義。
[0004]化學固化法處理後的淤泥具有強度可控、施工簡便迅速等優點，適合大批量淤泥的固化處理。用固化技術處理廢棄淤泥使其變為再生資源在國外已得到廣泛的應用，技術已比較成熟。這一方法已在日本、荷蘭、新加坡有較為廣泛的使用。日本東京設有多處廢棄土處理中心，將廢棄淤泥通過固化處理後代替砂料等土石方材料進行出售，國內一些研究機構也正對國內疏浚泥的處置問題進行研究和應用。但目前固化材料中，水泥、石灰、石膏、粉煤灰等是主要組成材料，由於淤泥的孔隙比大，含水率高，所需添加的固化材料的量比較大。固化材料用量佔淤泥量的30~40wt %，再加上攪拌、運輸等費用，固化土的處理費用比較高。因此，應用淤泥化學固化技術的關鍵問題是合理、經濟有效的固化劑配方，由於淤泥成分的複雜性和多樣性，固化處理效果在很大程度上受到淤泥性質、固化材料的特性以及添加量的影響，因此優良的固化劑的配方及適應性能有效提高淤泥處理效率。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種對城市水域及汙水處理廠淤泥環保高效的脫水固結的方法，屬於淤泥脫水工藝【技術領域】。該技術是對淤泥進行預處理，然後添加固化材料，通過攪拌混合、養護，使淤泥、水、固化材料之間發生一系列的水解和水化反應，使得鬆軟無強度的淤泥變成具備一定力學性能的固化土。
[0006]本發明對城市水域及汙水處理廠淤泥環保高效的脫水固結的方法是:
[0007]在待處理的淤泥中加入一定量的石灰乳，加入量一般在0.1~Iwt %，再經過高速攪拌器加入矽酸鈉和硫酸混合所得的液體，加入量為0.01~0.5wt%,攪拌約2-10分鐘後，鼓入空氣或者二氧化碳將 PH值降至7.5~8.5，將泥汁放入沉降池或氣浮池分離。通過一系列的吸水、水解、水化反應，在淤泥顆粒表面產生膠凝物質(水化矽酸鈣、水化鋁酸鈣等)，形成不可逆轉的凝結硬化殼，使淤泥顆粒具備一定的水穩定性和強度穩定性。經過預處理的淤泥，再加入水泥，石灰，粉煤灰的混合物，加入量一般在5~10wt%，具有膠凝性質的水化產物在淤泥顆粒之間形成了網狀結構，即構成了淤泥的骨架，結晶類的水化產物則填充網狀結構的孔隙，使得淤泥內部變得緻密，待硬化後淤泥便具備了一定的結構強度。通過兩部處理的固化材料吸水作用可有效降低淤泥的含水率，另外，包裹著淤泥顆粒的凝結硬化殼可有效降低其中汙染物質的活性，從而起到一定的「減汙」和「強化固化」作用。
[0008]其中所述的矽酸鈉和硫酸混合液具體製備方法為:將濃度為5~15wt%的矽酸鈉，加入50~500ppm的二氧化矽粉末，用做凝結核心，在常見的高速攪拌裝置下劇烈攪拌，保持攪拌過程中液體的雷諾數大於6000，即出現紊流態，然後用10~30wt%重量百分比濃度的稀硫酸酸化至溶液PH為9~11，同時用在線粘度計測定該混合液的即時粘度，使該混合液的即時粘度小於50mpa.S，即製備成聚矽酸微凝膠；該聚矽酸凝膠由於加入了二氧化矽粉末作為凝結核心，配合劇烈的攪拌速度，從而控制了溶液的膠凝情況，製備出的聚矽酸凝膠具有良好的流動性，隨後該聚矽酸凝膠既可以加入至淤泥中。
[0009]該方法處理後的淤泥具有強度可控、施工簡便迅速等優點，適合大批量淤泥的固化處理。該方法採用水泥、石灰、石膏、粉煤灰等為主要組成材料。由於淤泥的孔隙比小，含水率低，所需添加的固化材料的量比較小，固化材料用量佔淤泥量的5~10wt%，再加上攪拌、運輸等費用降低，因而綜合固化土的處理費用比較低。
【具體實施方式】
[0010]實施例1:
[0011]改性聚矽酸微凝膠絮凝劑按以下方法製備:
[0012]在高速攪拌條件下，將二氧化矽濃度為5wt％的矽酸鈉400kg，加入IOOppm的二氧化矽粉末，在筒式攪拌裝置中劇烈攪拌，保持攪拌過程中液體的雷諾數為10000，然後用20wt%重量百分比濃度的稀硫酸酸化至溶液pH為10，同時用在線粘度計測定該混合液的即時粘度為20mpa.S，即制 備成聚矽酸微凝膠。
[0013]在待處理的淤泥中加入一定量的石灰乳，加入量一般在0.5wt%，再經過高速攪拌器加入矽酸鈉和硫酸混合所得的液體，加入量為0.2wt%，攪拌約10分鐘後，鼓入空氣或者二氧化碳將PH值降至8.5，將泥汁放入沉降池或氣浮池分離。經過預處理的淤泥，再加入水泥，石灰，粉煤灰的混合物，加入量一般在10wt%，攪拌約10分鐘後淤泥即可排出進行固化。由於事先進行預處理，排出的水分較多，達到良好的提高淤泥濃度的效果。淤泥固化時間縮短5倍以上，且淤泥固化材料加入量大大減少，固化淤泥強度高，佔地面積小。
[0014]該方法有效的減少了淤泥佔地面積，避免造成大量土地資源的浪費。減少了對周圍環境造成二次汙染。且獲得的固化淤泥變成可利用的土木工程材料，緩解我國土木工程材料日益短缺的問題，這對社會可持續發展具有重大的意義。
【權利要求】
1.一種對城市水域及汙水處理廠淤泥進行脫水固結的方法，其特徵在於:通過加入石灰和矽基絮凝劑的脫水預處理和加入水泥，石灰，粉煤灰的混合物的強化固化進行兩步處理，利用固化材料的吸水作用降低淤泥的含水率。
2.根據權利要求1所述的對城市水域及汙水處理廠淤泥的脫水固結方法，其特徵在於:在待處理的淤泥中加入一定量的石灰乳，加入量一般在0.1~lwt%，再經過高速攪拌器加入矽酸鈉和硫酸混合所得的液體，加入量為0.01~0.5wt %，攪拌約2~10分鐘後，鼓入空氣或者二氧化碳將PH值降至7.5~8.5，將泥汁放入沉降池或氣浮池分離；通過一系列的吸水、水解、水化反應，形成不可逆轉的凝結硬化殼，使淤泥顆粒具備一定的水穩定性和強度穩定性；再加入水泥，石灰，粉煤灰的混合物，加入量一般在5~10wt%，使得淤泥內部變得緻密，待硬化後淤泥便具備了一定的結構強度。
3.根據權利要求2所述的對城市水域及汙水處理廠淤泥的脫水固結方法，其特徵在於:聚娃酸微凝膠絮凝劑的製備過程中，二氧化娃濃度為5~15wt%,加入50~500ppm的二氧化矽粉末，將上述矽酸鈉溶液進行劇烈攪拌，液體的雷諾數保持大於6000 ;然後用10~30wt%濃度的稀硫酸酸化至溶液pH為9~11。
4.根據權利要求2所述的對城市水域及汙水處理廠淤泥的脫水固結方法，其特徵在於:矽酸鈉溶液與硫酸的混合物， 需用在線粘度計測定混合液的即時粘度，使該混合液的即時粘度小於50mpa.S。
【文檔編號】C02F11/14GK103641290SQ201310681740
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】鄭春明, 孫曉紅, 陳佩佩, 朵志福, 鮑守民, 張曹進 申請人:天津工業大學