一種汙泥固化劑以及應用的製作方法
2023-05-13 15:07:06
專利名稱：一種汙泥固化劑以及應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及汙泥的化學固化劑，尤其是涉及用於市政汙水汙泥和 河道汙泥的固化填埋和後續處置的應用和方法。 技術背景隨著城市汙水處理廠的大量建設，汙水處理量和汙泥產量都不斷 增長。汙泥中含有大量的微生物、病原體、重金屬以及有機汙染物，含水量一般在80%以上，如果處置不當，會造成嚴重的二次汙染。目 前汙泥的處理方式主要是農用、焚燒和填埋，還有很大量的汙泥沒有 經過任何處理，隨意丟棄。由於汙泥的含水率高，土力學性能差，汙 染物含量高，現在的處理方式往往存在環境汙染、處理成本過高，同 時也容易引起填埋場工程地質災害。汙泥能否填埋取決於汙泥或者汙泥與其它添加劑形成的混合體的 巖土力學性能，汙泥填埋時，要求十字板抗剪強度》25kPa，無側限 抗壓強度^50kPa。汙泥經過常規脫水後，含水率在80%以上，字板 抗剪強度〈10kPa，不能滿足填埋的最低要求。為此，需要提高汙泥的力學性質，降低含水率。傳統的方式是添 加水泥和石灰等固化劑，也使用礦化垃圾作為添加混合料，這些方式 需要添加大量的材料，添加量超過30%，增加了垃圾量，如果再遇水， 還可能逆轉變成汙泥。採用添加化學藥劑的方式固化汙泥，添加量可以控制在10%以內， 一般養護時間在1 6天，即可達到填埋要求的強度和含水率。發明內容本發明所要解決的一個技術問題是彌補現有技術的缺陷，提出一 種新的汙泥固化劑，此固化劑特別適用於市政汙水處理廠汙泥以及河道汙泥的固化。此固化劑能夠使含水量在85%以內的汙泥在短時間內 固化，具有相當的強度，達到填埋場填埋的土力學性能要求。此固化 劑材料易得，價低，通過固化後的汙泥浸水後不會逆轉，對重金屬和 有毒物質有很好的包裹作用。本發明採用的固化劑原料、配比和技術方案如下 一種汙泥固化劑，其特徵在於包括如下重量份數的組成硫鋁酸鹽水泥30 60% 石膏 20 40% 石灰 8 20% 促凝劑 1 5%本發明屬於一種新型的汙泥固化處置技術，上述原料按照此比例 混合後，形成一種高水速凝材料，含水量達到90% (體積比)，依然 能夠凝固，並具有很高的早期強度。固化混合料加入含水量較高的汙 泥中，固化劑水化過程將會吸收汙泥中的大量水分，降低汙泥體重的 含水量。硫鋁酸鹽水泥的主要組成部分為硫鋁酸鈣，和石膏、石灰水 化後生成的Ca(OH)2以及CaS04在促凝劑的作用下迅速發生反應， 使大量的自由水轉變為鈣礬石的結構水，使得添加固化劑的汙泥迅速稠化而膠凝。早期主要生成鈣礬石，後期以鈣礬石、Ca(OH)2和氫氧 化鋁凝膠以及水化矽酸鈣(C-S-H)凝膠為主。 一般的反應式如下 3CaO 3A1203 CaS04+2CaS04+38H20—3CaO A1203 3CaS04 32H20+4Al(OH)33CaO 3A1203 3A120 3 CaS04+2CaS04+18H20—3CaO A1203 3CaS04 12H20+4Al(OH)33Ca(OH)2+3CaS04+Al( OH)3+20H2O—3CaO A1203 3CaS04 32H202CaO Si02+nH20 —C-S-H+Ca(OH)2硫鋁酸鈣水化時在石膏存在的情況下，鈣礬石的形成大大加快， 而且產生的鈣礬石呈細長晶體，這種針狀晶體相互交叉，有較大的接 觸面，起到了很好的骨架作用。同時生成氫氧化鋁凝膠，這種凝膠填 充在相互交叉的鈣礬石晶體之間，對強度起到十分重要的作用。以上原料為市售工業級原料，硫鋁酸鹽水泥一般選用快硬型硫鋁 酸鹽水泥，石膏為硬石膏，石灰為生石灰，以上原料粒徑一般小於 150um。促凝劑可以選用硫鋁酸鹽促凝劑。也可以選用含鋰的鹽，比 如碳酸鋰、氫氧化鋰等，亦可以選用膨潤土，或者含鋰鹽和膨潤土混 合使用。以上原料現場按照比例加入汙泥攪拌設備，然後攪拌10分鐘左 右，使得汙泥和添加的固化劑充分混合。固化劑添加量根據汙泥的含 水量、養護時間、環境溫度等情況調整， 一般的添加量為汙泥的8% 以上。養護3天左右，無側限抗壓強度超過50kPa，滿足填埋場汙泥 填埋的基本土力學強度要求。養護1周左右，含水率降低到60%以下。本發明採用的固化劑在水化時需要大量的水分，即使是水分含量 達到90%，也能夠快速凝結，對含水量高的汙泥具有明顯的固化，提 高強度的效果。汙泥固化後，對重金屬離子具有很好的包裹作用，汙 泥中的有害重金屬濃度減少。採用高水速凝汙泥固化劑，在添加量達到一定程度後，汙泥固化 後的強度將會達到一般水泥的強度，可以用作一般的建築材料，比如 市政用磚等。具體實施採用含水量為85%左右的汙泥10公斤，添加硫鋁酸鹽水泥400g， 硬石膏粉296g，生石灰粉96g，碳酸鋰8g，人工攪拌10分鐘，將攪 拌後的固化汙泥裝入模具，兩天後測量其強度，固化養護第3天，無 側限抗壓強度達到55kPa，第5天強度達到67kPa。
權利要求
1、一種汙泥固化劑，其特徵在於包括以下組分的原料，各組分原料的質量比為硫鋁酸鹽水泥30～60％，石膏20～40％，石灰8～20％，促凝劑1～5％。
2、 根據權利要求1所述的汙泥固化劑，其特徵在於硫鋁酸鹽 水泥為快硬型硫鋁酸鹽水泥，石膏為硬石膏，石灰為生石灰，促凝劑 為硫鋁酸鹽水泥促凝劑，也可以使用鋰鹽，碳酸鋰或者氫氧化鋰以及 膨潤土 ，也可以使用鋰鹽和膨潤土的混合物。
3、 根據權利1要求的固化劑，原料的粒徑要求小於150um。
4、 根據權利要求1或2所述的汙泥固化劑，其特徵在於固化 劑的添加量根據汙泥的養護時間和要求達到的強度要求進行調整。為 滿足填埋要求，養護時間為3天左右的固化劑添加量為汙泥質量的 8%。要求更高的強度，則需要添加更多份量的固化劑。
5、 根據權利要求3所述的汙泥固化劑，其特徵在於加入汙泥 中混合攪拌，攪拌時間為不少於8分鐘。
6、 權利1和2要求的汙泥固化劑，用於處理市政汙水處理廠排 水汙泥和河道汙泥的應用。
7、 權利1和2要求的汙泥固化劑，用於處理市政汙水處理廠排 水汙泥或者河道汙泥，滿足填埋要求或者其他的建築材料。
全文摘要
本發明公開了一種用於市政汙水處理廠排水汙泥和河道汙泥的固化劑以及應用，涉及一種用於汙泥固化的配方和原料，進一步給出其應用和方法。固化劑由硫鋁酸鹽水泥、石膏、石灰以及促凝濟按照一定比例混合，然後和汙泥攪拌，使得汙泥能夠達到填埋或者其他建築材料要求的土力學性能。汙泥固化劑包括以下組分的原料，各組分原料的質量比為硫鋁酸鹽水泥30～60％，石膏20～40％，石灰8～20％，促凝劑1～5％。汙泥添加固化劑攪拌固化後，養護1～6天的時間，即可達到填埋要求的強度和含水量。汙泥固化後，有毒重金屬離子被包裹，使得汙泥的汙染降低。被固化的汙泥沒有原始汙泥的惡臭，減少了作業時對操作人員的危害。
文檔編號C02F11/00GK101265070SQ20081003618
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月17日 優先權日2008年4月17日
發明者康 高 申請人:康 高