專利名稱：一種污泥固化劑以及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污泥的化學(xué)固化劑，尤其是涉及用于市政污水污泥和 河道污泥的固化填埋和后續(xù)處置的應(yīng)用和方法。 技術(shù)背景隨著城市污水處理廠的大量建設(shè)，污水處理量和污泥產(chǎn)量都不斷 增長。污泥中含有大量的微生物、病原體、重金屬以及有機污染物，含水量一般在80%以上，如果處置不當(dāng)，會造成嚴(yán)重的二次污染。目 前污泥的處理方式主要是農(nóng)用、焚燒和填埋，還有很大量的污泥沒有 經(jīng)過任何處理，隨意丟棄。由于污泥的含水率高，土力學(xué)性能差，污 染物含量高，現(xiàn)在的處理方式往往存在環(huán)境污染、處理成本過高，同 時也容易引起填埋場工程地質(zhì)災(zāi)害。污泥能否填埋取決于污泥或者污泥與其它添加劑形成的混合體的 巖土力學(xué)性能，污泥填埋時，要求十字板抗剪強度》25kPa，無側(cè)限 抗壓強度^50kPa。污泥經(jīng)過常規(guī)脫水后，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，需要提高污泥的力學(xué)性質(zhì)，降低含水率。傳統(tǒng)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(zhuǎn)變成污泥。采用添加化學(xué)藥劑的方式固化污泥，添加量可以控制在10%以內(nèi)， 一般養(yǎng)護時間在1 6天，即可達到填埋要求的強度和含水率。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的一個技術(shù)問題是彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一 種新的污泥固化劑，此固化劑特別適用于市政污水處理廠污泥以及河道污泥的固化。此固化劑能夠使含水量在85%以內(nèi)的污泥在短時間內(nèi) 固化，具有相當(dāng)?shù)膹姸龋_到填埋場填埋的土力學(xué)性能要求。此固化 劑材料易得，價低，通過固化后的污泥浸水后不會逆轉(zhuǎn)，對重金屬和 有毒物質(zhì)有很好的包裹作用。本發(fā)明采用的固化劑原料、配比和技術(shù)方案如下 一種污泥固化劑，其特征在于包括如下重量份數(shù)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(fā)明屬于一種新型的污泥固化處置技術(shù)，上述原料按照此比例 混合后，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，并具有很高的早期強度。固化混合料加入含水量較高的污 泥中，固化劑水化過程將會吸收污泥中的大量水分，降低污泥體重的 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 化后生成的Ca(OH)2以及CaS04在促凝劑的作用下迅速發(fā)生反應(yīng)， 使大量的自由水轉(zhuǎn)變?yōu)殁}礬石的結(jié)構(gòu)水，使得添加固化劑的污泥迅速稠化而膠凝。早期主要生成鈣礬石，后期以鈣礬石、Ca(OH)2和氫氧 化鋁凝膠以及水化硅酸鈣(C-S-H)凝膠為主。 一般的反應(yīng)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(chǎn)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(yè)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于 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(xiàn)場按照比例加入污泥攪拌設(shè)備，然后攪拌10分鐘左 右，使得污泥和添加的固化劑充分混合。固化劑添加量根據(jù)污泥的含 水量、養(yǎng)護時間、環(huán)境溫度等情況調(diào)整， 一般的添加量為污泥的8% 以上。養(yǎng)護3天左右，無側(cè)限抗壓強度超過50kPa，滿足填埋場污泥 填埋的基本土力學(xué)強度要求。養(yǎng)護1周左右，含水率降低到60%以下。本發(fā)明采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(jié)，對含水量高的污泥具有明顯的固化，提 高強度的效果。污泥固化后，對重金屬離子具有很好的包裹作用，污 泥中的有害重金屬濃度減少。采用高水速凝污泥固化劑，在添加量達到一定程度后，污泥固化 后的強度將會達到一般水泥的強度，可以用作一般的建筑材料，比如 市政用磚等。具體實施采用含水量為85%左右的污泥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 拌后的固化污泥裝入模具，兩天后測量其強度，固化養(yǎng)護第3天，無 側(cè)限抗壓強度達到55kPa，第5天強度達到67kPa。
權(quán)利要求
1、一種污泥固化劑，其特征在于包括以下組分的原料，各組分原料的質(zhì)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(jù)權(quán)利要求1所述的污泥固化劑，其特征在于硫鋁酸鹽 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(jù)權(quán)利1要求的固化劑，原料的粒徑要求小于150um。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的污泥固化劑，其特征在于固化 劑的添加量根據(jù)污泥的養(yǎng)護時間和要求達到的強度要求進行調(diào)整。為 滿足填埋要求，養(yǎng)護時間為3天左右的固化劑添加量為污泥質(zhì)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(jù)權(quán)利要求3所述的污泥固化劑，其特征在于加入污泥 中混合攪拌，攪拌時間為不少于8分鐘。
6、 權(quán)利1和2要求的污泥固化劑，用于處理市政污水處理廠排 水污泥和河道污泥的應(yīng)用。
7、 權(quán)利1和2要求的污泥固化劑，用于處理市政污水處理廠排 水污泥或者河道污泥，滿足填埋要求或者其他的建筑材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于市政污水處理廠排水污泥和河道污泥的固化劑以及應(yīng)用，涉及一種用于污泥固化的配方和原料，進一步給出其應(yīng)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，然后和污泥攪拌，使得污泥能夠達到填埋或者其他建筑材料要求的土力學(xué)性能。污泥固化劑包括以下組分的原料，各組分原料的質(zhì)量比為硫鋁酸鹽水泥30～60％，石膏20～40％，石灰8～20％，促凝劑1～5％。污泥添加固化劑攪拌固化后，養(yǎng)護1～6天的時間，即可達到填埋要求的強度和含水量。污泥固化后，有毒重金屬離子被包裹，使得污泥的污染降低。被固化的污泥沒有原始污泥的惡臭，減少了作業(yè)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(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者康 高 申請人:康 高