專利名稱：一種控制疏浚底泥中磷和重金屬釋放的礦物質(zhì)固穩(wěn)劑制備及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所述的一種有效控制疏浚底泥中磷和重金屬釋放的礦物質(zhì)固穩(wěn)劑制備及 使用方法，屬于資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域中的廢棄資源再利用與面源污染控制技術(shù)。
背景技術(shù)：
水體底泥污染是當(dāng)前世界范圍內(nèi)的環(huán)境治理難題。水體底泥中的污染物主要包括 重金屬、難降解有機(jī)物和氮磷營養(yǎng)物等。國內(nèi)外普遍認(rèn)為，底泥疏浚是目前解決水體底泥污 染，防治水體富營養(yǎng)化的最有效治理工程措施。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界各國每年都在進(jìn)行水體 底泥疏浚工程，疏浚底泥量高達(dá)數(shù)億方以上。僅國內(nèi)，上海蘇州河治理疏浚底泥就有數(shù)十萬 方，珠江三角洲每年疏浚底泥多達(dá)八千萬方，太湖及滇池綜合治理需疏浚底泥上千萬方。如 此數(shù)量巨大的疏浚底泥，必須進(jìn)行有效的處理與處置。疏浚底泥特點(diǎn)是1)疏浚底泥組成 成分復(fù)雜，粘粒腐敗物質(zhì)含量多，含水率高(80% -90% )，排水性差且強(qiáng)度低；幻疏浚底泥 中存在有害污染物，尤其易釋放遷移的重金屬、難降解有機(jī)物和氮磷污染物含量高。因此， 不采取任何安全處置措施而堆存或利用，會產(chǎn)生新的環(huán)境污染問題。目前疏浚底泥的安全固穩(wěn)處置方法有電化學(xué)修復(fù)，微波超聲提取，淋洗，以及化學(xué) 固定等方法，化學(xué)固定是簡單易行的疏浚底泥處理技術(shù)，主要利用固穩(wěn)劑與疏浚底泥中磷 和重金屬發(fā)生吸附、絡(luò)合和共沉淀反應(yīng)等機(jī)制將疏浚底泥中磷和重金屬固定在自身的表面 上，以達(dá)到控制疏浚底泥中磷和重金屬釋放目的。目前主要采用添加石灰、氧化鐵、磷灰石 和沸石等固定疏浚底泥中磷和重金屬。這些固穩(wěn)劑都存在處理費(fèi)用高，難以大規(guī)模應(yīng)用缺 點(diǎn)。所以，開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的疏浚底泥安全固穩(wěn)，并且固穩(wěn)疏浚底泥能夠得到有效利用 的處置技術(shù)勢在必行。赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過程中鋁土礦經(jīng)強(qiáng)堿浸出時所產(chǎn)生的殘?jiān)?，因其富含氧化鐵 (20 50% )呈紅褐色而被稱為赤泥。每生產(chǎn)1噸氧化鋁就有0. 5 1. 3噸的赤泥產(chǎn)生。 近年來我國氧化鋁工業(yè)高速發(fā)展，赤泥堆積量急劇增加，不僅占用了大量土地資源，而且對 土壤、水體和大氣環(huán)境構(gòu)成潛在危害。利用赤泥中含有鐵、鋁和鈣氧化物，將赤泥通過適當(dāng) 方法處理，制備成礦物質(zhì)固穩(wěn)劑來控制疏浚底泥堆存及應(yīng)用中磷和重金屬元素釋放，具有 簡單易行，治理效率高，治理費(fèi)用低特點(diǎn)。目前已經(jīng)有利用赤泥做吸附材料的工作，例如李 燕中利用焙燒、酸改性赤泥等方法固定土壤中磷，Gray利用赤泥修復(fù)重金屬污染土壤。這 些方法只單獨(dú)固定磷或重金屬。本方法制備的礦物質(zhì)固穩(wěn)劑能夠同時固定磷和重金屬，具 有以下優(yōu)點(diǎn)(1)制備和使用方法簡單，制備采用赤泥和粉煤灰(或磷石膏)復(fù)配方法，無需焙 燒、酸改性和鹽改性方法改性，節(jié)約成本；使用方法簡單，只需要摻混，攪拌和堆存。(2)能夠同時固穩(wěn)疏浚底泥中磷和重金屬。因此本方法制備的礦物質(zhì)固穩(wěn)劑，實(shí)現(xiàn)廢物-赤泥資源化的目標(biāo)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境， 同時也解決了疏浚底泥堆存以及應(yīng)用中磷和重金屬元素釋放污染周圍水體這個難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種簡單易行、治理效率高、治理費(fèi)用低和有利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模 生產(chǎn)應(yīng)用的礦物質(zhì)固穩(wěn)劑制備方法，實(shí)現(xiàn)對疏浚底泥磷和重金屬的安全固穩(wěn)。為疏浚底泥 安全堆存及應(yīng)用中磷和重金屬釋放污染周圍水體控制提供一種有效的控制方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案來實(shí)施1、制備礦物質(zhì)固穩(wěn)劑(1)使用的基本材料是赤泥和粉煤灰(或者是赤泥和磷石膏)。(2)赤泥和粉煤灰(或者磷石膏)分別研磨到粒徑小于0. 425_。(3)赤泥和粉煤灰(或者磷石膏)按照下述質(zhì)量比復(fù)配其中赤泥占的比例為 30% -70%，粉煤灰(或磷石膏)占的比例為30% -70%。2、使用方法按礦物質(zhì)固穩(wěn)劑與疏浚底泥質(zhì)量為(3%,5%,7%U0% )摻混礦物質(zhì)固穩(wěn)劑、 攪拌和堆存。


下面結(jié)合實(shí)例來對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)例1(靜態(tài)實(shí)驗(yàn))赤泥和粉煤灰分別研磨分別研磨到粒徑小于0. 425mm,按1 1的質(zhì)量比復(fù)配，即 可制備礦物質(zhì)固穩(wěn)劑。疏浚底泥與礦物固穩(wěn)劑按質(zhì)量比0 %、1 %、3 %、5 %、7 %、10 %均勻混合，放在燒杯 中密閉遮光培養(yǎng)21天，隨著投加礦物質(zhì)固穩(wěn)劑比例增加，疏浚底泥板結(jié)程度加強(qiáng)。取出培 養(yǎng)的疏浚底泥冷凍干燥或者自然晾干，研磨粉碎過100目篩；分別取2. 5g的樣品，按照固液 比1 20加入去離子水，在25°C條件下，以30r/min的轉(zhuǎn)速在翻轉(zhuǎn)振蕩器上震蕩18小時； 測量浸出液的PH、然后用0. 45微米膜過濾，用分光光度計(jì)測量磷。實(shí)驗(yàn)表明疏浚底泥中摻混1 % -10%礦物質(zhì)固穩(wěn)劑能控制磷流失，疏浚底泥中磷 的浸出減少60% -90%。實(shí)例2 (動態(tài)實(shí)驗(yàn))赤泥和磷石膏分別研磨到粒徑小于0. 425mm,以3 7的質(zhì)量比復(fù)配，即可制備礦 物質(zhì)固穩(wěn)劑。疏浚底泥與礦物固穩(wěn)劑按重量比0 %、3 %、5 %、10 %均勻混合，分別裝入內(nèi)徑為 40mm，高500mm柱子中。密閉遮光培養(yǎng)3天。每隔四天加一次酸性浸提劑，連續(xù)8次加入 125ml酸性浸提劑(采用美國環(huán)保總局SPLP方法中pH = 4. 2浸提劑做浸出實(shí)驗(yàn)來評估礦 物質(zhì)固穩(wěn)劑對疏浚底泥重金屬固定效果)，過0. 45微米膜濾，用電感耦合等離子體發(fā)射光 譜測量銅鉛鋅鉻重金屬，用原子熒光測量砷。實(shí)驗(yàn)表明(江河湖海)疏浚底泥中摻混3% -10%礦物質(zhì)固穩(wěn)劑能有效固定重金 屬，銅鉛鋅鉻砷浸出控制在地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GHZB1-1999)III類以下。
權(quán)利要求
1.一種控制疏浚底泥中磷和重金屬釋放的礦物質(zhì)固穩(wěn)劑制備及使用方法，所涉及礦 物固穩(wěn)劑制備方法特征在于以赤泥為原料，將赤泥與粉煤灰或者磷石膏按一定比例復(fù)配； 礦物質(zhì)固穩(wěn)劑使用方法特征在于將礦物質(zhì)固穩(wěn)劑與疏浚底泥按一定比例摻混，經(jīng)攪拌混 合并堆存一定時間，達(dá)到固磷鈍化重金屬目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制備的礦物質(zhì)固穩(wěn)劑，其特征在于赤泥和粉煤灰(或 磷石膏)分別研磨到粒徑小于0.425mm，按照下述質(zhì)量比混合均勻其中赤泥占的比例為 30-70%，粉煤灰(或磷石膏)占的比例為30% -70%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，礦物質(zhì)固穩(wěn)劑與疏浚底泥摻混比例控制在_20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，礦物質(zhì)固穩(wěn)劑與疏浚底泥摻混，既可以采用機(jī)械攪拌，也 可以采用人工攪拌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，礦物質(zhì)固穩(wěn)劑與疏浚底泥摻混、攪拌后，堆存時間為3天 以上。
全文摘要
本發(fā)明屬于資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域中的廢棄資源再利用與面源污染控制技術(shù)，具體涉及一種礦物質(zhì)固穩(wěn)劑的制備及使用方法。以鋁土礦提取氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)中的殘?jiān)?赤泥為主要原料和粉煤灰(或者磷石膏)按一定比例復(fù)配制備出礦物質(zhì)固穩(wěn)劑；疏浚底泥中摻混一定比例礦物質(zhì)固穩(wěn)劑，攪拌和堆存一段時間，通過上述步驟處理疏浚底泥，可以控制疏浚底泥中磷和重金屬釋放污染周圍水體。本發(fā)明技術(shù)解決現(xiàn)有底泥疏浚工程實(shí)施過程中疏浚底泥中磷和重金屬釋放產(chǎn)生二次污染問題。本發(fā)明方法簡單易行，治理效率高，治理費(fèi)用低，為疏浚底泥中磷和重金屬釋放污染周圍水體防治提供了一種有效的解決途徑。
文檔編號C02F11/00GK102115299SQ20091024416
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者欒兆坤, 梁震, 王軍, 賈智萍 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心