[发明专利]一种控制疏浚底泥中磷和重金属释放的矿物质固稳剂制备及使用方法

说明书

技术领域

本发明所述的一种有效控制疏浚底泥中磷和重金属释放的矿物质固稳剂制备及使用方法，属于资源与环境技术领域中的废弃资源再利用与面源污染控制技术。

背景技术

水体底泥污染是当前世界范围内的环境治理难题。水体底泥中的污染物主要包括重金属、难降解有机物和氮磷营养物等。国内外普遍认为，底泥疏浚是目前解决水体底泥污染，防治水体富营养化的最有效治理工程措施。据不完全统计，世界各国每年都在进行水体底泥疏浚工程，疏浚底泥量高达数亿方以上。仅国内，上海苏州河治理疏浚底泥就有数十万方，珠江三角洲每年疏浚底泥多达八千万方，太湖及滇池综合治理需疏浚底泥上千万方。如此数量巨大的疏浚底泥，必须进行有效的处理与处置。疏浚底泥特点是：1)疏浚底泥组成成分复杂，粘粒腐败物质含量多，含水率高(80％-90％)，排水性差且强度低；2)疏浚底泥中存在有害污染物，尤其易释放迁移的重金属、难降解有机物和氮磷污染物含量高。因此，不采取任何安全处置措施而堆存或利用，会产生新的环境污染问题。

目前疏浚底泥的安全固稳处置方法有电化学修复，微波超声提取，淋洗，以及化学固定等方法，化学固定是简单易行的疏浚底泥处理技术，主要利用固稳剂与疏浚底泥中磷和重金属发生吸附、络合和共沉淀反应等机制将疏浚底泥中磷和重金属固定在自身的表面上，以达到控制疏浚底泥中磷和重金属释放目的。目前主要采用添加石灰、氧化铁、磷灰石和沸石等固定疏浚底泥中磷和重金属。这些固稳剂都存在处理费用高，难以大规模应用缺点。所以，开发高效、经济、实用的疏浚底泥安全固稳，并且固稳疏浚底泥能够得到有效利用的处置技术势在必行。

赤泥是氧化铝生产过程中铝土矿经强碱浸出时所产生的残渣，因其富含氧化铁(20～50％)呈红褐色而被称为赤泥。每生产1吨氧化铝就有0.5～1.3吨的赤泥产生。近年来我国氧化铝工业高速发展，赤泥堆积量急剧增加，不仅占用了大量土地资源，而且对土壤、水体和大气环境构成潜在危害。利用赤泥中含有铁、铝和钙氧化物，将赤泥通过适当方法处理，制备成矿物质固稳剂来控制疏浚底泥堆存及应用中磷和重金属元素释放，具有简单易行，治理效率高，治理费用低特点。目前已经有利用赤泥做吸附材料的工作，例如李燕中利用焙烧、酸改性赤泥等方法固定土壤中磷，Gray利用赤泥修复重金属污染土壤。这些方法只单独固定磷或重金属。本方法制备的矿物质固稳剂能够同时固定磷和重金属，具有以下优点：

(1)制备和使用方法简单，制备采用赤泥和粉煤灰(或磷石膏)复配方法，无需焙烧、酸改性和盐改性方法改性，节约成本；使用方法简单，只需要掺混，搅拌和堆存。

(2)能够同时固稳疏浚底泥中磷和重金属。

因此本方法制备的矿物质固稳剂，实现废物-赤泥资源化的目标，保护生态环境，同时也解决了疏浚底泥堆存以及应用中磷和重金属元素释放污染周围水体这个难题。

发明内容

本发明目的是提供一种简单易行、治理效率高、治理费用低和有利于实现大规模生产应用的矿物质固稳剂制备方法，实现对疏浚底泥磷和重金属的安全固稳。为疏浚底泥安全堆存及应用中磷和重金属释放污染周围水体控制提供一种有效的控制方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案来实施：

1、制备矿物质固稳剂

(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)分别研磨到粒径小于0.425mm。

(3)赤泥和粉煤灰(或者磷石膏)按照下述质量比复配：其中赤泥占的比例为30％-70％，粉煤灰(或磷石膏)占的比例为30％-70％。

2、使用方法

按矿物质固稳剂与疏浚底泥质量为1％(3％、5％、7％、10％)掺混矿物质固稳剂、搅拌和堆存。

附图说明

下面结合实例来对本发明做进一步说明。

实例1(静态实验)

赤泥和粉煤灰分别研磨分别研磨到粒径小于0.425mm，按1∶1的质量比复配，即可制备矿物质固稳剂。

疏浚底泥与矿物固稳剂按质量比0％、1％、3％、5％、7％、10％均匀混合，放在烧杯中密闭遮光培养21天，随着投加矿物质固稳剂比例增加，疏浚底泥板结程度加强。取出培养的疏浚底泥冷冻干燥或者自然晾干，研磨粉碎过100目筛；分别取2.5g的样品，按照固液比1∶20加入去离子水，在25℃条件下，以30r/min的转速在翻转振荡器上震荡18小时；测量浸出液的pH、然后用0.45微米膜过滤，用分光光度计测量磷。

实验表明：疏浚底泥中掺混1％-10％矿物质固稳剂能控制磷流失，疏浚底泥中磷的浸出减少60％-90％。

实例2(动态实验)