[发明专利]重金属污染底泥固化剂及其固化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污泥的处理剂及处理方法，尤其涉及一种含重金属污泥的固化剂及固化方法。

背景技术

随着经济的快速发展和人口的逐年增长，工业废水及生活污水带来的环境问题日益严重，城市河道污染也在逐步加剧。水体底泥中的重金属污染，已成为世界关注的环境问题。底泥是指水体底部的表层沉积物质，是由腐殖质、微生物、泥沙及土壤等组成。水体底泥中的重金属可来自于大气降尘、大气降水、土壤冲刷、地表径流、各类污水、农药、固体垃圾等，在某种程度上底泥可以看作是重金属的储存库。当底泥的氧化还原条件发生变化时，重金属重新转化为溶解状态而释放；另外，重金属不能被生物降解，但具有生物累积的特性，可以通过水体食物链产生生物富集和浓缩效应，最终影响到“食物链”的顶级生物或者人类。

我国现在的大部分河流都流经城市工业区，而工业区内冶金企业、化工企业等排出的含大量重金属的工业废水最终汇集到河流中。经过几十年的积累，很多河流的河床底泥中沉积了大量有毒有害重金属，成为沿河居民饮用水的主要威胁。因此，对河流清淤底泥进行安全处理就显得至关重要。

目前，固定方法处理重金属污染底泥是国内外应用较广的技术之一。但现有固化用的胶凝材料不仅来源单一，而且造价过高，同时也会使底泥固化体浸出液pH值过高。在固化底泥再利用过程中，固化体与地下水或地表水接触产生的强碱性会危害生态系统中的水质，同时还可能存在固化效果不理想的情况。因此，如何改进现有的固化工艺开始受到本领域技术人员的关注。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种对重金属污染底泥处理成本低、固化效果理想、能降低底泥固化体浸出液pH值的重金属污染底泥固化剂，还提供一种操作简单、方便、效果好的该固化剂的固化方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种重金属污染底泥固化剂，所述固化剂包括水泥和粉煤灰，所述粉煤灰和水泥的质量比为1∶(0.5～11)。在该配比范围内的固化剂，其固化效果均能满足国家标准的相关要求。

上述的固化剂中，所述粉煤灰和水泥的质量比优选为1∶(5～11)。在该优选配比范围内的固化剂，其固化效果不仅能满足国家标准的相关要求，而且比采用纯水泥作固化剂时的固化效果都要更好。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的重金属污染底泥固化剂的固化方法，其步骤是：向所述重金属污染底泥中直接添加所述的固化剂，所述固化剂的用量为所述重金属污染底泥质量的0.4～1.5倍，将添加所述固化剂后的混合物至少养护3d，完成固化过程。

上述固化方法的养护过程中，所述混合物的表层优选用薄膜覆盖。因为在塑料薄膜覆盖下进行养护能阻止水分的蒸发，而高湿度的环境有助于水和反应的发生，从而更易维持固化体内的碱性环境。

上述的固化方法中，所述养护的时间优选在25d以上。

上述固化方法固化完成后得到的固定体，可以考虑直接填埋或者进行回收再利用(例如铺路作为路基)。

本发明的上述技术方案正是利用了粉煤灰改进水泥固化的原理。粉煤灰是我国目前排放量最大的一种工业废料，不仅具有较强的金属吸附能力，而且在高温条件下生成具有火山灰活性的物质，主要成分为二氧化硅和三氧化二铝，与偏高岭土相似，且大部分处于无定形态。通过我们的研究发现，粉煤灰的固化机制最主要的是能生成金属氢氧化物沉淀以及絮凝体表面物质的表面络合作用，通过采用添加工业粉煤灰作为辅助固化剂，与水泥混合后对所述重金属污染底泥进行固化，这不仅能提高固化体的整体强度，而且能使固化体的抗压强度也有一定程度的提高；尤其是当水泥含量较低时(例如10％)，加入适量的粉煤灰比不加粉煤灰的效果明显要更优。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的技术方案通过利用粉煤灰和水泥对重金属污染底泥进行固化，既处理了重金属的污染问题，同时又利用了粉煤灰这类工业废料，一举两得，变废为宝，为废弃资源的回收利用和环境保护提供了一个新的思路。此外，本发明的固化剂及固化方法不仅原料来源广泛，制造成本低，而且固化处理成本更是相对低廉，经过固化后的重金属底泥，在极端条件下其重金属浸出浓度仍低于危险废物鉴别标准中的限值，毒性危险明显降低，固化效果较为理想。

附图说明

图1为本发明实施例2中试样固化3d后的GANC曲线。

具体实施方式

实施例1