[发明专利]一种脱水污泥固化用的铝基胶凝固化剂及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱水污泥固化用的铝基胶凝固化剂，进一步涉及利用该铝基胶凝固化剂对城市污水厂脱水污泥进行固化稳定化处理的方法，所得的固化污泥可进行卫生填埋或作为填埋场覆盖土等，便于污泥的高效处理和资源化利用，属于环境工程技术领域。

背景技术

目前，绝大多数城市污水处理厂采用生化工艺处理污水，在此过程中常会产生大量的生化污泥，污泥通常体积庞大、有机组分复杂、变异性大、含水率高。各种常规方法如填埋、堆肥、焚烧和土地利用等均无法实现污泥的高效、安全处理处置。尽管污泥固化稳定化作为填埋预处理技术在我国得到了一定程度的认可，但污泥高有机质特性严重影响了固化剂的正常水化，导致其投量大、增容明显、费用高，因此缺乏较高的经济和环境效益。

中国专利文献《一种城市污泥的固化稳定化方法》(公开号CN 101891367A，公开日2010年6月30日)所涉及的固化剂包括40％～115％(以污泥质量为基准)的石材废弃物、5％～15％的硅酸盐水泥。固化剂与污泥均匀混合后可直接卫生填埋，但固化剂用量较大，后续资源化利用程度不大，不符合经济高效、环境友好的环保理念。

中国专利文献《淤泥、污泥固化剂》(公开号CN 101638311A，公开日2009年7月10日)开发以煤矸石、膨润土、硅灰石、火山灰、粉煤灰等为主料，聚丙烯酰胺、三乙醇胺、石英粉、气相二氧化硅、氧化铁、水玻璃等为辅料的淤泥/污泥固化剂，固化剂由95％的主料和5％的辅料组成，固化剂投加量为泥重的5％～10％，但固化块完全凝固需要一个月左右，且该固化剂组分过于复杂，工程应用难度大。

中国专利文献《一种污泥固化剂以及应用》(公开号CN 101265070A，公开日2008年4月17日)公开一种污水厂污泥和河道污泥的固化剂，其主要由30％～60％的硫铝酸盐水泥、20％～40％的石膏、8％～20％的石灰以及1％～5％的促凝剂组成。

中国专利文献《污水厂产生的脱水污泥进行固化/稳定化处理用》(公开号CN 101172749A，公开日2007年10月12日)涉及一种污水厂污泥固化/稳定化处理用固化剂，该固化剂以水泥、石灰和粉煤灰作为主要固化材料，以膨润土为辅助材料对污泥进行固化/稳定化处理。但固化块中污泥组分在30％-80％，而固化材料和膨润土添加量几乎高达15％～30％和5％～40％，固化剂投加量较大，处理成本较高。

中国专利文献《一种污泥固化填埋处置方法》(公开号CN 101007696A，公开日2007年1月22日)公开了一种以水泥、粘土或亚粘土为固化材料的污泥固化填埋处置方法，污泥、水泥和粘土或亚粘土的质量配比为100∶15～80∶20～160，其固化污泥主要用于卫生填埋，且处理成本较高，增容比大，不符合可持续发展的要求。

中国专利文献《污泥脱水和稳定化处理方法》(公开号CN 1693242A，公开日2005年11月9日)通过对污泥加热干燥和添加碱性粉状物料两步工艺，对污泥进行脱水和稳定化处理，经处理的污泥其硬度、粘度及粘结特性等方面都有明显改善，污泥脱水性能得到明显改善。但其不足之处在于，稳定化剂加入量较大，处理成本较高。

以上发明尽管各具特色，但应用于污泥固化/稳定化处理时仍存在下面的三大不足与缺点：一.固化剂加入量较大，污泥的增容量较大，严重影响污泥的卫生填埋和后续资源化利用；二.固化剂水化速率较慢，凝结时间过长，不利于污泥的规模化处理。三.固化污泥严重偏碱，恶臭释放严重，容易产生二次污染。

发明内容

本发明目的在于提供一种污泥铝基胶凝固化剂，本发明的另外一个目的是公开将该固化剂用于对城市污水厂脱水污泥进行固化稳定化处理的方法，特别是该固化剂应用于含水率在80％左右的城市污水厂污泥的固化/稳定化，具有凝结速度快、早期强度高等优点，固化污泥可在短时间内达到卫生填埋的土力学指标要求，重金属、有机污染物亦可实现高效固定。

为了达到上述目的，本发明研发了以普通硅酸盐水泥和合成铝酸钙为主料、早强剂配料的高效快凝胶凝固化剂。铝酸钙和早强剂具有屏蔽有机质干扰、加速硅酸盐水泥水化的作用，诱导针状钙矾石、碳酸钙等水化产物的快速形成，从而使固化污泥具有较高的机械强度，为污泥的卫生填埋和资源化利用提供条件。

本发明的铝基凝胶固化剂，由如下组分组成：