[发明专利]一种节能降耗的污染土壤与清淤底泥共处置制陶粒技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市大宗固废节能降耗共处置的方法

技术背景

土壤是人类赖以生存的物质基础，是人类不可缺少、不可再生的自然资源。土壤环境是人类环境的重要组成部分。随着农业生产技术的提高，工业化的发展和城市化建设的推进，大量的工业废弃物被肆意排放，大量剧毒难降解农药被开发和使用。环境中有毒、有害物质的残留和累积已成为当前最受社会各界关注的环境问题之一。目前我国的土壤污染问题日益严重，以一种不容忽视的速度和趋势在全国范围内蔓延。随着我国城市化进程的加速，核心城市的大规模扩张，一些原本是偏远的工矿企业用地地块，由于产业结构调整，被重新规划为商业与民用住宅用地，某些地块在开发前已经被严重污染，不加以治理，污染物将经由大气、灰尘、地下水等途道危害人类健康，严重阻碍了城市建设的步伐。

近20多年来，德、法、英、加、荷、美等国家先后开展了污染土壤修复与治理技术研究，在污染土壤的物理修复、化学修复和生物修复等方面取得了显著的进展，有些技术已经进入到商业化实用阶段并且取得较明显的成果。但原位修复技术通常周期较长，然而我国土地经济的现状是，我国土地价格一日三涨，原地块的污染土壤如采用原位修复技术将大大延长建设工期，通常需在挖掘地基的同时快速清场，这样就形成了一类新的固废——城市建设用地污染土壤，如北京城南化工区项目，天津豹鸣集团原苯亚甲基丙酮工厂地产开发项目等。对该类新兴固废的处理处置技术的研究目前逐渐成为研究的焦点。

长期以来，工业废水的不规范排放，在城市工业区及一些大型城市的近郊区县地区形成了大量排污河和污水库，经过长时间的浓缩沉淀，大量重金属及有毒物质积聚在底泥及堤坝土壤中，几乎成为寸草不生的“死河死湖”，完全丧失了自净化功能。近年来，随着我国污水处理技术和设施的完善，天然水系的水质有了较大的改观，但当水质较好时，底泥中吸附的污染物的释放将成为影响水质的主要原因。因此，要根治水道的污染，底泥的疏浚势在必行。受污染疏浚底泥将成为另一类城市大宗固废。

国内外污染河道疏浚底泥的处理技术主要包括：固化/稳定化、等离子体玻璃化、电化学处理、提取或冲洗或生物去毒等方法。底泥固化/稳定化是通过在底泥中添加固化剂以改变底泥物理化学特性，使其中的污染物不再扩散出来的方法，该方法不适用于必须进行疏浚以拓宽河道的案例。等离子体玻璃化是在操作温度3000℃下去除大部分有机物和金属，且产品可作为资源使用，但是此方法对底泥的基质有一定要求，运行条件苛刻、费用高昂。电化学方法是利用在电场作用下带电荷物种向电极迁移的原理，使金属离子从基质中去除。该技术在受污底泥修复中还未见报道。提取或冲洗法能将污染物从底泥中转移出来，但不适合大体积样品的处理，冲洗水需要进一步处理等，适用于沙质土，往往不适合黏土含量较大的沉积物。生物去毒包括微生物法和植物法，该方法价格低廉，但需要时间较长、而且受季节限制。针对这类高含水率的河道清淤污染底泥类新型固废治理技术的研究逐渐受到重视。

陶粒是一种建筑用轻骨料，用它可代替传统的碎石、河卵石等制成轻集料混凝土制品，如空心砌块、轻质板材等。陶粒是生产节能墙体材料或现场浇注轻型节能墙体的优质原材料，具有轻质、保温、隔音、环保等特点。近期国家出台了在170个城市限期禁止使用粘土实心砖等一系列墙改政策，因此，混凝土空心砌块的应用量逐年加大，作为混凝土空心砌块的主要原材料之一，我国陶粒产量约340万m³，陶粒产品的需求也将不断增加，市场前景看好。但由于我国目前陶粒生产的原料主要为页岩和粘土，受页岩尤其是粘土资源的限制，陶粒行业的发展受到了很大制约。出于行业长远发展以及降低生产成本的考虑，利用固体废弃物生产陶粒的研究和实践工作越来越受到重视，并不断取得新的突破。

考虑到污染土壤与污染底泥的主要成分与粘土类似，故可作为主要原材料烧制陶粒，并在烧结过程中实现无害化处理。污染土壤与底泥中的易溶盐类物质和重金属元素在陶粒烧制过程中，能够被稳定地固化到陶粒的硅铝网格玻璃体中，从而实现无害化，同时该类物质的存在还可对陶粒的烧成起助熔作用，起到降低烧成温度、节能降耗、提高成品率、提高陶粒产品质量的多重作用。污染土壤与底泥中有机类污染物质则可以在高温烧结过程中被彻底分解。由于重金属氧化物具有催化氧化活性，可以降低有机物的分解温度，提高有机污染物的分解率，而有机污染物在陶粒内部分解产生的毛细孔道又可以很好的吸附固定重金属，达到重金属污染与有机污染互催化降解的效果。污染底泥中含有适量的有机质在陶粒烧成过程中气化，提高了陶粒的烧胀率，降低陶粒容重，提高陶粒性能。