[发明专利]重金属污染底泥固化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种可对污泥及底泥进行固化的处理剂，尤其涉及一种重金属污染底泥固化剂。

背景技术

随着工农业经济的快速发展，工业“三废”的排放及居民生活垃圾使重金属污染物经过复杂的物理、化学、生物和沉积过程沉降到河流底泥中并逐渐富集。纳入底泥中的重金属在环境条件发生改变时可能被重新释放出来，使水体的重金属浓度升高，出现明显的二次污染。在我国，许多河流或湖泊底泥受到不同程度的重金属污染。由于淤泥中重金属含量超过危险废物鉴别标准值，可能对环境构成极大的潜在威胁，亦可能危害人体和其他生物体。因此，对重金属污染河流底泥进行安全处置十分必要。

水泥的固化/稳定化技术是目前无机污染物尤其是重金属处理中最广泛使用的技术，但底泥中重金属Zn、Cu、Pb对水泥的水化反应具有一定的阻碍作用，造成水泥用量大、强度低、固化后孔隙率较高等问题。同时大量水泥的掺入使浸出液pH过高，在与地表水地下水接触时，对生态系统中的水质造成危害。

中国专利文献CN101921090A公开了利用粉煤灰代替部分水泥固化底泥的技术，利用粉煤灰代替部分水泥固化底泥的固化效果比采用纯水泥作固化剂时要好，但仍存在水泥用量大、固化体浸出液pH和固化后增容比较高、粉煤灰的火山灰活性难以激发等问题，并且在低水泥添加量时，固化体抗压强度太低，甚至达不到安全填埋所需的最低要求。

膨润土由于具有很强的吸水性和离子吸附能力，有利于污泥中重金属稳定。混凝土外加剂是一种复合型化学建材，大量的工程实践证明，在混凝土中掺入适量的外加剂，可以改善混凝土性能，提高混凝土强度，节省水泥和能源等优点。但将膨润土和混凝土外加剂用于水泥-粉煤灰体系辅助固化重金属污染底泥却未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种水泥掺量低、固化/稳定化效果理想、能极大地降低底泥固化体重金属浸出浓度的重金属底泥固化剂。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种重金属污染底泥固化剂，所述固化剂包括以下质量分数的组分：

水泥     20％～50％；

粉煤灰   40％～70％；

膨润土  5％～15％；和

外加剂  3％～6％。

上述的固化剂中，优选地，所述外加剂包括硝酸钙、亚硝酸钠、偏铝酸钠、硫酸钠、木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠和三乙醇胺。

上述的固化剂中，所述外加剂的各组分的质量分数优选为：硝酸钙10％～30％，亚硝酸钠10％～30％，偏铝酸钠10％～30％，硫酸钠20％～50％，木质素磺酸钠1％～5％，十二烷基硫酸钠1％～5％，三乙醇胺0.5％～5％。

本发明的固化剂由于加入了外加剂，可以减少水泥用量，降低成本；促进水泥水化，提高固化体的强度、密实性、抗渗性，改善固化体内部结构；激发粉煤灰的活性，加速粉煤灰的水化过程。

与现有技术相比，本发明的优点为：本发明的固化剂材料廉价易得，在处理重金属污染底泥时水泥添加量较低，相对于只采用水泥和粉煤灰固化，本固化剂处理重金属污染底泥时固化体的抗压强度更高，浸出液pH和重金属浸出浓度得到很大程度降低，并且对重金属稳定效果更好，能满足国家标准(GB16889-2008)的相关要求。

具体实施方式

实施例：

一组(三种)本发明的重金属污染泥底固化剂，每种固化剂均包括水泥、粉煤灰、膨润土和外加剂，本实施例中，每种固化剂中的水泥选用325普通硅酸盐水泥，粉煤灰为低钙II级粉煤灰，膨润土为钠基膨润土，外加剂为质量比为5∶5∶5∶10∶0.5∶0.75∶0.25的硝酸钙、亚硝酸钠、铝酸钠、硫酸钠、木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠和三乙醇胺，固化剂各组分的用量见表1。

以三种未含外加剂的固化剂作为对比例组，各组分的用量见表1，将六种固化剂与1000g重金属污染底泥(即原底泥，其基本性质见表2)搅拌混合均匀，常温下养护一段时间，分别测试经养护后固化体(原泥底经固化剂固化后)的抗压强度及重金属浸出浓度。

测试方法为，无侧限抗压强度：试件为100mm×100mm×100mm正方体，震动压实成型，室温下养护7d和28d；重金属浸出浓度：毒性浸出试验采用HJ/T 300-2007(固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法)，按液固比为20∶1(L/kg)加入乙酸钠浸提液(pH＝4.93±0.05)，在转速为30±2r/min的翻转式振荡装置中振荡18±2h后真空过滤。