[发明专利]一种污泥原位固化和稳定化的固化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及污泥处理领域，具体涉及一种污泥原位固化和稳定化的固化剂及其制备方法和应用。

背景技术

污泥卫生填埋是目前国内许多大型污水处理厂中常采取的方式，经过消化后的污泥有机物含量减少，性能稳定，总体积减少，脱水后作填埋处置是一种比较经济的处理方式。我国目前市政污泥产生量即将突破3500万吨/年，而其中60~65%污泥均采用卫生填埋方式进行处理。

目前我国污泥处置主要方法为污泥填埋处置，其中大多数污泥填埋场采用简易填埋方式，并未进行有效的防渗措施，污泥本身并未经过无害化处理，填坑污泥中含有各种有毒有害物，经雨水的侵蚀和渗漏作用污染周边土壤及地下水环境，这对于周边环境构成较大的安全隐患。另外填埋场填坑中污泥填埋量大、深度较深，污泥呈流塑体、稳定性较差，若发生人机陷入或溃坝事故，将对周边生产活动居民的生命财产安全构成威胁。因此当某个市政污泥填埋场污泥填埋量达到饱和时，亟需采取有效措施对填埋场进行处置封场，降低其对周边生态环境及居民的安全风险及威胁。

污泥原位固化稳定化处置方法作为一种新型的污泥处置方法，具有对污泥坑的扰动少、二次污染小，设备较少、施工场地小、处理工艺简单、工程便于实施，固化污泥过程中不产生渗沥液，施工效率较高等优点，选取有效使用的污泥原位固化和稳定化的固化剂是污泥原位固化/稳定化处置工艺的关键环节，对于保证施工安全和施工质量至关重要。

发明内容

为了解决上述技术问题，对污泥填埋场的市政污泥进行原位固化和稳定化处理，须考虑到污泥原位固化施工工艺特殊性，降低污泥含水率的同时，保持污泥固化体pH平衡，有效降低污泥浸出毒性，防止固化后污泥中有害成分对周边土壤及地下水体造成污染，同时还须提高固化污泥早期强度，以便固化后污泥能作为施工平台承重大型机械设备上去作业，保证施工进度及安全，本发明提提供一种污泥原位固化和稳定化的固化剂及其制备方法和应用。

本发明提供一种污泥原位固化和稳定化的固化剂，包含如下重量百分比的成分：

水泥40~60%，

生石灰10~20%，

粘土矿物10~30%，

无机盐5~20%，

工程外加剂3～5%。

所述的固化剂为固体干粉状，且以上各组成成分均为固体干粉末状，颗粒大小无具体特定颗粒尺寸要求，各组成成分的比例是以纯度百分比形式所计算的，各组分在固化剂中所占的比例均是以选择100%的纯度的物料所计算。

其中所述粘土矿物包括膨润土、高岭土和沸石，混合均匀，其中膨润土、高岭土和沸石的重量百分比为：膨润土40~70%，高岭土20~40%，沸石10~20%。优选地，所述粘土矿物中膨润土、高岭土和沸石的质量比为50.8:33.7:15.5。所述的工程外加剂为无机高分子聚合物。

进一步优选的，其中所述无机盐为铝盐、钙盐、钠盐、镁盐的其中一种或其两种任意组合。当所述无机盐选择铝盐、钙盐、钠盐、镁盐中两组进行组合时，具体两种组分的比例关系如下：当选择铝盐和钙盐时，铝盐和钙盐的质量比为2:1~1:3，当选择铝盐和钠盐时，铝盐和钠盐的质量比为1:1~1:4，当选择铝盐和镁盐时，铝盐和镁盐的质量比为1:3~1:4当选择钙盐和钠盐时，钙盐和钠盐的质量比为1:1~1:3，当选择钙盐和镁盐时，钙盐和镁盐的质量比为1:2~1:4，当选择钠盐和镁盐时，钠盐和镁盐的质量比为2:1~1:3。

优选地，所述无机盐为铝盐和钠盐的混合物。

优选地，所述铝盐为氯化铝或硫酸铝的其中之一或其组合，所述钠盐为硅酸钠或硫酸钠的其中之一或其组合。

优选地，所述铝盐和钠盐的质量比为1:2~1:5。

进一步优选地，上述的污泥固化和稳定化的固化剂，包含如下重量百分比的成分：

硅酸盐水泥51.6%，

生石灰13.3%，

膨润土9.2%，

高岭土6.1%，

沸石2.8%，

铝盐3.2%，

钠盐9.6%，

工程外加剂4.2%。

其中，上述铝盐优选为氯化铝，钠盐优选为硅酸钠。

本发明提供上述的污泥固化和稳定化的固化剂的制备方法：所述固化剂各成分须均为固体干粉状，满足原位固化工艺药剂压力输送罐体及管道对于药剂性状要求，所述无机盐若为含水率过高的晶体块状，须脱水研磨至粉末状方能适用于本发明，使用前依所述量取各成分，无成分添加先后顺序特殊要求，混合均匀，然后将制成固化剂于密封干燥条件下保存。