[发明专利]一种高含水率淤泥固化方法

说明书

本发明公开了一种高含水率淤泥固化方法，首先将疏浚淤泥抓取堆存，测量淤泥的基本物理性质指标；再将淤泥与碱渣混合形成基质土，加入固化材料搅拌均匀；之后将加入固化材料后的基质土输送到固定地点；覆盖养护至规定龄期，测定固化后淤泥的力学指标，碱渣的最优掺量为淤泥干质量的30～50％，固化材料组分及各组分质量按混合土干质量百分比计为：矿粉10～25％、高吸水树脂0.1～0.5％、水玻璃2～6％。本发明通过利用碱渣与高含水率淤泥的协调作用形成基质土，利用高吸水树脂减小淤泥含水率，提高了碱渣的利用率，降低了固化成本，而且固化土具有早期强度高、压缩性低等优点，满足工程填土性质要求。

技术领域

本发明属于淤泥固化处理技术领域，涉及一种淤泥固化方法，具体涉及一种高含水率淤泥固化方法。

背景技术

随着我国城市化和工业化进程的加快，水污染问题越来越严重，而疏浚底泥是清除水污染内源的需要，因此疏浚淤泥的产量日益增加。例如，珠江三角洲每年产生的疏浚淤泥量高达8000万m³左右，天津市区主要河道的清淤量多达600万m³，武汉东湖湖底淤泥总量达到3522万m³。疏浚淤泥具有含水率高、流塑态和强度极低等特点，且常含有氨氮、重金属等污染物。传统的疏浚淤泥的处置方法主要是海洋抛弃和陆地吹填(或堆存)，但前者会污染海洋环境，后者则会占用大量农田土地，且容易造成二次污染。因此，大量的疏浚淤泥已成为我国河湖治理和海洋工程发展的制约性因素。

由于细粒含量高，堆存于堆场的疏浚淤泥靠天然蒸发和自然沉降无法达到理想的干化效果。例如，南水北调东线江苏境内白马湖疏浚污泥堆场经过半年晾晒，含水率仍然维持在100％～170％。目前，疏浚淤泥的处置方法主要有物理脱水法、化学固化处理法和热处理法等。其中化学固化处理法适用范围广、造价低、施工工艺方便，是比较适合我国国情的一种处理方法。然而现有淤泥固化主要是采用水泥、石灰或者以二者为主的复合固化剂，在处理高含水率淤泥时效果不佳或需掺入大量固化剂，而水泥和石灰的生产过程存在资源能、源消耗大，排放大量CO₂和粉尘等严重环境问题。

碱渣是氨碱法生产纯碱过程中产生的主要废弃物，是以CaCO₃、CaSO₄、CaCl₂等钙盐为主要组分的废渣，属于强碱性材料，且含有大量氯离子。碱渣一般采取地表堆积的处理方式，不仅占用了大量的土地资源，而且易造成土壤、空气和水污染。目前对于碱渣的资源化利用主要是作为建筑工程材料和土壤改良剂等，但仍有大量碱渣无法处理，导致日益严重的环保压力和安全隐患，成为制约盐化工产业发展的瓶颈。利用碱渣的碱性、Ca和Cl等组分的脱水效应、与淤泥的水化反应、骨架作用和吸附性等特点，将其与高含水率淤泥形成基质土后混合固化，是一种“以废治废”的新型手段。

近年来已公开的利用碱渣的淤泥固化剂相关专利有：中国专利CN103253899A公开了一种淤泥固化方法，重量配比为海洋淤泥100、碱渣5～20、矿粉0～5、固化剂5～30，其中固化剂由粉煤灰、矿渣和催化剂组成。中国专利CN105293868A公开了一种工业废渣固化淤泥的方法，将100重量份的淤泥、5～20重量份的碱渣、0.5～5重量份的矿粉、5～30重量份的固化剂混合搅拌后进行输送摊铺、密实、养护，形成高强固化土；其中固化剂由粉煤灰、矿渣、催化剂按10～50：20～80：2～10的重量配比混合而成的。以上专利没有说明淤泥的含水率，但淤泥含水率是影响其力学性质的关键因素。中国专利CN103319122A公开了一种综合利用碱渣的淤泥固化材料，由碱渣50～70％、粉煤灰0～30％、水泥10～20％、石灰8～15％和激发剂0.5～2％组成，实施例中均将淤泥含水率控制在80％以下，固化材料掺量为每立方米淤泥200kg。中国专利CN105622022A公开了一种利用碱渣的淤泥固化剂，由30～50％的碱渣、20～40％的微硅粉、10～20％的石灰粉、10～15％的石膏、2～4％的硫酸钠、0.01～0.05％的三乙醇胺、0.1～0.8％的碱性激发剂和0.02～0.2％的磷酸盐组成，实施例中控制淤泥含水率为60％，固化剂掺量为8％。总体而言，淤泥固化中碱渣的利用率仍偏低。