专利名称：一种含重金属湖泊疏浚底泥固化的方法
技术领域：
本发明属于环境工程中固体废弃物的处理方法，具体是一种含重金属湖泊疏浚底泥固化的方法。
背景技术：
目前，污染底泥已成为湖泊潜在的内源负荷，底泥中污染物(重金属)的迁移严重影响着湖泊的水质状况。底泥疏浚技术通过对污染严重的湖泊、河段进行疏浚、清淤，可恢复水体的正常功能；它是一种直接的、效果明显的治理途径，可以永久消除污染底泥对湖泊水质的影响。然而,疏浚出的污染底泥的安全处置一直是一个技术难题。疏浚底泥的常规处置方式主要有堆放、洼地回填、创建陆地、土地改良、建材利用和海洋弃置等。但是，以上处置方式都遇到疏浚底泥含水率高、处于流动状态，不便于车辆运输，并且还存在占地面积过大、土力学性质较差、成本难以控制等问题；同时，疏浚底泥中含有大量有毒有害污染物，尤其是重金属，若直接填埋而不进行处理，将引发重金属迁移等二次污染。当前，常规的解决措施是:利用水泥和辅料(石灰、矿渣、钢渣、硅粉等)对湖泊疏浚底泥进行固化处理，但存在以下不足:
1、在底泥固化过程中，石灰可与底泥中的水发生反应，但生成的氢氧化钙对水泥水化反应有抑制，因而固化效果较差；矿渣、钢渣、硅粉仅起骨架构建作用，不与底泥中的水发生反应，因而底泥含水率难以下降、固化养护时间较长。2、由于石灰、矿渣、钢渣、硅粉等辅料主要起骨架构建作用，相比废石膏和粉煤灰，其胶凝固化效果较差，因而可 处理一般湖泊底泥，针对含重金属湖泊底泥的固化不适用，固化底泥浸出液中重金属含量可能超标。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种含重金属湖泊疏浚底泥固化的方法；本方法利用工业废料固化湖泊疏浚的重金属污染底泥，降低含水率，便于底泥的运输；同时，使固化底泥具有较高的无侧压强度，浸出液中重金属含量低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)限值，可作为路基等压实用土。本发明的一种含重金属湖泊疏浚底泥固化的方法，先将废石膏、粉煤灰、水泥混合后制成的固化剂加入到含重金属湖泊疏浚底泥中，搅拌均匀，并在表面覆盖塑料薄膜，成型1-3天；再在20±3 6°C、相对湿度为70 100%的条件下养护2-10天，即得到无侧抗压强度彡170.6kpa的固化泥块；所述废石膏、粉煤灰、水泥的质量配比为1: (0.5 10):(I 15);所述固化剂的加入量为含重金属湖泊疏浚底泥质量的3 20%。所述的含重金属湖泊疏浚底泥含水率为60 80%,含Pb彡450mg/kg、Cu彡640mg/kg、Cr 彡 640mg/kg、Hg 彡 0.8mg/kg、Cd 彡 0.7mg/kg、As 彡 150mg/kg,为含水率高的重金属重污染底泥。
本发明中所述制备固化剂所用的水泥优选华新水泥股份有限公司生产的堡垒牌32.5复合硅酸盐水泥。所述制备固化剂所用的废石膏和粉煤灰优选湖北华电黄石发电股份有限公司火力发电生产后的废弃物，其中废石膏中主要含有56.67%的SO3和38.14%的CaO，粉煤灰中主要含有 50.49% 的 SiO2'30.68% 的 Al2O3'3.74% 的 Fe2O3'3.48% 的 CaO。当废石膏加入到湖泊疏浚底泥时，可迅速与底泥中的水发生反应，使底泥含水率快速下降，因而底泥固化速度快、养护时间短。粉煤灰是一种良好的胶结材料，当粉煤灰和水泥一起加入底泥后，迅速发生水化反应生成凝胶离子，能将底泥颗粒胶凝在一起，形成坚硬的团粒结构，因而底泥固块具有较强的无侧压强度。同时，生成的凝胶离子比表面积扩大了 1000倍，具有强烈的吸附性能，可将底泥中的重金属离子固定在底泥固块内，从而有效防止了重金属的迁移。本发明方法与现有技术相比，具有以下特点:
(1)利用粉煤灰、废石膏等工业废料作为重金属污染底泥的固化剂材料，实现了污染底泥、粉煤灰、废石膏等废物的资源化利用，达到了以废治废的目的；
(2)固化底泥养护时间较短，含水率低，便于污泥的运输；
(3)固化底泥具有较高的无侧压强度，满足填埋要求，也可作为路基等压实用土；
(4)固化底泥浸出液中重金属含量低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)限值，不会引发二次污染。本发明方法还适用于受重金属污染的土壤、含重金属剩余污泥的处置。
具体实施例方式实施例1:
采取湖北省黄石市青山湖重金属污染底泥，含水率为60%;经检测，底泥中含Pb480mg/kg、Cu 860mg/kg> Cr 10mg/kg、Hg 0.8mg/kg、Cd 0.7mg/kg> As 340mg/kg,为重金属重污染底泥。首先，将水泥、废石膏和粉煤灰按质量比1:5:10混合均匀制成固化剂，然后将固化剂投加到底泥中，固化剂的投加量为底泥质量的10% ;利用污泥搅拌机混合均匀，形成污泥混合物；将其放入方形磨具中加薄膜覆盖，成型I天后，放入养护室；在温度20±3°C、相对湿度90%的条件下，养护2天后，固化泥块的无侧抗压强度达到170.6KPa，满足固化填埋的要求，可作为路基等压实用土。经检测，固化底泥浸出液中Pb、Cu、Cr、Hg、Cd、As含量分别为0.062mg/L、0.675mg/L、未检出、未检出、未检出、0.157mg/L，低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)限值。实施例2
采取湖北省黄石市磁湖重金属污染底泥，含水率为72% ;经检测，底泥中含Pb 450mg/kg、Cu 640mg/kg> Cr 55mg/kg、Hg 1.5mg/kg、Cd 1.2mg/kg> As 150mg/kg,为重金属重污染底泥。首先，将水泥、废石膏和粉煤灰按质量比1:10:15混合均匀制成固化剂，然后将固化剂投加到底泥中，固化剂的投加量为底泥质量的20% ;利用污泥搅拌机混合均匀，形成污泥混合物；将其放入方形磨具中加薄膜覆盖，成型3天后，放入养护室；在温度20±6°C、相对湿度100%的条件下，养护10天后，固化泥块的无侧抗压强度达到190.6KPa，满足固化填埋的要求，可作为路基等压实用土。 经检测，固化底泥浸出液中Pb、Cu、Cr、Hg、Cd、As含量分别为 0.047mg/L,0.963mg/L,0.007 mg/L、未检出、(λ 012mg/L,0.085mg/L，低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)限值。实施例3
采取湖北省黄石市磁湖重金属污染底泥，含水率为67% ;经检测，底泥中含Pb 850mg/kg、Cu 1100mg/kg> Cr 74mg/kg> Hg 1.0mg/kg、Cd 3.2mg/kg> As 200mg/L,为重金属重污染底泥。首先，将水泥、废石膏和粉煤灰按质量比1:0.5:1混合均匀制成固化剂，然后将固化剂投加到底泥中，固化剂的投加量为底泥质量的3% ;利用污泥搅拌机混合均匀，形成污泥混合物；将其放入方形磨具中加薄膜覆盖，成型2天后，放入养护室；在温度20±4°C、相对湿度70%的条件下，养护6天后，固化泥块的无侧抗压强度达到97.5KPa，满足固化填埋的要求，可作为路基等压实用土。经检测，固化底泥浸出液中Pb、Cu、Cr、Hg、Cd、As含量分别为0.118mg/L、l.106mg/L、0.013mg/L、未检出、0.006 mg/L、0.097mg/L，低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)限值`。
权利要求
1.一种含重金属湖泊疏浚底泥固化的方法，其特征在于:将废石膏、粉煤灰、水泥混合后制成的固化剂加入到含重金属湖泊疏浚底泥中，搅拌均匀，并在表面覆盖塑料薄膜，成型1-3天；再在20±3 6°C、相对湿度为70 100%的条件下养护2_10天，即得到无侧抗压强度> 170.6kpa的固化泥块；所述废石膏、粉煤灰、水泥的质量配比为1: (0.5 10): (I 15);所述固化剂的加入量为含重金属湖泊疏浚底泥质量的3 20%。
2.根据权利要求1所述的一种含重金属湖泊疏浚底泥固化的方法，其特征在于:所述的含重金属湖泊疏浚底泥含水率为60 80%,含Pb≥450mg/kg、Cu≥640mg/kg、Cr ≥ 640mg/kg、Hg ≥ 0.8mg/kg、Cd ≥ 0.7mg/kg、As ≥ 150mg/kg,为含水率高的重金属重污染底泥。
3.根据权利要求1所述 的一种含重金属湖泊疏浚底泥固化的方法，其特征在于:所述制备固化剂所用的水泥为华新水泥股份有限公司生产的堡垒牌32.5复合硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的一种含重金属湖泊疏浚底泥固化的方法，其特征在于:所述制备固化剂所用的废石膏和粉煤灰均选自湖北华电黄石发电股份有限公司火力发电生产后的废弃物，其中废石膏中主要含有56.67%的SO3和38.14%的CaO，粉煤灰中主要含有.50.49% 的 Si02、30.68% 的 Α1203、3.74% 的 Fe203、3.48% 的 CaO。
全文摘要
本发明属于环境工程中固体废弃物的处理方法，具体是一种含重金属湖泊疏浚底泥固化的方法，其特征在于将废石膏、粉煤灰、水泥混合后制成的固化剂加入到含重金属湖泊疏浚底泥中，搅拌均匀，并在表面覆盖塑料薄膜，成型1-3天；再在20±3～6℃、相对湿度为70～100%的条件下养护2-10天，即得到无侧抗压强度≥170.6kpa的固化泥块；所述废石膏、粉煤灰、水泥的质量配比为1∶(0.5～10)∶(1～15)；所述固化剂的加入量为含重金属湖泊疏浚底泥质量的3～20%；本发明利用粉煤灰、废石膏等工业废料作为重金属污染底泥的固化剂材料，实现了污染底泥、粉煤灰、废石膏等废物的资源化利用，达到了以废治废的目的。
文档编号C04B28/14GK103086670SQ20131003678
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者肖文胜, 陶敏, 马敏, 殷斌, 张家泉, 刘婷, 白翠萍, 吕继良 申请人:湖北理工学院