专利名称：一种污泥胶凝固化剂及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污泥固化剂的组分，进一步涉及用该污泥固化剂在污泥填埋前固化过程中的应用方法。属于固体废弃物处理与处置领域。
背景技术：
污泥是污水处理过程中形成的以有机物为主要成分的泥状物质，有机物含量达60％～70％(干基)，产量大，其特性是容易腐化发臭、颗粒较细、密度较小、含水率高且不易脱水，经脱水装置脱水后的含水率仍在80％左右。目前，我国污水厂产生的污泥主要以填埋的方式进行处理，由于含水率较高，土力学性质差，一般很难满足填埋场的填埋承重要求，无法进行填满操作。因此，污泥需经固化处理后，才能送生活垃圾填埋场填埋。
专利号为“CN1075978A”名称为“一种钻井废泥浆固化剂”的发明专利采用硅酸盐、硫酸盐、吸附剂和调整剂为原料，通过烘干、破碎、均化、粉碎至一定的细度而制成，用于固化水基废泥浆。专利号为“CN1131131A”名称为“一种水泥类土壤固化剂”的发明专利将硅酸盐水泥熟料和硬石膏，或将硅酸盐水泥熟料、硬石膏和丙三醇混合粉磨，或分别粉磨后再混合拌匀，即得一种水泥类土壤固化剂。该固化剂适用于固化含水率为35～60％(占干土比例)的土壤。
专利号为“CN1289817A”名称为“土壤凝结固化剂组合物”的发明专利中包括A组分MgSiF630-60份，MgCl2·6H2O 10-45份，MgSO4·4H2O 15-50份，NH4Cl10-40份；B组分NaAlO210-45份，Na2CO340-70份，KCl30-70份，分散剂NNO 0.5-5份。施工中取土壤配合4-10％水泥或5-10％生石灰，再加入2-8％的A、B两组分使用，用于建筑业的免烧砖、瓦、公路铁路的路基等。
以上专利各具特色，但应用于固化污泥时仍存在一些不足，1.固化剂加入量较大。2.固化过程均发生水化反应，固化时间较长，且需要养护。3.处理含水率在60％～90％左右的污泥时，固化效果较差，并产生恶臭气体。4.运行成本较高，不适用污泥固化填埋。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于污水厂污泥胶凝固化用的材料，本发明另外一个目的是公开用该材料在短时间内使含水率为60％～90％左右的污泥固化的方法。用本发明进行固化的污泥能快速达到填埋场填埋承重要求，且价格低廉，不产生二次污染和恶臭气体。
为了达到上述目的，本发明利用Ca，Mg，Si离子发生胶凝反应后形成晶体，晶体形态主要为针状，长柱状，并且彼此相互交叉连结成网状结构，从而使固化后的制品具有很高的机械强度的特性，经过研究和实验，获得如下由A、B两种组合物构成的本发明的污泥胶凝固化剂配方。
本发明的污泥胶凝固化剂的组成和质量为A组分MgO 50～70份，CaO 10～15份，SiO215～20份，Fe2O33～5份和Al2O32～3份混合而成。
B组分MgCl2·6H2O 45～60份，MgSO4·7H2O 30～50份，NaSiO35～10份，NaCl 3～5份和KCl 3～5份混合而成。
以上组成A和B组分的原料均为市售的工业级试剂或药剂，粒径要求在50～150um的粉状固体，各自均匀混合，分A、B包装即可。保存和运输时应防止潮解。现场使用时，无须水解，按比例和污泥混合均匀即可起作用。
本发明的具体使用方法是，在施工现场，先将A、B两组分按质量比为1～10∶1的比例量取并混合后，加到含水率为60％～90％的污泥中，进行混合，固化剂的加入质量为，固化剂∶污泥＝1～5∶100，与污泥混合同时，还要加入污泥质量的0～5份的固化调理剂，搅匀后施压成型，然后静止固化，固化时间为10～15h，经检测，固化污泥的强度达1.5MPa～4.5Mpa，满足填埋场填埋承重要求(一般填埋场作业机械的最大对地压力为50kPa左右)。
上述的固化调理剂由4份质量H3PO4和10份质量NH3H2PO4组成。
本发明具有如下的优点和效果1.由于本发明的固化剂采用含Ca，Mg，Si等离子的原料，因此对高含水率，特别是含水率在60％～90％之间的污泥具有明显的固化效果，在短时间内改善污泥的力学性能从而使承载力提高，满足污泥填埋场的填埋要求。
2.由于Ca，Mg，Si离子的作用，本发明的固化剂可对污泥中所含的重金属离子起到固化作用，污泥经固化填埋后，渗滤液中的重金属浓度明显减少。
3.由于Ca，Mg，Si离子本身就是土壤的调理剂和改良剂，本发明的固化剂在污泥填满中的使用可以缩短污泥填埋的稳定化过程，利于污泥填埋场的生态修复和土壤再利用。
4.本发明的固化剂采用无机原料配比而成，价格低廉，可以大大降低填埋成本，不会造成库容的增加，不会产生任何环境危害，并可吸收污泥产生的恶臭气体。
5.由于本发明的固化剂固化污泥的机理是以气凝胶结构进行的，因此，时间和水浸泡不影响其固化硬度，有利于填埋场的填埋机械操作。
具体实施例方式
实施例1首先，量取如下质量的市售的工业级MgO50份，CaO10份，SiO216份，Fe2O33份和Al2O32份，将它们混合并破碎成粒径为50～150um的粉体，制成A组分。用同样的方法将MgCl2·6H2O 25份，MgSO4·7H2O20份，NaSiO33份，NaCl2份和KCl2份制成B组分。
然后将A和B组分混合后，量取质量为1.5kg的A和B组分混合的本发明的污泥胶凝固化剂，与100kg含水率为78％的污泥混合均匀，再加入2kg固化调理剂(固化调理剂由4份质量H3PO4和10份质量NH3H2PO4组成)，平铺在模具内。10h后，硬度可达2.5MPa，完全满足污泥填埋场的填埋要求。28天后，硬度可达8.5Mpa，有利于填埋场的填埋机械操作。
实施例2首先，量取如下质量的市售的工业级MgO70份，CaO15份，SiO220份，Fe2O35份和Al2O33份，将它们混合并破碎成粒径为50～150um的粉体，制成A组分。用同样的方法将MgCl2·6H2O 15份，MgSO4·7H2O11份，NaSiO32份，NaCl1份和KCl1份制成B组分。
然后将A和B组分混合均匀后，量取质量为4kg的A和B组分混合的固化剂，与100kg含水率为85％的污泥均匀混合，加入2.5kg实施例1的固化调理剂，10MPa压力下平铺在模具内。15h后，硬度可达4.5MPa，满足污泥填埋场的填埋要求。28天后，硬度可达14MPa。水浸泡48小时后，其强度无明显变化。
实施例3在上海市老港填埋场新建2000吨/天污泥填埋场内，用1吨菱苦土(含MgO70％)，0.12吨生石灰和0.18吨SiO2，0.03吨Fe2O3，0.02吨Al2O3混合组成的A组分，与0.45吨氯化镁，0.3吨MgSO4·7H2O，0.08吨NaSiO3，0.03吨NaCl和0.03吨KCl组成的B组分，与100吨污泥(污泥平均含水率在80％左右)混合。12h后，硬度可达1.5MPa。可在该填埋场上面进行二次污泥填埋。
权利要求
1.一种污泥胶凝固化剂，其特征在于由分别包装的粒径为50～150um粉状固体A、B两组分组成，其中A组分由质量为50～70份MgO，10～15份CaO，15～20份SiO2，3～5份Fe2O3和2～3份Al2O3组成；B组分由质量为45～60份MgCl2·6H2O，30～50份MgSO4·7H2O，5～10份NaSiO3，3～5份NaCl和3～5份KCl组成。
2.一种污泥胶凝固化剂的应用，其特征在于先将A、B两组分按质量比为1～10∶1份的比例量取并混合后，量取A、B两组分混合的固化剂∶含水率为60％～90％的污泥＝1～5份∶100份，然后进行混合，同时，还加入污泥质量的0～5份固化调理剂，一起搅匀后施压成型，再静止固化，固化时间为10～15h，固化强度达1.5MPa～4.5Mpa，满足填埋要求或做免烧砖。
3.根据权利要求2所述的一种污泥胶凝固化剂的应用，其特征在于所述的固化调理剂由4份质量H3PO4和10份质量NH3H2PO4组成。
全文摘要
一种污泥胶凝固化剂及应用，涉及一种污泥胶凝固化剂，进一步涉及其应用方法。由分开包装的A、B两组分组成，A组分由MgO 50～70份，CaO 10～15份，SiO
文档编号B09B3/00GK101062824SQ20071003952
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月17日 优先权日2007年4月17日
发明者赵由才, 马建立, 黄仁华, 王莉, 周海燕, 徐群, 牛冬杰, 柴晓利 申请人:同济大学