本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种加有高吸水树脂的碱渣基生活污泥固化剂。
背景技术：
我国污水处理厂普遍采用的污水脱水机仅能使污泥含水率达到75％-85％，达不到我国规定(gb/t23485-2009)的，用作垃圾填埋场覆盖土的污泥含水率要在45％以下。另外，重金属是污泥中的主要污染物之一，污泥中的重金属具有容易聚集、难以迁移等特点，严重制约了污泥的再利用。重金属的毒性与浸出量和化学形态分布有关，如何固化好污泥中的重金属是我国目前急需解决的问题。同时，也鲜有文献在污泥处理后，对ph、大肠菌值、臭度等因素进行加以评价。
生产纯碱多采用氨碱法，碱渣是氨碱法生产纯碱过程中产生的白色固体废料，每生产1吨纯碱约排放10m3的废液，其中含碱渣300～600kg，磷石膏是湿法磷酸生产过程中排出的以二水硫酸钙为主要成分的固体废弃物，每生产1吨p2o5约排放4.5～5.5吨磷石膏。钢渣是冶金工业中产生的废渣，随着中国钢铁工业的发展，中国的钢渣产量也逐年增加。然而，有“劣质水泥熟料”之称的钢渣利用率仅为10％-20％。
近年来已公开的污泥固化剂的相关专利：cn106277663a公开了一种污泥固化剂，由水泥66～82％；丙烯酰胺1～6％；过硫酸铵0.01～0.12％以及石膏14.5～30.5％组成。cn107522374a公开了一种污泥固化剂，由硅酸盐水泥60％～70％、高铝水泥8％～11％、二水石膏22％～29％混合而成。cn107021599a公开了一种污泥固化剂，污泥固化剂有聚丙烯酰胺、无水硫酸钠、氧化镁、氧化钙中的两种或三种组分混合而成。cn105254166a公开了种脱水污泥固化剂及其制备方法与使用方法，脱水污泥固化剂中磷矿石、电石渣、尾矿渣和大理石渣按质量百分比为(1～3):(1～3):(1～3):(1～3)，制备方法是：磷矿石、电石渣、尾矿渣和大理石渣进行水洗、烘干、破碎、球磨处理后，按比例混合均匀。cn107162357a公开了一种污泥固化材料，复合硅酸盐水泥50～65％、生石灰5～15％、过硫酸铵0.05～0.2％、紫砂泥矿物10～25％、聚合硅酸铝铁5～10％、丙烯酰胺2～9％混合而成。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能固化和稳定土壤中的重金属，将污泥的含水率降至45％以下，固化和稳定生活污泥效果优良，稳定性好的加有高吸水树脂的碱渣基生活污泥固化剂。
本发明目的的实现方式为，一种加有高吸水树脂的碱渣基生活污泥固化剂，是由下述方法制备的，下述各原料均取重量份数；制备的具体步骤如下：
1)取碱渣30～40份，磷石膏15～20份，电石渣15～20份和偏高岭土5～10份，加入到干磨机中进行研磨，得到混合粉体材料，粉体材料颗粒的平均粒径在<40μm；
2)取钢渣粉25～30份加入湿磨机中湿磨超细化至粒径在6μm以下，进行离心脱水得到钢渣粉；
3)将步骤1)得到的混合粉体材料和步骤2)得到的钢渣粉先混合得到混合料，然后在混合料中加入1～2份高sap，1～5份水玻璃，0.5-1.0份聚丙烯酰胺，并在搅拌机中先慢搅2min，中断15s后快搅2min，制得加有高吸水树脂的碱渣基生活污泥固化剂。
本碱渣基污泥固化剂加到高含水率的城市污泥中，其中的钢渣粉、碱渣和电石渣能提供大量的钙离子与碱性离子，液相环境下能与污泥中的活性物质发生水化反应，反应的同时能消耗一部分水，生成具有胶凝性质的材料，增强软弱土地的强度和承载力；剩下的水则能被sap、磷石膏和褐煤等吸收；水分子在sap内部以氢键的形式固定在高分子链上，并贮藏在高分子聚合物的致密三维网络结构中，降低了干燥速度，亦能减缓蒸发速度；磷石膏中吸水会膨胀，进一步增强软弱地基。值得一提的是，sap粒子表面有曾的颗粒膜。
本发明的有益效果是：
1、利用高吸水树脂sap为新型功能高分子材料，不溶于一般有机溶剂和水，有着很好的吸水能力，充分吸收高含水率污泥中的水分子，能吸收水分子质量可以达到自重的成百上千倍；其同样优异的保水性能“锁住”吸收的水分子，在加压或者受热等条件下水分也极难溢出，稳定性极好，还具有出色的生物降解功能；
2、钢渣粉、碱渣和电石渣能提供大量的钙质，偏高岭土和硅藻土能提供一部分硅铝质，能与污泥中液相(水)环境中的活性离子发生水化反应，反应的同时能消耗一部分水，并生成具有胶凝性质的材料，增强软弱土地的强度和承载力；
3、运用湿磨技术，充分激发了钢渣粉的潜在活性，使得钢渣粉加入到固化剂里有一定的水化能力，固化剂在运用时钢渣粉能与其他成分反应生成水化产物，增强了产品的稳定性；还节约了能耗；
4、不仅可以固化城市生活污泥等高含水率污染土，也能将污染土中存在的重金属离子有吸附沉淀作用将其原位固定，被固化的重金属难以再次游离出来进入到土壤中，为生态修复打下基础；
5、所采用的水玻璃既可以激发钢渣粉的潜在活性，又可以和粘土结合生成水化硅酸钙或硅胶颗粒，填塞粘土颗粒间的孔隙，提高强度；
6、所采用的聚丙烯酰胺加入污泥中，可中和污泥中悬浮粘土微粒所带电荷，起絮凝作用。
本发明充分利用工业废弃物，减轻企业排废负担；以工业废弃物为原料，无需使用水泥，成本低；固化和稳定生活污泥效果优良。本发明适用于高含水率的城市污泥固化，也能作为填埋场或污染场地覆土。
具体实施方式
本发明将碱渣，磷石膏，电石渣和偏高岭土干磨机研磨，得平均粒径<40μm混合粉体材料；钢渣粉湿磨超细化至粒径<6μm，离心脱水得钢渣粉；混合粉体材料和钢渣粉混合得混合料，混合料中加sap，激发剂水玻璃，外加剂聚丙烯酰胺，先慢搅，中断后快搅制得加有高吸水树脂的碱渣基生活污泥固化剂。
本发明所用的高吸水树脂sap为含有强亲水性基团羧基(-cooh)、羟基(-oh)或氨基(-nh2)、遇水膨胀并且有三维空间网络结构的高分子聚合物。sap能通过与水形成氢键发生水合作用迅速吸收自重几十倍乃至上千倍的液态水而呈凝胶状。
本发明所用的碱渣由氨碱法生产纯碱过程中产生的白色固体废料经离心脱水处理所得的碱渣。
本发明所用的磷石膏为磷化工生产中排放的固体废弃物；磷石膏可溶性磷质量分数≤0.8％，可溶性氟质量分数≤0.5％，含水率≤5％。
本发明所用的钢渣粉冶金工业中产生的废渣，钢渣粉经过湿磨至粒径6μm以下，经离心脱水后所得的钢渣粉。本发明所用的电石渣是电石水解获取乙炔气后排放的废渣。
本发明所用的偏高岭土为mo1型偏高岭土，其中sio2和al2o3质量百分数大于80％。
在使用本发明时，其中的钢渣粉、碱渣和电石渣能提供大量的钙质，偏高岭土和硅藻土能提供一部分硅铝质，能与污泥中液相(水)环境中的活性离子发生水化反应，反应的同时能消耗一部分水，并生成具有胶凝性质的材料，增强软弱土地的强度和承载力；剩下的水则能被sap、磷石膏和褐煤等吸收。磷石膏中吸水会膨胀，进一步增强软弱地基。sap中的羧基、羟基等亲水性基团充分吸收水分，吸收水分子质量可以达到自重的成百上千倍；水分子在sap内部以氢键的形式固定在高分子链上，并贮藏在高分子聚合物的三维网络结构中，降低了干燥速度，亦能减缓蒸发速度稳定性极好，还具有出色的生物降解功能。
在含有重金属的高含水率污染土中，cu2+、zn2+、cd2+等离子会被本发明中的碱渣通过物理吸附或者化学键力吸附。重金属在碱渣表面的存在形态主要为铁锰氧化物结合态、碳酸盐结合态；以有机质及硫化物结合态存在的重金属极少，因此被固化的重金属难以再次游离出来进入到土壤中，为生态修复打下基础。
下面用具体实施例详述本发明，本发明中所用为市售。
实施例1、
1)取碱渣30份，磷石膏15份，电石渣15份和偏高岭土10份，加入到干磨机中进行研磨，得到混合粉体材料，粉体材料颗粒的平均粒径在<40μm；
2)取钢渣粉25份加入湿磨机中湿磨超细化至粒径在6μm以下，进行离心脱水得到钢渣粉；
3)将步骤1)得到的混合粉体材料和步骤2)得到的钢渣粉先混合得到混合料，然后在混合料中加入1份sap，3份水玻璃，0.5份聚丙烯酰胺，并在搅拌机中先慢搅2min，中断15s后快搅2min，制得加有高吸水树脂的碱渣基生活污泥固化剂。
实施例2、同实施例1，不同的是
碱渣32份、磷石膏15份、电石渣15份、偏高岭土5份、钢渣粉27份、1份sap、水玻璃3份、聚丙烯酰胺0.5份。
实施例3、同实施例1，不同的是
碱渣35份、磷石膏20份、电石渣16份、偏高岭土6份、钢渣粉30份、2份sap、水玻璃3份、聚丙烯酰胺1份。
实施例4、同实施例1，不同的是，
碱渣37份、磷石膏18份、电石渣18份、偏高岭土6份、钢渣粉26份、1份sap、水玻璃2份、聚丙烯酰胺0.5份。
实施例5、同实施例1，不同的是，
碱渣38份、磷石膏18份、电石渣20份、偏高岭土10份、钢渣粉28份、2份sap、水玻璃3份、聚丙烯酰胺1份。
实施例6、同实施例1，不同的是，
碱渣40份、磷石膏17份、电石渣18份、偏高岭土10份、钢渣粉27份、2份sap、水玻璃5份、聚丙烯酰胺1份。
本申请人将实施例1-6所制备的200g加有高吸水树脂的碱渣基生活污泥固化剂1kg加入到生活污泥中搅拌均匀，在室外自然晾晒风干24小时后，对生活污泥中的重金属离子含量、ph值、粪大肠菌值、臭度、横向剪切强度进行检测，检测结果见下表。
从表中可见经本发明六组实施例处理的生活污泥均能满足gb/t23485-2009中的相关标准。
所处理的生活污泥为消化污泥，含水率96％，重金属离子cd36.3mg/kg，cu1650.6mg/kg，zn5003.5mg/kg，ph5.4，粪大肠菌值1.07×10-8g/mpn，臭度六级。