淤泥固化剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及淤泥处理领域，具体是一种淤泥固化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

污淤泥是污水处理过程中产生的一种粘稠状物质，它以好氧、厌氧微生物为主体，同时也混入原污水中带有的泥沙、纤维、动植物残体及吸附在其上的有机物、金属、病菌、虫卵、胶质等多种复杂的混合体。对于大型城市污水处理厂以及城市中的河流湖泊来说，由于有大量的工业废水排入系统，造成污水污淤泥中的含有大量的微生物、病原体、重金属以及有机污染物，水含量一般在80％以上，如果处置不当，会造成严重的二次污染。

现有大部分淤泥固化的方式都是以水泥和生石灰为主体，水泥的作用是增加淤泥的胶黏性，使淤泥粘合在一起，并使淤泥硬化，生石灰，其主要是用于吸水，如中国cn201210012249.5号专利公开了一种淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化方法，涉及淤泥处理领域，该淤泥固化剂按以下方法制成：首选将包括可膨胀石墨、水泥、粉煤灰、炭黑、硅粉、瓷土和生石灰七种成份混合，该发明也存在固化时间长，不能去除淤泥的特殊恶臭气味。

中国cn201010594732.x号专利一种污淤泥固化剂及固化污淤泥的方法。所述污淤泥固化剂含有硅酸盐水泥和活性氧化镁。所述污淤泥固化剂用于市政污水处理厂脱水污淤泥和河道污淤泥的处理。该固化剂固化时间短、操作简单、降解和固化重金属效果明显。在处理污淤泥和底泥时，所述固化剂可以在4小时内快速固化污淤泥，5天达到填埋要求，降低城市污淤泥和河道底泥中总金属含量60％至90％以上，特别适合于大型城市化污水处理厂和城市河道污淤泥的固化处理。但是，该发明也存在固化时间长，固化成本高的问题。

目前污淤泥的处理方法主要是农用、焚烧和填埋，还有很大量的污淤泥没有经过任何处理，随意丢弃。由于污淤泥的含水量高，污染物含量高成分复杂，现有处理方式一般存在环境污染、处理成本过高、处理时间过长，同时也容易引起填埋场工程地质灾害等方面的问题。因此，如何合理处置污水厂以及湖泊污淤泥，解决城市污淤泥的出路已成为非常紧迫的任务。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种淤泥固化剂及其制备方法和应用，该方法固化效果好，所需固化时间短，效率高，可有效去除淤泥的恶臭气味。

本发明提供的技术方案：一种淤泥固化剂，由以下重量百分比组成的原料制成：

所述阳离子螯合物是由螯合剂与金属离子螯合而成，其螯合剂选用乙二胺四乙酸(edta)、二羟乙基甘氨酸(deg)中的一种或多种组合，金属离子选用镁离子、钙离子或铁离子；

所述过氧化物为过氧化钠、过氧化钾、过氧化钙、过氧化镁、过氧化锌、过一硫酸氢钾、过氧化锶中的一种或多种。

一种淤泥固化剂，由以下原料按照重量百分比制成：

进一步的，所述改性硅藻土的制备方法：将硅藻土焙烧，降温，再加入氯化铁溶液中，恒温搅拌浸泡5-15min，减压浓缩干燥，最后加入na2co3溶液中，微波加热20-30min，然后除去上层溶液，真空抽滤，洗涤至中性，固液分离，烘干，粉碎得到改性硅藻土。

一种淤泥固化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)按照以下重量百分比选取原料，备用：改性硅藻土30-50％、凹凸棒土30-35％、氯化钙2-5％、高锰酸钾1-3％、过氧化物5-15％、阳离子螯合物1-5％、次氯酸钠1-2％、异噻唑啉酮0-1％、月桂醇硫酸钠0.1％-0.5％、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物0.5-1％、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物0.5-2％、壳聚糖0-5％、三乙醇胺1-5％、三聚氰胺甲醛树脂2-3％；(2)将上述原料在搅拌机中充分混合搅拌。

一种淤泥固化剂的应用，包括如下步骤：按照固化剂与淤泥质量比为4％～40％:1的掺入比将所述固化剂加入淤泥中，然后进行充分混合后，自然晾晒固化0.5-1h即可使用。

本发明的淤泥固化剂在使用过程中，可根据所需固化后的淤泥的含水率和强度，适当调整其组成配比和加入的量。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用具有多孔结构的改性硅藻土，通过物理吸附，去除淤泥水份，同时水份还会慢慢伸入孔隙与其中的一些寄生物质发生化学反应，进一步吸收水份，这样的结构形成一个物理吸水和化学吸水两种同时存在的方式。改性硅藻土含有的al2o3、fe2o3、cao、mgo、k2o、na2o、p2o5等氧化物和有机质，在物理吸水过程中，淤泥中的水份沿着改性硅藻土表面分布扩展到其内孔隙中，氧化物与水发生反应，将水份子完全结合，达到固化的效果；

(2)本发明采用凹凸棒土作为固化剂的主要原料之一，凹凸棒土具有独特的层链状结构特征，具有强吸水性并具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力和一定的可塑性及粘结力，可以有效地除去诸如激素、农药、病毒、毒素和重金属离子等类物质，防止有害物质仍留在淤泥中，给人造成危害；

(3)本发明采用高锰酸钾和过氧化物等强氧化剂作为固化剂的主要原料，可以与水发生氧化反应，去除淤泥中的水份，同时生成碱性的氢氧化物，调节淤泥的酸性环境，改善淤泥特性；

(4)本发明采用壳聚糖作为固化剂主要原料，能够有效的吸附重金属、破坏微生物结构、水解有机污染物，在降低污染的同时还能消除恶臭，利于污淤泥后续储存或填埋和固化后产物的应用；

(5)本发明采用次氯酸纳和异噻唑啉酮作为杀菌消毒剂，可以对淤泥进行杀菌消毒，杀死淤泥中的大量微生物，防止微生物进一步发酵产生恶臭气体，也起到了脱臭剂的效果。

(6)阳离子螯合物用于去除有毒的重金属离子，同时加入了减水剂和激发剂，激发土壤里面的氧化物反应吸水。

(7)本发明所述淤泥固化剂，与传统方法相比，原料简单易得，价格低廉固化过程简单、固化时间短，效率高，运输方便、处理费用低，固化后的污淤泥不会造成二次污染，传统固化时间是8-24h，采用本申请的淤泥固化剂固化淤泥后可快速将其进行后续的处理，节省工序时间。

附图说明

图1是采用本发明的淤泥固化剂后，淤泥的含水率随固化时间的变化曲线图；

图中：横坐标为固化时间，单位：min，纵坐标为含水率，单位：％。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

以下实施例中采用的改性硅藻土其制备方法为：将硅藻土焙烧，降温，再加入氯化铁溶液中，恒温搅拌浸泡5-15min，减压浓缩干燥，最后加入na2co3溶液中，微波加热20-30min，然后除去上层溶液，真空抽滤，洗涤至中性，固液分离，烘干，粉碎得到改性硅藻土。

实施例1

一种淤泥固化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)按照以下重量百分比选取原料，备用：改性硅藻土30％、凹凸棒土35％、氯化钙5％、高锰酸钾3％、过氧化钠15％、阳离子螯合物5％、次氯酸钠2％、月桂醇硫酸钠0.1％％、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物0.5％、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物1.4％、三乙醇胺1％、三聚氰胺甲醛树脂2％；(2)将上述原料在搅拌机中充分混合搅拌。所述阳离子螯合物是由乙二胺四乙酸(edta)与镁离子螯合而成。

所述淤泥固化剂的应用方法，包括如下步骤：按照固化剂与淤泥质量比为38％:1的掺入比将所述固化剂加入淤泥中，然后进行充分混合后，自然晾晒固化0.5h即可使用。

实施例2

一种淤泥固化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)按照以下重量百分比选取原料，备用：改性硅藻土35％、凹凸棒土32％、氯化钙4％、高锰酸钾2％、过氧化钙10％、过氧化锶2％、阳离子螯合物4％、次氯酸钠1.8％、异噻唑啉酮0.2％、月桂醇硫酸钠0.2％、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物0.6％、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物1％、壳聚糖3.2％、三乙醇胺1.8％、三聚氰胺甲醛树脂2.2％；(2)将上述原料在搅拌机中充分混合搅拌。

所述阳离子螯合物是由二羟乙基甘氨酸(deg)与钙离子螯合而成。

所述淤泥固化剂的应用方法，包括如下步骤：按照固化剂与淤泥质量比为30％:1的掺入比将所述固化剂加入淤泥中，然后进行充分混合后，自然晾晒固化0.6h即可使用。

实施例3

一种淤泥固化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)按照以下重量百分比选取原料，备用：改性硅藻土38％、凹凸棒土34％、氯化钙3％、高锰酸钾1％、过氧化镁6％、过一硫酸氢钾4％、阳离子螯合物3％、次氯酸钠1.5％、异噻唑啉酮0.4％、月桂醇硫酸钠0.3％、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物0.7％、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物0.8％、壳聚糖1.8％、三乙醇胺3％、三聚氰胺甲醛树脂2.5％；(2)将上述原料在搅拌机中充分混合搅拌。所述阳离子螯合物是由二羟乙基甘氨酸(deg)与镁离子螯合而成。

所述淤泥固化剂的应用方法，包括如下步骤：按照固化剂与淤泥质量比为22％:1的掺入比将所述固化剂加入淤泥中，然后进行充分混合后，自然晾晒固化0.7h即可使用。

实施例4

一种淤泥固化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)按照以下重量百分比选取原料，备用：改性硅藻土40％、凹凸棒土30％、氯化钙2％、高锰酸钾1.5％、过氧化钾4％、过氧化镁4％、阳离子螯合物2％、次氯酸钠1.2％、异噻唑啉酮1％、月桂醇硫酸钠0.5％、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物0.8％、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物2％、壳聚糖4％、三乙醇胺4％、三聚氰胺甲醛树脂3％；(2)将上述原料在搅拌机中充分混合搅拌。

所述阳离子螯合物是由乙二胺四乙酸(edta)与钙离子螯合而成。

所述淤泥固化剂的应用方法，包括如下步骤：按照固化剂与淤泥质量比为15％:1的掺入比将所述固化剂加入淤泥中，然后进行充分混合后，自然晾晒固化0.8h即可使用。

实施例5

一种淤泥固化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)按照以下重量百分比选取原料，备用：改性硅藻土45％、凹凸棒土30％、氯化钙2％、高锰酸钾1％、过氧化钠5％、过氧化钙2％、阳离子螯合物1％、次氯酸钠1％、月桂醇硫酸钠0.1％、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物0.5％、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物0.6％、壳聚糖4.8％、三乙醇胺5％、三聚氰胺甲醛树脂2％；(2)将上述原料在搅拌机中充分混合搅拌。

所述阳离子螯合物是由乙二胺四乙酸(edta)与铁离子螯合而成。

所述淤泥固化剂的应用方法，包括如下步骤：按照固化剂与淤泥质量比为8％:1的掺入比将所述固化剂加入淤泥中，然后进行充分混合后，自然晾晒固化0.9h即可使用。

实施例6

一种淤泥固化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)按照以下重量百分比选取原料，备用：改性硅藻土50％、凹凸棒土30％、氯化钙2％、高锰酸钾1％、过氧化锌4％、过氧化锶1％、阳离子螯合物1％、次氯酸钠1％、异噻唑啉酮0.7％、月桂醇硫酸钠0.1％、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物0.5％、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物0.5％、壳聚糖3.2％、三乙醇胺3％、三聚氰胺甲醛树脂2％；(2)将上述原料在搅拌机中充分混合搅拌。

所述阳离子螯合物是由二羟乙基甘氨酸(deg)与铁离子螯合而成。

所述淤泥固化剂的应用方法，包括如下步骤：按照固化剂与淤泥质量比为5％:1的掺入比将所述固化剂加入淤泥中，然后进行充分混合后，自然晾晒固化1h即可使用。

下表是将上述实施例1-6进行固化相关的测试结果检测数据，同时以现有的某种水泥和生石灰为主体的淤泥固化剂作为对比例。

表1淤泥固化剂检测结果

从上表实验结果看出，现有的传统淤泥固化剂所需固化时间更长，且固化后淤泥的含水率降低的程度相比于本发明的更少，抗压强度也更差一点。本发明具有固化时间短，效率高的特点，且固化后的淤泥的恶臭气味更少一点。

本发明针对淤泥固化的时间也做了相关测试，其他条件相同的情况下，测定了不同固化时间后淤泥的含水率的变化，如图1所示，其结果表明，刚开始加入固化剂时，淤泥含水率显著下降，到60分钟后，下降速率很慢，本发明选择了较优的固化时间为30-60min，在此条件下，已达到了固化的效果。

以上所述仅为本发明的具体实施方案的详细描述，并不以此限制本发明，凡在本发明的设计思路上所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。