本发明属于环保处理技术领域，特别是涉及一种复合干化剂及其制备和应用。
背景技术：
河道疏浚、湖泊清淤过程中产生大量的淤泥，为处理这些淤泥，往往需要大量的人力和资源，现有技术中，处理这些淤泥的方法主要有两种：一是找到专用的填埋场地，将淤泥堆放，然后再吹沙充填，然而此种方法的弊端是：需要大量的专门填埋场地，同时耗费人力，运输成本高；另一种处理方法则是在淤泥中加入复合干化剂固化；现有的复合干化剂存在固化时间长，固化后泥块的强度低、以及污泥中重金属易产生游离的问题。
另外，现有技术强调加入复合干化剂对淤泥或土壤的力学强度如无侧限抗压强度进行提升，然而，淤泥的弱酸性会给环境造成一定的危害，其并未引起人们足够的重视。
技术实现要素：
本发明的技术目的是针对现实情况淤泥处理中存在的技术不足，提供一种成本低、固化效果好的淤泥复合干化剂，其可直接用于高含水量泥浆的固化，同时固化时间短，固化后泥块的强度高，固化后可使污泥中游离状态的重金属沉淀封裹，达到长期稳定的效果。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种复合干化剂，以重量百分比计包括：水泥25-35％、石灰和粉煤灰混合物8-12％、石膏和粘土混合物8-12％、工业废渣5-10％、碳酸钠3-7％、聚丙烯酰胺30-45％。
进一步地，所述复合干化剂以重量百分比计包括：水泥30％、石灰和粉煤灰混合物10％、石膏和粘土混合物10％、工业废渣8％、碳酸钠5％、聚丙烯酰胺37％。
进一步地，所述石灰和粉煤灰混合物以重量百分比计包括石灰0-100％、粉煤灰0-100％。
进一步地，所述石膏和粘土混合物以重量百分比计包括石膏0-100％、粘土0-100％。
一种复合干化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、取工业废渣磨粉；
步骤2、将磨粉工业废渣与石灰和粉煤灰混合物、碳酸钠和石膏和粘土混合物加适量水混合均匀并制成泥饼块；
步骤3、将所得泥饼块烘干干燥后磨粉；
步骤4、将步骤3所得磨粉泥饼与水泥和聚丙烯酰胺混合均匀即得。
一种复合干化剂在污泥处理上的应用。
本发明公开了第一种复合干化剂在污泥处理上的应用，具体包括：
s1、将待固化处理的污泥浓缩或稀释至含水量为75-85％；
s2、按3-9:1的重量比例将浓缩后的污泥与复合干化剂混合均匀；
s3、在混合料表面覆盖起到保气保温作用的塑料薄膜静置；
s4、静置2-6小时，揭开薄膜在表面采用喷头撒适量水即可。
本发明还公开了第二种复合干化剂在污泥处理上的应用，具体包括：
s01、向待处理的含水量大于90％的污泥中添加填料搅拌混合均匀调节含水量至75-85％，曝气3-5小时；
s02、向污泥中添加复合干化剂并混合搅拌均匀即可。
进一步地，所述填料选用石灰和粉煤灰混合物、石膏和粘土混合物、工业废渣中的任意一种或多种。
进一步地，所述复合干化剂占污泥和填料质量和的9-13％。
粉煤灰包括很多密实颗粒，其粒径非常小，会发生水化作用，除此以为还存在多孔结构物质。粉煤灰内含一些金属氧化物可以与水发生反应，因此，其可以吸水。粉煤灰可以很好的填充膨胀石墨中孔隙中，由于其内也存在多孔结构，其可以作为更小颗粒的二级寄生载体。粉煤灰在膨胀石墨的孔隙中吸收水份的水份的时候存在物理吸水和化学吸水两种方式。由于粉煤灰是用于寄生在膨胀石墨中的，因此，其用量不宜多，应少于膨胀石墨的用量。
生石灰主要是用于吸水，并产生大量热量，使淤泥处于一个温度较高的环境中，温度较高有利于提高微粒之间的化学反应速度和效果，以及也可以加速水份的蒸发。其还用于调节淤泥的酸度，使环境呈碱性。当生石灰颗粒存在于膨胀石墨的孔隙中的时候，其可以吸收由膨胀石墨表面扩散过来的水份，并与之反应产生热量，热能蒸发周围的水份，这个过程能够加速水份在膨胀石墨的孔隙中的扩散速度，有利于其它吸水物质吸收水份。
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，因此其在复合干化剂中比例可以比较大：普通硅酸盐水泥与土拌合后，水泥所含的矿物与土体中的水发生强烈的水解和水化反应，溶液会分解出氢氧化钙，同时形成其他水化产物，水化产物使土颗粒凝结在一起，同时填充土中的孔隙。
石膏提供足够的膨胀性水化物钙矾石，它能让固体体积膨胀一倍以上，挤压土体，填充加固土中的部分孔隙；同时钙矾石晶体较粗大、呈针柱状，它们会在孔隙中相互交叉，同水化硅酸钙一起构成空间结构，起到支撑孔隙、减少复合干化剂空隙的作用，弥补了部分孔隙造成的强度损失，进一步提高固化土强度。
聚丙烯酰胺用于吸收淤泥中对于复合干化剂其它成份来说不能吸收的过量的水。
碳酸钠用于与污泥中的重金属离子反应生成重金属碳酸盐从而将游离状态的重金属沉淀下来。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供了一种成本低、固化效果好的淤泥复合干化剂，其可直接用于高含水量泥浆的固化，同时固化时间短，固化后泥块的强度高，固化后可使污泥中游离状态的重金属沉淀封裹，达到长期稳定的效果，同时重金属在一定条件下不再返溶。
2、本发明的复合干化剂组成成分简单、制备操作方便。
3、本发明的复合干化剂可用于对不同含水量的污泥进行固化处理。
4、本发明的复合干化剂适用于自污水处理厂、工业生产产生的污泥或淤泥，来自河道、湖泊等产生的淤泥。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
本发明提出的一种复合干化剂，按以下方法制成：
步骤1、取工业废渣磨粉；
步骤2、将磨粉工业废渣与石灰和粉煤灰混合物、碳酸钠和石膏和粘土混合物加适量水混合均匀并制成泥饼块；
步骤3、将所得泥饼块烘干干燥后磨粉；
步骤4、将步骤3所得磨粉泥饼与水泥和聚丙烯酰胺混合均匀即得。
本发明提供两种复合干化剂在污泥处理上的应用的具体方法：
方法1：具体包括：
s1、将待固化处理的污泥浓缩或稀释至含水量为75-85％；
s2、按3-9:1的重量比例将浓缩后的污泥与复合干化剂混合均匀；
s3、在混合料表面覆盖起到保气保温作用的塑料薄膜静置；
s4、静置2-6小时，揭开薄膜在表面采用喷头撒适量水即可。
方法2，具体包括：
s01、向待处理的含水量大于90％的污泥中添加填料搅拌混合均匀调节含水量至75-85％，曝气3-5小时；
s02、向污泥中添加复合干化剂并混合搅拌均匀即可。
填料选用石灰和粉煤灰混合物、石膏和粘土混合物、工业废渣中的任意一种或多种。
复合干化剂占污泥和填料质量和的9-13％。
下面再结合实施例来说明淤泥固化剂的配方：
配方实施例1：
复合干化剂以重量百分比计包括：水泥30％、石灰和粉煤灰混合物10％、石膏和粘土混合物10％、工业废渣8％、碳酸钠5％、聚丙烯酰胺37％。
石灰和粉煤灰混合物以重量百分比计包括石灰50％、粉煤灰50％。
石膏和粘土混合物以重量百分比计包括石膏50％、粘土50％。
配方实施例2：
复合干化剂以重量百分比计包括：水泥27％、石灰和粉煤灰混合物9％、石膏和粘土混合物9％、工业废渣8％、碳酸钠6％、聚丙烯酰胺41％。
石灰和粉煤灰混合物以重量百分比计包括石灰20％、粉煤灰80％。
石膏和粘土混合物以重量百分比计包括石膏80％、粘土20％。
配方实施例3：
复合干化剂以重量百分比计包括：水泥33％、石灰和粉煤灰混合物11％、石膏和粘土混合物10％、工业废渣6％、碳酸钠4％、聚丙烯酰胺36％。
石灰和粉煤灰混合物以重量百分比计包括石灰80％、粉煤灰20％。
石膏和粘土混合物以重量百分比计包括石膏30％、粘土70％。
取上述配方实施例1-3所制得的复合干化剂分别采用本发明提供的两种复合干化剂在污泥处理上的应用方法进行污泥处理，并对处理前后的污泥进行检测，检测结构如下表所示：
注：a组采用配方实施例1以及方法1、b组采用配方实施例1以及方法2、c组采用配方实施例2以及方法1、d组采用配方实施例2以及方法2、e组采用配方实施例3以及方法1、e组采用配方实施例3以及方法2、g组采用市售固化剂以及方法1、h组采用市售固化剂以及方法2；
其中，含水量为固化后14天的含水量。
其中，上表中的强度指的的无侧限抗压强度。
从上表可知，采用本发明制备的复合干化剂用于污泥处理固化，固化效率高、固化后污泥保水性能佳，固化后污泥具有较高的强度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。