專利名稱：一種含重金屬湖泊疏浚底泥固化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境工程中固體廢棄物的處理方法，具體是一種含重金屬湖泊疏浚底泥固化的方法。
背景技術(shù)：
目前，污染底泥已成為湖泊潛在的內(nèi)源負(fù)荷，底泥中污染物(重金屬)的遷移嚴(yán)重影響著湖泊的水質(zhì)狀況。底泥疏浚技術(shù)通過對(duì)污染嚴(yán)重的湖泊、河段進(jìn)行疏浚、清淤，可恢復(fù)水體的正常功能；它是一種直接的、效果明顯的治理途徑，可以永久消除污染底泥對(duì)湖泊水質(zhì)的影響。然而,疏浚出的污染底泥的安全處置一直是一個(gè)技術(shù)難題。疏浚底泥的常規(guī)處置方式主要有堆放、洼地回填、創(chuàng)建陸地、土地改良、建材利用和海洋棄置等。但是，以上處置方式都遇到疏浚底泥含水率高、處于流動(dòng)狀態(tài)，不便于車輛運(yùn)輸，并且還存在占地面積過大、土力學(xué)性質(zhì)較差、成本難以控制等問題；同時(shí)，疏浚底泥中含有大量有毒有害污染物，尤其是重金屬，若直接填埋而不進(jìn)行處理，將引發(fā)重金屬遷移等二次污染。當(dāng)前，常規(guī)的解決措施是:利用水泥和輔料(石灰、礦渣、鋼渣、硅粉等)對(duì)湖泊疏浚底泥進(jìn)行固化處理，但存在以下不足:
1、在底泥固化過程中，石灰可與底泥中的水發(fā)生反應(yīng)，但生成的氫氧化鈣對(duì)水泥水化反應(yīng)有抑制，因而固化效果較差；礦渣、鋼渣、硅粉僅起骨架構(gòu)建作用，不與底泥中的水發(fā)生反應(yīng)，因而底泥含水率難以下降、固化養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)。2、由于石灰、礦渣、鋼渣、硅粉等輔料主要起骨架構(gòu)建作用，相比廢石膏和粉煤灰，其膠凝固化效果較差，因而可 處理一般湖泊底泥，針對(duì)含重金屬湖泊底泥的固化不適用，固化底泥浸出液中重金屬含量可能超標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種含重金屬湖泊疏浚底泥固化的方法；本方法利用工業(yè)廢料固化湖泊疏浚的重金屬污染底泥，降低含水率，便于底泥的運(yùn)輸；同時(shí)，使固化底泥具有較高的無側(cè)壓強(qiáng)度，浸出液中重金屬含量低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》(GB5085.3-2007)限值，可作為路基等壓實(shí)用土。本發(fā)明的一種含重金屬湖泊疏浚底泥固化的方法，先將廢石膏、粉煤灰、水泥混合后制成的固化劑加入到含重金屬湖泊疏浚底泥中，攪拌均勻，并在表面覆蓋塑料薄膜，成型1-3天；再在20±3 6°C、相對(duì)濕度為70 100%的條件下養(yǎng)護(hù)2-10天，即得到無側(cè)抗壓強(qiáng)度彡170.6kpa的固化泥塊；所述廢石膏、粉煤灰、水泥的質(zhì)量配比為1: (0.5 10):(I 15);所述固化劑的加入量為含重金屬湖泊疏浚底泥質(zhì)量的3 20%。所述的含重金屬湖泊疏浚底泥含水率為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,為含水率高的重金屬重污染底泥。
本發(fā)明中所述制備固化劑所用的水泥優(yōu)選華新水泥股份有限公司生產(chǎn)的堡壘牌32.5復(fù)合硅酸鹽水泥。所述制備固化劑所用的廢石膏和粉煤灰優(yōu)選湖北華電黃石發(fā)電股份有限公司火力發(fā)電生產(chǎn)后的廢棄物，其中廢石膏中主要含有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。當(dāng)廢石膏加入到湖泊疏浚底泥時(shí)，可迅速與底泥中的水發(fā)生反應(yīng)，使底泥含水率快速下降，因而底泥固化速度快、養(yǎng)護(hù)時(shí)間短。粉煤灰是一種良好的膠結(jié)材料，當(dāng)粉煤灰和水泥一起加入底泥后，迅速發(fā)生水化反應(yīng)生成凝膠離子，能將底泥顆粒膠凝在一起，形成堅(jiān)硬的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，因而底泥固塊具有較強(qiáng)的無側(cè)壓強(qiáng)度。同時(shí)，生成的凝膠離子比表面積擴(kuò)大了 1000倍，具有強(qiáng)烈的吸附性能，可將底泥中的重金屬離子固定在底泥固塊內(nèi)，從而有效防止了重金屬的遷移。本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn):
(1)利用粉煤灰、廢石膏等工業(yè)廢料作為重金屬污染底泥的固化劑材料，實(shí)現(xiàn)了污染底泥、粉煤灰、廢石膏等廢物的資源化利用，達(dá)到了以廢治廢的目的；
(2)固化底泥養(yǎng)護(hù)時(shí)間較短，含水率低，便于污泥的運(yùn)輸；
(3)固化底泥具有較高的無側(cè)壓強(qiáng)度，滿足填埋要求，也可作為路基等壓實(shí)用土；
(4)固化底泥浸出液中重金屬含量低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》(GB5085.3-2007)限值，不會(huì)引發(fā)二次污染。本發(fā)明方法還適用于受重金屬污染的土壤、含重金屬剩余污泥的處置。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:
采取湖北省黃石市青山湖重金屬污染底泥，含水率為60%;經(jīng)檢測(cè)，底泥中含Pb480mg/kg、Cu 860mg/kg> Cr 10mg/kg、Hg 0.8mg/kg、Cd 0.7mg/kg> As 340mg/kg,為重金屬重污染底泥。首先，將水泥、廢石膏和粉煤灰按質(zhì)量比1:5:10混合均勻制成固化劑，然后將固化劑投加到底泥中，固化劑的投加量為底泥質(zhì)量的10% ;利用污泥攪拌機(jī)混合均勻，形成污泥混合物；將其放入方形磨具中加薄膜覆蓋，成型I天后，放入養(yǎng)護(hù)室；在溫度20±3°C、相對(duì)濕度90%的條件下，養(yǎng)護(hù)2天后，固化泥塊的無側(cè)抗壓強(qiáng)度達(dá)到170.6KPa，滿足固化填埋的要求，可作為路基等壓實(shí)用土。經(jīng)檢測(cè)，固化底泥浸出液中Pb、Cu、Cr、Hg、Cd、As含量分別為0.062mg/L、0.675mg/L、未檢出、未檢出、未檢出、0.157mg/L，低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》(GB5085.3-2007)限值。實(shí)施例2
采取湖北省黃石市磁湖重金屬污染底泥，含水率為72% ;經(jīng)檢測(cè)，底泥中含Pb 450mg/kg、Cu 640mg/kg> Cr 55mg/kg、Hg 1.5mg/kg、Cd 1.2mg/kg> As 150mg/kg,為重金屬重污染底泥。首先，將水泥、廢石膏和粉煤灰按質(zhì)量比1:10:15混合均勻制成固化劑，然后將固化劑投加到底泥中，固化劑的投加量為底泥質(zhì)量的20% ;利用污泥攪拌機(jī)混合均勻，形成污泥混合物；將其放入方形磨具中加薄膜覆蓋，成型3天后，放入養(yǎng)護(hù)室；在溫度20±6°C、相對(duì)濕度100%的條件下，養(yǎng)護(hù)10天后，固化泥塊的無側(cè)抗壓強(qiáng)度達(dá)到190.6KPa，滿足固化填埋的要求，可作為路基等壓實(shí)用土。 經(jīng)檢測(cè)，固化底泥浸出液中Pb、Cu、Cr、Hg、Cd、As含量分別為 0.047mg/L,0.963mg/L,0.007 mg/L、未檢出、(λ 012mg/L,0.085mg/L，低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》(GB5085.3-2007)限值。實(shí)施例3
采取湖北省黃石市磁湖重金屬污染底泥，含水率為67% ;經(jīng)檢測(cè)，底泥中含Pb 850mg/kg、Cu 1100mg/kg> Cr 74mg/kg> Hg 1.0mg/kg、Cd 3.2mg/kg> As 200mg/L,為重金屬重污染底泥。首先，將水泥、廢石膏和粉煤灰按質(zhì)量比1:0.5:1混合均勻制成固化劑，然后將固化劑投加到底泥中，固化劑的投加量為底泥質(zhì)量的3% ;利用污泥攪拌機(jī)混合均勻，形成污泥混合物；將其放入方形磨具中加薄膜覆蓋，成型2天后，放入養(yǎng)護(hù)室；在溫度20±4°C、相對(duì)濕度70%的條件下，養(yǎng)護(hù)6天后，固化泥塊的無側(cè)抗壓強(qiáng)度達(dá)到97.5KPa，滿足固化填埋的要求，可作為路基等壓實(shí)用土。經(jīng)檢測(cè)，固化底泥浸出液中Pb、Cu、Cr、Hg、Cd、As含量分別為0.118mg/L、l.106mg/L、0.013mg/L、未檢出、0.006 mg/L、0.097mg/L，低于《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》(GB5085.3-2007)限值`。
權(quán)利要求
1.一種含重金屬湖泊疏浚底泥固化的方法，其特征在于:將廢石膏、粉煤灰、水泥混合后制成的固化劑加入到含重金屬湖泊疏浚底泥中，攪拌均勻，并在表面覆蓋塑料薄膜，成型1-3天；再在20±3 6°C、相對(duì)濕度為70 100%的條件下養(yǎng)護(hù)2_10天，即得到無側(cè)抗壓強(qiáng)度> 170.6kpa的固化泥塊；所述廢石膏、粉煤灰、水泥的質(zhì)量配比為1: (0.5 10): (I 15);所述固化劑的加入量為含重金屬湖泊疏浚底泥質(zhì)量的3 20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含重金屬湖泊疏浚底泥固化的方法，其特征在于:所述的含重金屬湖泊疏浚底泥含水率為60 80%,含Pb≥450mg/kg、Cu≥640mg/kg、Cr ≥ 640mg/kg、Hg ≥ 0.8mg/kg、Cd ≥ 0.7mg/kg、As ≥ 150mg/kg,為含水率高的重金屬重污染底泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的一種含重金屬湖泊疏浚底泥固化的方法，其特征在于:所述制備固化劑所用的水泥為華新水泥股份有限公司生產(chǎn)的堡壘牌32.5復(fù)合硅酸鹽水泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含重金屬湖泊疏浚底泥固化的方法，其特征在于:所述制備固化劑所用的廢石膏和粉煤灰均選自湖北華電黃石發(fā)電股份有限公司火力發(fā)電生產(chǎn)后的廢棄物，其中廢石膏中主要含有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
本發(fā)明屬于環(huán)境工程中固體廢棄物的處理方法，具體是一種含重金屬湖泊疏浚底泥固化的方法，其特征在于將廢石膏、粉煤灰、水泥混合后制成的固化劑加入到含重金屬湖泊疏浚底泥中，攪拌均勻，并在表面覆蓋塑料薄膜，成型1-3天；再在20±3～6℃、相對(duì)濕度為70～100%的條件下養(yǎng)護(hù)2-10天，即得到無側(cè)抗壓強(qiáng)度≥170.6kpa的固化泥塊；所述廢石膏、粉煤灰、水泥的質(zhì)量配比為1∶(0.5～10)∶(1～15)；所述固化劑的加入量為含重金屬湖泊疏浚底泥質(zhì)量的3～20%；本發(fā)明利用粉煤灰、廢石膏等工業(yè)廢料作為重金屬污染底泥的固化劑材料，實(shí)現(xiàn)了污染底泥、粉煤灰、廢石膏等廢物的資源化利用，達(dá)到了以廢治廢的目的。
文檔編號(hào)C04B28/14GK103086670SQ20131003678
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者肖文勝, 陶敏, 馬敏, 殷斌, 張家泉, 劉婷, 白翠萍, 呂繼良 申請(qǐng)人:湖北理工學(xué)院