本發(fā)明屬于環(huán)境保護,涉及一種淤泥利用方法。
背景技術:
1、我國水域面積遼闊,各類河湖分布廣泛,每年因水環(huán)境治理產生大體量的清淤底泥,通常以簡單堆存的形式進行處理,不僅會占用大面積土地資源,同時會加劇堆場周邊土壤和水環(huán)境風險,且易引發(fā)泥石流、滑坡等地質災害,給人民的生命財產安全帶來重大損失。因此,對河湖清淤底泥進行安全化處置和資源化利用是目前亟需解決的問題。
2、改性脫水及固化處理作為現(xiàn)階段河湖清淤底泥資源化利用的主要途徑,通常是采用水泥、石灰、粉煤灰等膠凝材料加入到淤泥中,通過系列水化反應實現(xiàn)淤泥的降水和增強。然而,上述膠凝材料大多是通過燒結方式加工而成,具有能耗大、碳排放量高的缺點,且材料均呈堿性(ph>12),脫水及固化后的淤泥難以作為生態(tài)種植土直接使用,淤泥的資源化利用效率低。公開號為cn108086297a的發(fā)明專利,提出了一種異位活性氧化鎂碳化固化淤泥土方法,該方法利用活性氧化鎂這一負碳材料,通過碳化方式實現(xiàn)淤泥的固化處理,所獲得的處置淤泥具有良好的工程性能及環(huán)境友好型特點。然而,該方法中所利用的活性氧化鎂材料成本較高,且技術實施過程需要對混合改性淤泥進行造粒作業(yè)處理,整體施工效率較低,處理成本高,在工程中難以大規(guī)模推廣應用。
技術實現(xiàn)思路
1、為解決背景技術中所述的河湖清淤底泥采用改性脫水及固化處理方法能耗大、碳排放量高、資源化利用效率低和采用異位活性氧化鎂碳化固化方法施工效率較低、處理成本高、在工程中難以大規(guī)模推廣應用的問題,本發(fā)明提供一種基于固碳改性的河湖清淤底泥利用方法。
2、本發(fā)明的方法,包括以下步驟:
3、s1、向河湖清淤底泥中加入絮凝劑溶液并充分攪拌,再通過旋流分離器進行泥水分離,獲得濃縮底泥;
4、s2、向濃縮底泥中加入多源固廢改性劑并進行均混拌合,然后再通過板框壓濾機進行脫水處理,獲得脫水泥餅;
5、s3、將脫水泥餅轉移至碳化池內,然后從底部通入co2進行固碳養(yǎng)護,獲得初級人工生態(tài)土;
6、s4、將初級生態(tài)土進行破碎篩分,再根據應用需求加入相應的土壤結構調理劑并混勻,得到次級人工生態(tài)土。
7、進一步地,所述步驟s1中,絮凝劑包括聚丙烯酰胺類絮凝劑、聚合鋁鹽類絮凝劑或聚合鐵鹽類絮凝劑。
8、更進一步地,所述步驟s1中,聚丙烯酰胺類絮凝劑使用時,調制成質量濃度為0.1-0.3%溶液,按照0.5-2%體積比加入到河湖清淤底泥中;聚合鋁鹽類絮凝劑使用時,調制成質量濃度為1-3%溶液,按照3-8%體積比加入到河湖清淤底泥中;聚合鐵鹽類絮凝劑使用時,調制成質量濃度為1-3%溶液,按照3-8%體積比加入到河湖清淤底泥中。
9、更進一步地,所述步驟s1中,將加入絮凝劑溶液的河湖清淤底泥通過輸送管道輸入至旋流分離器均混2-3min,進行泥水分離,分離出來的水通過旋流分離器上部的溢出管道排出,在旋流分離器底部獲得含水率為80-120%的濃縮底泥,將其通過螺旋輸送機傳輸至步驟s2的板框壓濾機內。
10、更進一步地,所述步驟s2中,多源固廢改性劑按質量百分比包括:40-50%電石渣、30-40%磷石膏、10-30%垃圾焚燒底灰。選用電石渣、磷石膏和垃圾焚燒底灰三種常見的大宗固廢為原料,基于各類材料自身的化學性質特點,確定材料最優(yōu)配比,混合后即可制備出具有良好堿中和能力和負碳性性能的淤泥脫水及固化改性材料,即多源固廢改性劑。該多源固廢改性劑可通過堿中和方式調控材料的ph值,其內部磷石膏含有的磷酸可與電石渣及垃圾焚燒底灰含有的ca(oh)2發(fā)生中和反應,生成具有一定膠結強度的磷酸三鈣和水,從而可有效降低脫水泥餅的堿度和含水率,同時提高其強度。河湖清淤底泥中自身含有的有機質及磷石膏含有的磷酸鹽成分均有利于植物生長。
11、更進一步地,所述步驟s2中,磷石膏使用前需在150℃溫度下連續(xù)干燥2h,完成結晶水脫附,再將其與電石渣和垃圾焚燒底灰混合均勻,得到多源固廢改性劑。
12、更進一步地,所述步驟s2中,多源固廢改性劑在濃縮底泥輸送過程中加入,并通過螺旋輸送機與濃縮底泥混合均勻,多源固廢改性劑的添加量為濃縮底泥干質量的10-30%,隨后將混合物充注到到板框壓濾機中進行脫水處理,板框壓濾脫水處理時長為40-60min,獲得含水率低于40%,厚度為1-2cm的脫水泥餅。
13、更進一步地,所述步驟s3中,將脫水泥餅轉運至碳化池內自然堆放形成脫水泥餅堆體,堆放高度為3-3.5m,無需任何壓實,采用塑料膜對碳化池上部進行密封;脫水泥餅堆體中的滲出液過濾并儲存在碳化池底部設置的隔水層中,將co2儲存罐的出氣管道與隔水層上部平面上均勻布設的表面帶有氣孔的通氣管道相連通。
14、更進一步地,所述步驟s3中,打開co2儲存罐氣閥,從碳化池底部隔水層上部平面向脫水泥餅堆體中進行間歇式注氣,待上部塑料膜明顯鼓起后停止注氣,而待上部塑料膜出現(xiàn)明顯塌陷后進行補氣;塑料膜內的氣壓控制在0.2-0.3mpa,注氣的氣體中co2濃度≥80%;對脫水泥餅堆體進行進行間歇式注氣2-3d,使脫水泥餅進行礦化反應,進行固碳養(yǎng)護,獲得初級人工生態(tài)土。
15、泥餅中殘余的部分ca(oh)2可在固碳改性過成中與co2發(fā)生碳化反應,完全轉化為caco3和水,經驗證,制備得到的初級人工生態(tài)土ph值為6.3-8.0,接近于中性。
16、更進一步地,所述步驟s4中,土壤結構調理劑包括土壤固化劑、植物纖維碎料及砂石細料中的一種或多種;所述土壤固化劑包括水泥、石灰、粉煤灰、高分子聚合物膠凝材料中的一種或多種;所述植物纖維碎料包括稻殼、秸稈纖維、木屑中的一種或多種。
17、經驗證,制備得到的次級人工生態(tài)土ph值接近于中性,含水率可低于20%,無側限抗壓強度值可高于200kpa,且富含有機質及磷元素,可適應于各類植物生長,可廣泛應用于園林或農業(yè)種植、堤壩或生態(tài)廊道修筑以及基坑回填等工程中。
18、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比,聯(lián)用淤泥絮凝濃縮、機械擠壓脫水和固碳改性增強三個技術,并采用多源固廢改性劑對河湖清淤底泥進行混合調質改性處理,然后對改性后的河湖清淤底泥通過機械擠壓脫水及co2固碳養(yǎng)護處理,利用改性后的脫水泥餅中的ca(oh)2等堿性物質與工業(yè)廢氣中的co2發(fā)生碳化反應,生成caco3等物質,在提高脫水泥餅力學強度的同時可有效實現(xiàn)碳存儲,節(jié)能環(huán)保,實現(xiàn)了河湖清淤底泥和電石渣工業(yè)固廢的協(xié)同處置與利用,可實現(xiàn)各種不同成分類型的清淤底泥的深度脫水及高效硬化,得到的初級人工生態(tài)土最后再根據應用需求加入相應的土壤結構調理劑,制備出成本低廉、土質良好、植物適應性強、強度適宜的次級人工生態(tài)土。本發(fā)明可在在清淤現(xiàn)場就地實施,材料及工藝簡單,各步驟可銜接性好,施工效率高,施工成本低,節(jié)能環(huán)保,可大幅提高河湖清淤底泥脫水及固化效果,獲得的初級人工生態(tài)土具有較低含水率和較高的力學強度,破碎調理后的次級人工生態(tài)土具有良好的負碳效果,可廣泛用于園林或農業(yè)種植、堤壩或生態(tài)廊道修筑以及基坑回填等工程中,進而實現(xiàn)河湖清淤底泥的大體量生態(tài)化應用,經濟和環(huán)境效益顯著。