專利名稱：利用水泥與有機(jī)硫化物固化-穩(wěn)定化重金屬污染底泥的方法及所得固化體的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重金屬污染底泥的固化-穩(wěn)定化處理方法，尤其涉及一種利用穩(wěn)定劑固化-穩(wěn)定化重金屬污染底泥的方法及所得固化體的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)廢水帶來的環(huán)境問題日益嚴(yán)重，重金屬等污染物通過工業(yè)廢水排放進(jìn)入水體，最終蓄積到底泥中，對水體生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅。因此，底泥重金屬污染成為一個世界性的環(huán)境問題。底泥是指水體底部的表層沉積物質(zhì)，是由腐殖質(zhì)、微
生物、泥沙及土壤等組成。重金屬可通過大氣降塵、降水、土壤沖刷、地表徑流等進(jìn)入水體底泥，水體底泥在某種程度上可以看作是重金屬的儲存庫。當(dāng)?shù)啄嗤饨绛h(huán)境發(fā)生變化時，重金屬可能重新從底泥中溶出造成水體二次污染。另外，重金屬不能被生物降解，但具有生物累積的特性，可以通過水體食物鏈產(chǎn)生生物富集和濃縮效應(yīng)，最終影響到“食物鏈”的頂級生物即人類。目前，利用固化-穩(wěn)定化方法處理重金屬污染底泥是國內(nèi)外應(yīng)用較多的技術(shù)之
一。其中水泥是最常見的膠凝材料。單純用水泥固化-穩(wěn)定化底泥不僅造價過高，而且在處理高含量重金屬污染底泥時，需加大水泥的使用量以保證固化效果，因而會造成固化體增容比大、處理成本高等問題。近些年來，藥劑穩(wěn)定化技術(shù)由于具有增容比小、工藝簡單、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在重金屬廢物的穩(wěn)定中應(yīng)用得越來越廣泛。常見的重金屬穩(wěn)定劑可以分為無機(jī)型和有機(jī)型兩種，其中有機(jī)型藥劑以螯合劑為主，它與底泥重金屬反應(yīng)形成的疏水性的、難溶的螯合物在較寬的PH值范圍內(nèi)可保持穩(wěn)定，從而降低了產(chǎn)物的二次風(fēng)險，在實(shí)際應(yīng)用過程中更具有優(yōu)勢，但是其與水泥等聯(lián)合固化-穩(wěn)定化處理重金屬污染底泥的應(yīng)用鮮見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既能降低處理成本，提高固化效果，又能滿足固化體填埋的抗壓強(qiáng)度要求和浸出濃度指標(biāo)的重金屬污染底泥安全處理方法，還提供該方法在填埋處置和建筑材料方面的應(yīng)用。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種利用水泥與有機(jī)硫化物固化-穩(wěn)定化重金屬污染底泥的方法，其步驟是將二硫代氨基甲酸鹽(DTCR)加入重金屬污染底泥中，充分?jǐn)嚢韬?，加入水泥，將得到的混合物攪拌至均勻，?jīng)養(yǎng)護(hù)得到固化體，完成固化-穩(wěn)定化過程。上述的方法中，所述水泥的摻入量> 50% (優(yōu)選50% 70% )，所述二硫代氨基甲酸鹽的摻入量彡I. 5% (優(yōu)選I. 5% 2. 5% )。摻入量是指干底泥中摻入的水泥或者DTCR的質(zhì)量百分比。上述的方法中，所述充分?jǐn)嚢璧臅r間為20min 50min。
上述的方法中，所述重金屬污染底泥的含水率為50% 65%。上述的方法中，所述重金屬包括鎘、鋅、鉛、鉻、銅中的一種或多種。上述的方法中，所述養(yǎng)護(hù)的溫度為15°C 30°C，時間為3d 14d。上述的方法中，所述養(yǎng)護(hù)過程的初始階段(初始階段一般在24h左右)是置于長方體或正方體模具中進(jìn)行。作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了上述方法所得固化體在填埋處置中的應(yīng)用，或上述方法所得固化體在建筑材料中的應(yīng)用。當(dāng)上述本發(fā)明的方法所得固化體用作建筑材料時，特別適合用作修建河道護(hù)坡或
路基的建筑材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明中有機(jī)硫化物的加入可以減少水泥的使用量，并且可以使固化體保持較好的抗壓強(qiáng)度。相對于純水泥固化技術(shù)，本發(fā)明的固化方法不僅降低了對重金屬污染底泥的處理成本，同時也降低了固化體的增容比和重金屬浸出濃度，使固化體重金屬浸出濃度低于填埋場的入場標(biāo)準(zhǔn)，有效地防止了二次污染，顯著地提高了重金屬污染底泥的固化-穩(wěn)定化效果，為重金屬污染底泥的安全處理提供了新的途徑，可廣泛應(yīng)用于直接填埋處置和用作建筑材料。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例中固化體抗壓強(qiáng)度、水泥摻入量及DTCR摻入量的關(guān)系圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中原重金屬污染底泥的電鏡圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例中純水泥固化底泥的電鏡圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例中水泥和有機(jī)硫化物聯(lián)合固化-穩(wěn)定化底泥的電鏡圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例供試的重金屬污染底泥的基本理化性質(zhì)為pH為7. 79，含水率為53. 90%,重金屬包含 Cd、Zn、Pb、Cr 和 Cu，其中，Cd 含量為 121. 00mg/kg, Zn 含量為 7850. 30mg/kg, Pb 含量為1032. 00mg/kg,Cr含量為595mg/kg，Cu含量為398. 62mg/kg。供試的重金屬污染底泥的浸出情況如下表I所示，其微觀結(jié)構(gòu)的照片如圖2所示。表I :實(shí)施例中供試的重金屬污染底泥的浸出毒性(mg/L)
浸出程序CdZnPbCrCu
醋酸緩沖溶液法(HJ/T300-2007)0.79 18.78 1.23 12.05 0.06
酸—由條忭(pH=3)3.28 305.75 7 264—2 9.06將DTCR加入重金屬污染底泥中，充分?jǐn)嚢?0min后，加入水泥，DTCR與水泥的摻入量如表2所示。將得到的混合物攪拌至均勻，然后加入到IOOmmX IOOmmX IOOmm的正方體模具中，加入過程在振動臺上進(jìn)行，使混合物振動成型，養(yǎng)護(hù)24h后脫模，然后在25°C下養(yǎng)護(hù)7d，得到固化體，完成固化-穩(wěn)定化過程。表2 :實(shí)施例中水泥與DTCR的用量方案
權(quán)利要求
1.一種利用水泥與有機(jī)硫化物固化-穩(wěn)定化重金屬污染底泥的方法，其特征在于，包括以下步驟將二硫代氨基甲酸鹽加入重金屬污染底泥中，充分?jǐn)嚢韬?，加入水泥，將得到的混合物攪拌至均勻，?jīng)養(yǎng)護(hù)得到固化體，完成固化-穩(wěn)定化過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用水泥與有機(jī)硫化物固化-穩(wěn)定化重金屬污染底泥的方法，其特征在于，所述水泥的摻入量> 50%，所述二硫代氨基甲酸鹽的摻入量> I. 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用水泥與有機(jī)硫化物固化-穩(wěn)定化重金屬污染底泥的方法，其特征在于，所述充分?jǐn)嚢璧臅r間為20min 50min。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用水泥與有機(jī)硫化物固化-穩(wěn)定化重金屬污染底泥的方法，其特征在于，所述重金屬污染底泥的含水率為50% 65%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用水泥與有機(jī)硫化物固化-穩(wěn)定化重金屬污染底泥的方法，其特征在于，所述重金屬包括鎘、鋅、鉛、鉻、銅中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用水泥與有機(jī)硫化物固化-穩(wěn)定化重金屬污染底泥的方法，其特征在于，所述養(yǎng)護(hù)的溫度為15°C 30°C，時間為3d 14d。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用水泥與有機(jī)硫化物固化-穩(wěn)定化重金屬污染底泥的方法，其特征在于，所述養(yǎng)護(hù)過程的初始階段是置于長方體或正方體模具中進(jìn)行。
8.一種如權(quán)利要求I 7中任一項(xiàng)所述方法得到的固化體在填埋處置中的應(yīng)用。
9.一種如權(quán)利要求I 7中任一項(xiàng)所述方法得到的固化體在建筑材料中的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述固化體是用作河道護(hù)坡或路基的建筑材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用水泥與有機(jī)硫化物固化-穩(wěn)定化重金屬污染底泥的方法及所得固化體的應(yīng)用，本發(fā)明的方法包括以下步驟將二硫代氨基甲酸鹽加入重金屬污染底泥中，充分?jǐn)嚢韬?，加入水泥，將得到的混合物攪拌至均勻，養(yǎng)護(hù)3d～14d后得到固化體，完成固化-穩(wěn)定化過程。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以減少水泥的使用量，降低成本，降低固化體的增容比，防止二次污染，提高重金屬污染底泥的固化-穩(wěn)定化效果，養(yǎng)護(hù)后的固化體可用于填埋處置或者用作建筑材料。
文檔編號C02F11/00GK102936116SQ20121046408
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者楊朝暉, 王川, 曾光明, 黃兢, 汪理科, 徐海音, 謝華明 申請人:湖南大學(xué)