给水厂污泥的调质改性剂、污泥材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种给水厂污泥的调质改性剂、污泥材料及其制备方法和应用。给水厂污泥的调质改性剂包括以下重量份数的组分：再生微粉：100份；凹凸棒土：8～36份；凹凸棒土的细度为180～360目；偶联剂：3～9份；憎水剂：3～7份；吸水性树脂：2～6份；氧化剂：1.5～4.0份。本发明专利技术通过特定组分的相互配合，制得的调质改性剂在对给水厂污泥进行调质改性后得到改性污泥，能够作为种植土和无机结合料，分别具有较高的发芽率和抗压强度，实现了给水厂污泥的资源化处理，在解决了环境污染的同时也得到了可具有多种用途的材料，具有显著的进步意义。具有显著的进步意义。具有显著的进步意义。

【技术实现步骤摘要】
给水厂污泥的调质改性剂、污泥材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种给水厂污泥的调质改性剂、污泥材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]城市给排水设施在城市现代化进程的发展中起着举足轻重的作用，它是保护人类生存环境，提高人民物质生活水平的重要前提，是衡量现代化城市水平的重要标志之一。由于污水厂污泥有机质含量高，目前国内外主要采用能源回收的方式加以利用，资源化利用技术相对成熟。相比之下，给水厂污泥有机质含量低，能源回收价值不高，目前主要以填埋处理为主，不仅占用土地、污染环境还会产生大量逸散性温室气体，亟待开展给水厂污泥资源化利用技术的研究。
[0003]给水厂污泥含水率高且呈黏稠状，大大限制了给水厂污泥进一步资源化利用，降低污泥含水率和黏度，以改善污泥性状是开展污泥资源化利用关键的预处理环节。污泥的常规干化技术包括：晾晒、烘干及掺加化学药剂等。其中，晾晒虽成本较低，但存在占用大量土地、受天气影响大且对环境影响大等局限性。烘干法虽干化速度快，但存在处理能力有限且成本较高等不足。此外，向污泥中加入生石灰，利用生石灰吸水、放热的双重作用降低污泥含水率并改善污泥性状是最常见的化学方法，具有工艺简单便于规模化应用等优点，但同时也存在生石灰掺量高、扬尘大等不足，且改性污泥碱性高又限制了改性污泥进一步的资源化利用。
[0004]针对给水厂污泥含水率高且呈黏稠状而限制其资源化利用，需对污泥进行必要的调质改性预处理，与此同时，为满足改性污泥后续多路径资源化利用的需要，亟待开发低碱/无碱型污泥高效调质改性剂，以提高给水厂污泥资源化利用水平。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了克服现有技术中调质改性剂碱性高和资源化利用不高等缺陷，而提供了一种给水厂污泥的调质改性剂、污泥材料及其制备方法和应用。本专利技术的调质改性剂对给水厂污泥进行调质改性，不显著影响污泥的pH值，实现污泥的减塑分散，提高改性污泥的泥质资源属性。本专利技术的污泥材料具有粒状、匀质且含水率适宜的优点，能有效提高种子的发芽率，提高固化强度，以便进一步开展资源化利用。
[0006]本专利技术主要是通过以下技术方案解决上述技术问题的。
[0007]本专利技术提供了一种给水厂污泥的调质改性剂，其包括以下重量份数的组分：
[0008]再生微粉：100份；
[0009]凹凸棒土：8～36份；所述凹凸棒土的细度为180～360目；
[0010]偶联剂：3～9份；
[0011]憎水剂：3～7份；
[0012]吸水性树脂：2～6份；
[0013]氧化剂：1.5～4.0份。
[0014]本专利技术通过上述六种特定含量以及组分的相互配合，能够吸附污泥中一部分自由水、降低污泥亲水性并调节污泥的颗粒级配，对原黏稠状污泥实现减塑效果，并且使其均匀分散，提高后续对污泥的改性效果。制得的调质改性剂在对给水厂污泥进行调质改性后得到的改性污泥，能够作为种植土和无机结合料，分别具有较高的发芽率和抗压强度，实现了给水厂污泥的资源化处理，在解决了环境污染的同时也得到了可具有多种用途的材料，具有显著的进步意义。
[0015]专利技术人在研发过程中经历过了多次失败的试验才得到了上述特定的组分配方，例如研发过程中做过不添加再生微粉或者不添加吸水性树脂等实验，制得的污泥调质改性剂均无法实现对给水厂污泥的均匀分散和改性效果，无论是作为种植土还是作为无机结合料均无法达到能够使用的效果。
[0016]本专利技术中，所述再生微粉的等级较佳地为I级或II级，所述I级或II级是指技术指标满足《混凝土和砂浆用再生微粉》JG/T 573
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2020规定的I级或II级。
[0017]本专利技术中，所述凹凸棒土的份数较佳地为10～30份，例如18份或26份。
[0018]本专利技术中，专利技术人在实验中发现当所述凹凸棒土的细度不在180～360目数范围内时，所述调质改性剂会降低对给水厂污泥颗粒级配的调节作用，同时会对体系自由水的转变产生显著影响；并且，当小于180目时，不仅会降低吸水效果，而且会降低改性污泥材料的力学性能。
[0019]本专利技术中，所述凹凸棒土的细度较佳地200～340目，例如为220目或320目。
[0020]本专利技术中，所述偶联剂较佳地为硅烷偶联剂，例如乙烯基三乙氧基硅烷。所述硅烷偶联剂较佳地为硅烷偶联剂乙醇溶液。所述硅烷偶联剂在所述硅烷偶联剂乙醇溶液中的质量浓度较佳地为10％，所述质量浓度是指所述硅烷偶联剂占所述硅烷偶联剂乙醇溶液的质量比。
[0021]本专利技术中，所述偶联剂的份数较佳地为4～9份，例如5或7份。
[0022]本专利技术中，所述憎水剂较佳地为硬脂酸盐，更佳地为硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸钠中的一种或多种。当憎水剂为硬脂酸锌和硬脂酸钙时，所述硬脂酸锌和硬脂酸钙的重量比较佳地为1:1。
[0023]本专利技术中，所述憎水剂的份数较佳地为4～6份，例如4或5份。
[0024]本专利技术中，所述吸水性树脂较佳地为高分子吸水性树脂。所述高分子吸水性树脂较佳地为以低交联型聚丙烯酸盐为主要化学成分的高分子吸水性树脂。
[0025]本专利技术中，所述吸水性树脂的份数较佳地为3～5份，例如3份或4份。
[0026]本专利技术中，所述吸水性树脂的细度较佳地为120～260目，例如120目、180目、200目或260目。
[0027]本专利技术中，所述氧化剂较佳地为高铁酸盐，例如高铁酸钾。
[0028]本专利技术中，所述氧化剂的份数较佳地为2～3.5份，例如2.6份或3.2份。
[0029]本专利技术中，上述优选的偶联剂的种类和份数、吸水性树脂的种类、份数和目数、氧化剂的种类和份数为专利技术人在研发过程中所作的优选案例，即下文中具体实施例均为较佳实施例，相比于本领域内其他的原料种类制得的调制改性剂，能够作为种植土或者无机结合料时，能够实现更高的发芽率或抗压强度。
[0030]在本专利技术一具体实施方案中，所述调质改性剂包括以下重量份数的组分：I级再生
微粉100份；细度为180目的凹凸棒土8份；质量浓度10％的乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液3份；硬脂酸锌3份；细度为260目的吸水性树脂6份；高铁酸钾1.5份。
[0031]在本专利技术一具体实施方案中，所述调质改性剂包括以下重量份数的组分：Ⅱ级再生微粉100份；细度为320目的凹凸棒土26份；质量浓度10％的乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液7份；硬脂酸钠7份；细度为200目的吸水性树脂4份；高铁酸钾2.6份。
[0032]在本专利技术一具体实施方案中，所述调质改性剂包括以下重量份数的组分：I级再生微粉100份；细度为220目的凹凸棒土36份；质量浓度10％的乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液5份；硬脂酸钙5份；细度为120目的吸水性树脂2份；高铁酸钾4.0份。
[0033]在本专利技术一具体实施方案中，所述调质改性剂包括以下重量份数的组分：Ⅱ级再生微粉100份；细度为360目的凹凸棒土18份；质量浓度10％的乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调质改性剂，其特征在于，其包括以下重量份数的组分：再生微粉：100份；凹凸棒土：8～36份；所述凹凸棒土的细度为180～360目；偶联剂：3～9份；憎水剂：3～7份；吸水性树脂：2～6份；氧化剂：1.5～4.0份。2.如权利要求1所述的调质改性剂，其特征在于，所述凹凸棒土的份数为10～30份，例如18份或26份；和/或，所述凹凸棒土的细度为200～340目，例如220目或320目；和/或，所述偶联剂的份数为4～9份，例如5份或7份；和/或，所述憎水剂的份数为4～6份，例如4份或5份；和/或，所述吸水性树脂的份数为3～5份，例如3份或4份；和/或，所述吸水性树脂的细度为120～260目，例如120目、180目、200目或260目；和/或，所述氧化剂的份数为2～3.5份，例如2.6份或3.2份。3.如权利要求1或2所述的调质改性剂，其特征在于，所述再生微粉的等级为I级或II级；和/或，所述偶联剂为硅烷偶联剂，例如乙烯基三乙氧基硅烷；所述硅烷偶联剂较佳地为硅烷偶联剂乙醇溶液；所述硅烷偶联剂在所述硅烷偶联剂乙醇溶液中的质量浓度较佳地为10％；和/或，所述憎水剂为硬脂酸盐，较佳地为硬脂酸锌、硬脂酸钙和硬脂酸钠中的一种或多种；当憎水剂为硬脂酸锌和硬脂酸钙时，所述硬脂酸锌和硬脂酸钙的重量比较佳地为1:1；和/或，所述吸水性树脂为高分子吸水性树脂，所述高分子吸水性树脂较佳地为低交联型聚丙烯酸盐；和/或，所述氧化剂为高铁酸盐，例如高铁酸钾。4.如权利要求1所述的调质改性剂，其特征在于，所述调质改性剂包含以下重量份数的组分：I级再生微粉100份；细度为180目的凹凸棒土8份；质量浓度10％的乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液3份；硬脂酸锌3份；细度为260目的吸水性树脂6份；高铁酸钾1.5份；或，所述调质改性剂包含以下重量份数的组分：Ⅱ级再生微粉100份；细度为320目的凹凸棒土26份；质量浓度10％的乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液7份；硬脂酸钠7份；细度为200目的吸水性树脂4份；高铁酸钾2.6份；或，所述调质改性剂包含以下重量份数的组分：I级再生微粉100份；细度为220目的凹凸棒土36份；质量浓度10％的乙烯基三乙氧基硅烷乙醇溶液5份；硬脂酸钙5份；细度为120目的吸水性树脂2份；高铁酸钾4.0份；或，所述调质改性剂包含以下重量份数的组分：Ⅱ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辰，谭学军，水亮亮，郑晓光，戴腾，
申请(专利权)人：上海市政工程设计科学研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：