一种用于固化生活垃圾填埋场浓缩液污泥的再生钙源碱激发胶凝材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于固化/稳定化技术领域，公开了一种用于固化生活垃圾填埋场浓缩液污泥的再生钙源碱激发胶凝材料及其制备方法。所述再生钙源碱激发胶凝材料是按重量份计，将煤矸石50～55％、牡蛎壳再生微粉10～15％和碱激发溶液35～38％混合均匀，然后加入碱激发溶液混合均匀得到浆料，将浆料倒入模具内振实，表面抹平后养护制得；所述碱激发溶液为Na2SiO3溶液和NaOH溶液的混合溶液。本发明专利技术的胶凝材料固化后的污泥可满足填埋要求，其具有利于环境可持续性发展、处置量大、成本低等优点，满足城市生活垃圾填埋场浓缩液污泥处理的要求。垃圾填埋场浓缩液污泥处理的要求。垃圾填埋场浓缩液污泥处理的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于固化生活垃圾填埋场浓缩液污泥的再生钙源碱激发胶凝材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于固化/稳定化
，更具体地，涉及一种用于固化生活垃圾填埋场浓缩液污泥的再生钙源碱激发胶凝材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着经济技术的不断发展，垃圾填埋场库容面临着巨大压力。而渗滤液处理技术的进步，垃圾填埋场引进新的处理工艺，发现产生的浓缩液污泥的物理力学性质有很大的变化。在某垃圾填埋场使用新工艺处理垃圾渗滤液时，发现产出的浓缩液污泥的微观性质，如矿物组成成分和颗粒特性，与使用旧工艺产出的污泥性质有很大的不同。与传统垃圾浓缩液污泥中以不溶性钙盐和二氧化硅为主的矿物组成成分不同的是，新工艺下产出的污泥中的矿物成分主要是可溶盐，如氯盐和硫酸盐。此外，这种浓缩液污泥具有含水率低、有机质含量小、比重大、压缩性小等特点，与传统的垃圾浓缩液污泥的工程性质有很大的差异。虽然产出的浓缩液污泥的工程性质有了很大的改善，但是由于其含盐量高和流动性强，在填埋时可能会发生溶解，导致结构破坏和污泥体整体破坏的问题。因此，处理新工艺下产出的浓缩液污泥时，解决含盐量高和流动性强的不良特性是目前的一大难点。固化/稳定化技术通过将各种类型的粘合剂、添加剂和化学品混合到受污染的介质中形成流动性大大降低的对环境无害材料，具有良好的抗浸出性、抗冻融性、抗干湿性、抗渗透性及足够的力学强度等优点，便于后续进行填埋或者资源化处理。
[0003]最常用的做法是利用水泥和石灰等固化剂来固化污泥，但水泥和石灰的大量使用给环境带来巨大的影响，不符合当前的环保诉求，且由于部分受污染的介质的特殊性，较低的水泥掺量难以带来有效的固化/稳定化效果。化学加固方法所采用的石灰、水泥等化学材料不仅在生产过程中会产生大量CO2，其中，每生产1吨石灰和水泥所产生的二氧化碳分别为1.2吨和0.8吨，而且在使用过程中也会对地下水和岩土层造成永久性的污染。因此，研究开发低碳、低能耗且性能优异的新型土体加固材料意义重大。近些年，人们发现了地质聚合物胶凝材料具有作为软土固化剂的可行性，这种新型材料属于无机非金属类，它具有快凝、早强、耐高温、抗腐蚀及重金属固结等特点。
[0004]与此相关的是牡蛎壳废料是农业副产品之一，在过去的几年中，随着收入的增加和人们生活水平的提搞，牡蛎的产量逐年提高。牡蛎壳是牡蛎的一种产副产品品，约占牡蛎总质量的90％，根据商业渔业公司提供的数据，过去五年中牡蛎壳的生产量为300万吨。由于牡蛎壳是不可被生物降解的，填埋以后需要数年时间来降解，这将带来严重的环境污染问题。虽然一部分的牡蛎壳被回收利用，例如动物饲料和植物废料，但由于再利用和经济效应的限制，大多数牡蛎壳没有得到利用。因为牡蛎壳具有强烈的气味，将其埋在土壤中时会吸引害虫；而直接将其丢弃在水中时，它往往会造成严重的水污染。每年大约十万吨的牡蛎壳的没有正确处理处理导致了腐烂，并产生了极其有毒的气体，如硫化氢(H2S)和氨(NH3)，从而对附近居民带来了严重的健康危害。为了将大量的牡蛎废物转化为某些更加有用的材
料，研究人员做了更进一步的研究，牡蛎壳在各种产品中的使用，从食品商品到工业应用产品，主要取决于其主要成分，即碳酸钙，将牡蛎壳作为辅助性前驱体替代部分粉煤灰、矿渣、偏高岭土等，用于制备碱激发胶凝材料，不仅有利于缓解粉煤灰、矿渣和偏高岭土储量或产量不足从而导致的供不应求的问题，也有利于固化废物对环境的污染。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本专利技术的首要目的在于提供一种用于固化生活垃圾填埋场浓缩液污泥的再生钙源碱激发胶凝材料，与普通硅酸盐水泥相比，煤矸石具有更低的碳排放，另外，缺乏活性Ca
2+
会影响煤矸石地聚物胶凝材料强度和微观结构，为此添加一部分的牡蛎壳粉作为钙源的来源。对垃圾浓缩液污泥进行处理，养护14天的条件下即满足了填埋的强度要求(≥50kPa)，而且随着龄期的增加，固化垃圾浓缩液污泥试样的强度不断增加。克服了传统普通硅酸盐水泥对垃圾浓缩液污泥固化效果差等问题，碱激发地聚物胶凝材料作为固化材料，能有效对垃圾浓缩液污泥进行固化稳定化。
[0006]本专利技术的目的通过下述技术方案来实现：
[0007]一种用于固化生活垃圾填埋场浓缩液污泥的再生钙源碱激发胶凝材料，所述再生钙源碱激发胶凝材料是按重量份计，将煤矸石50～55％、牡蛎壳再生微粉10～15％和碱激发溶液35～38％混合均匀，然后加入碱激发溶液混合均匀得到浆料，将浆料倒入模具内振实，表面抹平后养护制得；所述碱激发溶液为Na2SiO3溶液和NaOH溶液的混合溶液。
[0008]优选地，所述煤矸石的比表面积为600～1500m2/kg，且含水率不高于3％。所述煤矸石是煤炭开采和洗选过程中产生的工业废料，由于其含有丰富的铝硅酸盐，在碱激发的条件下能增大其活性，能在恰当条件下发生地质聚合反应。煤矸石的比表面积决定了其与其他原料的接触面积，高比表面积意味着充分的表面接触；低含水率是为了保证煤矸石中的活性物质未提前发生水化反应而失活。
[0009]优选地，所述牡蛎壳再生微粉的粒径小于75μm，细度≤45％，氯离子的质量分数含量≤0.06％。
[0010]优选地，所述Na2SiO3溶液和NaOH溶液的混合溶液的质量比为3:1；所述NaOH溶液的浓度为7～9mol/L，Na2SiO3溶液的模数为2.0～2.5。
[0011]所述的用于固化生活垃圾填埋场浓缩液污泥的再生钙源碱激发胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：
[0012]将煤矸石50～55％、牡蛎壳再生微粉10～15％和碱激发溶液35～38％混合均匀，然后加入碱激发溶液混合均匀得到浆料，将浆料倒入模具内振实，表面抹平后养护，制得再生钙源碱激发胶凝材料。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0014]1.本专利技术利用煤矸石作为主要材料，牡蛎壳微粉作为辅料制备再生钙源激发胶凝材料。碱激发煤矸石
‑
牡蛎壳再生微粉的产物为三维网状的N
‑
A
‑
S
‑
H和C
‑
A
‑
S
‑
H凝胶，可与浓缩液污泥形成致密的固化体。不仅可以有效的处理垃圾浓缩液污泥填埋的强度问题，还可解决废弃牡蛎壳大量堆积等问题，防止空气、土壤和水污染，很好地实现资源化再生利用。
[0015]2.本专利技术利用牡蛎壳再生微粉，采用固化方法能减少重金属以及有毒有害物质的浸出，克服了传统普通硅酸盐水泥对垃圾浓缩液污泥固化效果差等问题，碱激发地聚物胶
凝材料作为固化材料，能有效对垃圾浓缩液污泥进行固化稳定化。由于材料易于获取，材料成本低，同时能减少对有限资源的依赖，符合可持续发展。
[0016]3.本专利技术固化后的污泥可满足填埋要求其具有投资少、处置量大、运行费用低等优点。
附图说明
[0017]图1是实施例1的再生钙源碱激发胶凝材料的不同龄期的XRD谱图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于固化生活垃圾填埋场浓缩液污泥的再生钙源碱激发胶凝材料，其特征在于，所述再生钙源碱激发胶凝材料是按重量份计，将煤矸石50～55％、牡蛎壳再生微粉10～15％和碱激发溶液35～38％混合均匀，然后加入碱激发溶液混合均匀得到浆料，将浆料倒入模具内振实，表面抹平后养护制得；所述碱激发溶液为Na2SiO3溶液和NaOH溶液的混合溶液。2.根据权利要求1所述的用于固化生活垃圾填埋场浓缩液污泥的再生钙源碱激发胶凝材料，其特征在于，所述煤矸石的比表面积为600～1500m2/kg，且含水率不高于3％。3.根据权利要求1所述的用于固化生活垃圾填埋场浓缩液污泥的再生钙源碱激发胶凝材料，其特征在于，所述牡蛎壳再生微粉的粒径小于75μm，细度...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯德銮，余洋，梁仕华，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：