[发明专利]利用水泥与有机硫化物固化-稳定化重金属污染底泥的方法及所得固化体的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种重金属污染底泥的固化-稳定化处理方法，尤其涉及一种利用稳定剂固化-稳定化重金属污染底泥的方法及所得固化体的应用。

背景技术

随着工业经济的快速发展，工业废水带来的环境问题日益严重，重金属等污染物通过工业废水排放进入水体，最终蓄积到底泥中，对水体生态系统构成威胁。因此，底泥重金属污染成为一个世界性的环境问题。底泥是指水体底部的表层沉积物质，是由腐殖质、微生物、泥沙及土壤等组成。重金属可通过大气降尘、降水、土壤冲刷、地表径流等进入水体底泥，水体底泥在某种程度上可以看作是重金属的储存库。当底泥外界环境发生变化时，重金属可能重新从底泥中溶出造成水体二次污染。另外，重金属不能被生物降解，但具有生物累积的特性，可以通过水体食物链产生生物富集和浓缩效应，最终影响到“食物链”的顶级生物即人类。

目前，利用固化-稳定化方法处理重金属污染底泥是国内外应用较多的技术之一。其中水泥是最常见的胶凝材料。单纯用水泥固化-稳定化底泥不仅造价过高，而且在处理高含量重金属污染底泥时，需加大水泥的使用量以保证固化效果，因而会造成固化体增容比大、处理成本高等问题。近些年来，药剂稳定化技术由于具有增容比小、工艺简单、稳定性好等优点，在重金属废物的稳定中应用得越来越广泛。常见的重金属稳定剂可以分为无机型和有机型两种，其中有机型药剂以螯合剂为主，它与底泥重金属反应形成的疏水性的、难溶的螯合物在较宽的pH值范围内可保持稳定，从而降低了产物的二次风险，在实际应用过程中更具有优势，但是其与水泥等联合固化-稳定化处理重金属污染底泥的应用鲜见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种既能降低处理成本，提高固化效果，又能满足固化体填埋的抗压强度要求和浸出浓度指标的重金属污染底泥安全处理方法，还提供该方法在填埋处置和建筑材料方面的应用。

为解决上述技术问题，本发明提出一种利用水泥与有机硫化物固化-稳定化重金属污染底泥的方法，其步骤是：将二硫代氨基甲酸盐(DTCR)加入重金属污染底泥中，充分搅拌后，加入水泥，将得到的混合物搅拌至均匀，经养护得到固化体，完成固化-稳定化过程。

上述的方法中，所述水泥的掺入量≥50％(优选50％～70％)，所述二硫代氨基甲酸盐的掺入量≥1.5％(优选1.5％～2.5％)。掺入量是指干底泥中掺入的水泥或者DTCR的质量百分比。

上述的方法中，所述充分搅拌的时间为20min～50min。

上述的方法中，所述重金属污染底泥的含水率为50％～65％。

上述的方法中，所述重金属包括镉、锌、铅、铬、铜中的一种或多种。

上述的方法中，所述养护的温度为15℃～30℃，时间为3d～14d。

上述的方法中，所述养护过程的初始阶段(初始阶段一般在24h左右)是置于长方体或正方体模具中进行。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了上述方法所得固化体在填埋处置中的应用，或上述方法所得固化体在建筑材料中的应用。

当上述本发明的方法所得固化体用作建筑材料时，特别适合用作修建河道护坡或路基的建筑材料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中有机硫化物的加入可以减少水泥的使用量，并且可以使固化体保持较好的抗压强度。相对于纯水泥固化技术，本发明的固化方法不仅降低了对重金属污染底泥的处理成本，同时也降低了固化体的增容比和重金属浸出浓度，使固化体重金属浸出浓度低于填埋场的入场标准，有效地防止了二次污染，显著地提高了重金属污染底泥的固化-稳定化效果，为重金属污染底泥的安全处理提供了新的途径，可广泛应用于直接填埋处置和用作建筑材料。

附图说明

图1为本发明实施例中固化体抗压强度、水泥掺入量及DTCR掺入量的关系图。

图2为本发明实施例中原重金属污染底泥的电镜图。

图3为本发明实施例中纯水泥固化底泥的电镜图。

图4为本发明实施例中水泥和有机硫化物联合固化-稳定化底泥的电镜图。

具体实施方式

实施例：

供试的重金属污染底泥的基本理化性质为：pH为7.79，含水率为53.90％，重金属包含Cd、Zn、Pb、Cr和Cu，其中，Cd含量为121.00mg/kg，Zn含量为7850.30mg/kg，Pb含量为1032.00mg/kg，Cr含量为595mg/kg，Cu含量为398.62mg/kg。供试的重金属污染底泥的浸出情况如下表1所示，其微观结构的照片如图2所示。