有机质污染底泥的处理方法及其制备得到的底泥回收料

1.本技术属于污泥处理技术领域，尤其涉及一种有机质污染底泥的处理方法及其制备得到的底泥回收料。

背景技术：

2.随着社会生产生活发展，药品、洗涤剂及其它有机化学品使用日益增多。它们通过各种途径进入水体中，并通过沉淀或颗粒物吸附而蓄存在底泥中，给生态环境和人类健康带来极大威胁，底泥污染是目前较为普遍存在的环境问题之一。其中有机质污染底泥由于成分复杂、天然含水率高，整治难度大，同时由于其含有有机物，工程性质差。

技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种有机质污染底泥的处理方法及其制备得到的底泥回收料，旨在解决有机质污染底泥工程性质差及整治难度大的问题。
4.为实现上述申请目的，本技术采用的技术方案如下：第一方面，本技术提供一种有机质污染底泥的处理方法，包括：提供有机质污染底泥；向所述有机质污染底泥中加入钢渣、非氧化性酸和氧化剂，以使得所述有机质污染底泥中发生高级氧化反应，得到第一混合料；向所述第一混合料中加入地聚反应补充料及碱激发剂，以使得所述第一混合料发生地聚反应，得到底泥回收料；其中，按重量份数计，各物料的使用量包括：所述有机质污染底泥100份、所述钢渣3 ~ 9份、所述氧化剂0.5 ~ 1.5份、所述地聚反应补充料3~8份以及所述碱激发剂0.3~ 3份。
5.可选地，所述非氧化性酸包括稀盐酸、稀硫酸和磷酸中的至少一种。
6.可选地，所述氧化剂包括过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的至少一种。
7.可选地，所述碱激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和水玻璃中的至少一种。
8.可选地，所述钢渣的目数大于150目。
9.可选地，所述向所述有机质污染底泥中加入钢渣、非氧化性酸和氧化剂包括：向所述有机质污染底泥中加入钢渣进行第一混合处理，然后加入非氧化性酸使得体系的ph为4~5，再加入氧化剂进行第二混合处理，静置2h~3h。
10.可选地，所述地聚反应补充料包括硅酸盐熟料、矿渣、粉煤灰和赤泥中的至少一种。
11.可选地，所述有机质污染底泥的处理方法中，按重量份数计，各物料的使用量包括：有机质污染底泥100份、钢渣3 ~ 9份、氧化剂0.5 ~ 1.5份、矿渣2 ~ 6份、硅酸盐熟料1~2份以及碱激发剂0.3 ~ 3份。
12.可选地，所述有机质污染底泥的处理方法还包括对所述底泥回收料进行后处理，所述后处理包括固液分离处理和高压挤压处理中的至少一种。
13.第二方面，本技术提供一种底泥回收料，该底泥回收料由本技术第一方面提供的
也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
23.本技术实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本技术实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本技术实施例说明书公开的范围之内。具体地，本技术实施例说明书中所述的质量可以是
µ
g、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
24.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本技术实施例范围的情况下，第一xx也可以被称为第二xx，类似地，第二xx也可以被称为第一xx 。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
25.针对有机质污染底泥工程性质差及整治难度大的问题，本技术实施例第一方面提供一种有机质污染底泥的处理方法，包括：s10：提供有机质污染底泥；s20：向有机质污染底泥中加入钢渣、非氧化性酸和氧化剂，以使得有机质污染底泥中发生高级氧化反应，得到第一混合料；s30：向第一混合料中加入地聚反应补充料及碱激发剂，以使得第一混合料发生地聚反应，得到底泥回收料；其中，按重量份数计，各物料的使用量包括：有机质污染底泥100份、钢渣3 ~ 9份、氧化剂0.5 ~ 1.5份、地聚反应补充料3~8份以及碱激发剂0.3~ 3份。
26.钢渣是冶金工业中产生的废渣，其由生铁中的硅、钙、铝、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与溶剂反应生成的盐类所组成。地聚反应补充料指的是至少为地聚反应提供硅相物质的物料。本技术实施例第一方面提供的有机质污染底泥的处理方法利用非氧化性酸析出污染底泥与钢渣中的亚铁离子，亚铁离子与氧化剂作用产生具有极强氧化能力的自由基，然后自由基可以氧化降解有机质污染底泥中的有机污染物，从而改善底泥的脱水性能；同时钢渣在高级氧化处理过程中受到酸的作用活化，钢渣中的硅相物质、钙相物质和铝相物质等与地聚反应补充料在碱激发剂的作用下进一步发生地聚反应，形成高强度的网状地聚物固化体，对污染物有一定的固化效果；该方法利用了工业废弃物钢渣处理污染底泥，在降低底泥危害的同时提升底泥的可利用性。
27.现有技术中对于有机质污染底泥的处理方法主要是通过氧化方法提高其脱水能力，并通过压滤的方法，使底泥的含水率降低后进行填埋处理。在此过程当中氧化方法通常利用臭氧法、芬顿法进行氧化处理，使底泥中的氧化物分解、水分结合势下降。这些氧化方法都需要往污染底泥中添加如臭氧、金属盐类等可能造成二次污染的物质，环境效益差。而压滤方法则需要投入昂贵、复杂的设备，且后续一般只能进行填埋处理，无法进行资源化利用。本技术实施例第一方面提供的有机质污染底泥的处理方法通过钢渣同时实现催化氧化作用与脱水固化作用，规避了传统芬顿氧化方法中亚铁盐的加入，且得到的固化体不仅可以封闭重金属，并且其强度可随龄期快速提高，无需使用昂贵、复杂的设备进行压滤，且得到的无害化材料可进一步进行建材化、填料化利用。另外，钢渣的使用有效地将氧化和固化两个环节结合在一起，降低浪费，且本技术所提出方法可以在氧化和固化两个环节相互促进。例如，在氧化时的酸化操作可以提高钢渣等地聚物的活性，有利于后期的碱激发过程；地聚物固化过程又可以在提升底泥利用性能的基础上同时封闭氧化过程引入的有害离子，
例如氯离子、硫酸根离子、多余的铁离子，不同过程之间有效互补。同时，钢渣作为工业副产物，实现了资源再利用，避免了工业废弃物的处理问题，保护环境。
28.在一些实施例中，在步骤s10中有机质污染底泥可以是河底淤泥，也可以是湖底淤泥，在此不作限定。通常河流、湖泊等被污染后，污染有机物在水中沉积并进入底部的淤泥中，从而使得淤泥中也含有大量的有机污染物，即有机质。可选地，有机质污染底泥的含水率为50%~100%，例如可以是50%、60%、70%、80%、90%或100%。这里，含水率=(湿土质量-干土质量)/总质量
×
100%。可选地，有机质污染底泥的有机质含量为5%~40%，例如可以是5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%或40%。这里，有机质的含量=有机质的质量/干土质量
×
100%。
29.在一些实施例中，在步骤s20中，钢渣指的是冶金工业中产生的废渣，含有包括钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等化合物。钢渣可以作为铁源为高级氧化反应提供亚铁离子，同时，钢渣还可以为地聚反应提供硅相物质、铝相物质、钙相物质等。另外，钢渣作为工业废料，将钢渣用于有机质污染底泥的整治不仅实现了资源再利用，变废为宝，同时解决了水土污染和固体废弃物污染两大环境问题。
30.在一些实施例中，在步骤s20中，向有机质污染底泥中加入的钢渣为钢渣粉。钢渣粉的粒径小，便于钢渣与反应物充分接触，并促进反应的进行，提升反应效率。可选地，钢渣粉为块状或者大颗粒状的钢渣经过研磨破碎后过筛得到。可选地，钢渣的目数大于150目。通常，目数越大，说明物料粒度越细。可选地，钢渣的目数为150目、200目、250目、300目或350目。当然，在其他实施例中也可以直接使用钢渣块或钢渣颗粒。
31.在一些实施例中，在步骤s20中，非氧化性酸是指在反应中只能表现出氢离子的弱氧化性的酸。通过利用非氧化性酸与钢渣反应，使得钢渣和污染底泥中的铁类化合物溶解，产生亚铁离子，由于采用的是非氧化性酸，亚铁离子才不易转化为铁离子。可选地，非氧化性酸包括稀盐酸、稀硫酸和磷酸中的至少一种。可选地，非氧化性酸包括稀盐酸，即质量分数低于20%的盐酸，例如质量分数为10%、15%或20%的盐酸。可选地，非氧化性酸包括稀硫酸，即溶质质量分数小于或等于70%的硫酸的水溶液。
32.在一些实施例中，在步骤s20中，氧化剂指的是具有氧化性且用于与亚铁离子作用以产生自由基的化合物。通过利用氧化剂与亚铁离子作用，产生具有极强氧化能力的自由基，然后自由基可以氧化降解掉有机质污染底泥中的有机污染物，实现对有机质污染底泥的无害化处理，同时由于有机污染物降解，大分子有机物降解为小分子的化合物，促进底泥中水分的释放，为后续的固化提供基础。可选地，氧化剂包括过氧化氢、过硫盐中的至少一种。过氧化氢(h2o2)是一种强氧化剂，过氧化氢与亚铁离子反应后生成铁离子、氢氧根和羟基自由基，由于羟基自由基的存在，使得该体系具有强的氧化能力。过硫酸盐也是一种强氧化剂，过硫酸盐与亚铁离子反应后也会解离出硫酸根自由基和羟基自由基，使得该体系也具有强的氧化能力。可选地，过硫酸盐包括过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的至少一种。
33.在一些实施例中，在步骤s20中，向有机质污染底泥中加入钢渣、非氧化性酸和氧化剂包括：向有机质污染底泥中加入钢渣进行第一混合处理，然后加入非氧化性酸使得体系的ph为4~5，再加入氧化剂进行第二混合处理，静置2h~3h。具体地，向有机质污染底泥中加入钢渣，搅拌，使得有机质污染底泥与钢渣混合均匀；然后加入非氧化性酸，搅拌，使得有机质污染底泥、钢渣与非氧化性酸混合均匀，在这过程中，非氧化性酸与钢渣发生化学反应并释放出亚铁离子；进一步，加入氧化剂，混合均匀，氧化剂与亚铁离子作用并产生自由基；
最后，静置2h~3h，以使得自由基将有机质污染底泥中的有机质氧化降解掉。另外，非氧化性酸除了可以从钢渣和污染底泥中分离出亚铁离子外，非氧化性酸同时还可以作为ph调节剂调节反应体系的ph值。可选地，非氧化性酸加入的量可以使得反应体系的ph为4~5，例如ph为4、4.3、4.8或5，因为在该ph范围内可以使得羟基自由基的氧化电势提升，从而氧化降解能力增强。
34.在一些实施例中，按重量份数计，各物料的使用量包括：有机质污染底泥100份、钢渣3 ~ 9份、氧化剂0.5 ~ 1.5份、地聚反应补充料3~8份以及碱激发剂0.3 ~ 3份。可选地，钢渣为3份、4份、5份、6份、7份、8份或 9份。可选地，氧化剂为0.5份、0.8份、1份、1.2份或 1.5份。可选地，地聚反应补充料为3份、4份、5份、6份、7份或8份。可选地，碱激发剂为0.3份、0.5份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.3份、2.8份或 3份。在该物料配比范围内，制备得到的底泥回收料毒害性低，工程性质好。
35.在一些实施例中，在步骤s30中，碱激发剂用于提供碱性环境，以激发钢渣中硅、铝、钙等元素的化合物发生地聚反应。通过利用地聚反应产生地聚物，实现对氧化降解后的底泥进行固化，改善底泥的工程性质。可选地，碱激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和水玻璃中的至少一种。可选地，碱激发剂包括水玻璃，水玻璃的化学式为na2o
·
nsio2，是一种可溶性的无机硅酸盐，其不仅可以为地聚反应的发生提供碱性环境，同时其本身含有硅相物质，也可以参与地聚反应，推进地聚反应的进行。
36.在一些实施例中，在步骤s30中，地聚反应补充料指的是至少为地聚反应提供硅相物质的物料。在向第一混合料中加入碱激发剂前，向第一混合料中加入地聚反应补充料。地聚反应补充料包括硅酸盐熟料、矿渣、粉煤灰和赤泥中的至少一种。通过加入地聚反应补充料，可以补入活性二氧化硅的量，改善最终地聚物固化体的强度，扩大将固化体作为建材或者填料使用的范围。可选地，地聚反应补充料仅包括硅酸盐熟料。可选地，地聚反应补充料包括硅酸盐熟料和矿渣。这里硅酸盐熟料主要指的是硅酸盐水泥熟料，主要包括cao、sio2、fe2o3、al2o3四种氧化物组成，在熟料中占95%，另5%为其他氧化物，如mgo等。矿渣的化学成分与水泥的化学成分基本相同，差异在于各组分的量的多少。
37.在一些实施例中，有机质污染底泥的处理方法中，按重量份数计，各物料的使用量包括：有机质污染底泥100份、钢渣3 ~ 9份、氧化剂2 ~ 4 份、矿渣2 ~ 6份、硅酸盐熟料1~2份以及碱激发剂0.3 ~ 3份。该配料下制备得到的底泥回收料的脱水能力提升，其通过高压挤压处理后的试块无侧限抗压强度高。可选地，钢渣为3份、4份、5份、6份、7份、8份或 9份。可选地，氧化剂为0.5份、0.8份、1份、1.2份或1.5份。可选地，矿渣为2份、3份、4份、5份或 6份。可选地，硅酸盐熟料为1份、1.3份、1.6份、1.8份或2份。可选地，碱激发剂为0.3份、0.5份、0.8份、1份、1.5份、2份、2.3份、2.8份或 3份。
38.在一些实施例中，步骤s30包括向第一混合料中加入硅酸盐熟料和矿渣碱，搅拌均匀；然后加入激活剂，搅拌反应0.5 h~ 1h；得到底泥回收料，即将有机污染底泥转化为底泥回收料，这时的底泥回收料可以作为填料使用；进一步，还可以将底泥回收料装入建材模具中进行高压挤压，形成建材。
39.在一些实施例中，步骤s30还包括对底泥回收料进行后处理，后处理包括固液分离处理和高压挤压处理中的至少一种。有机质污染底泥在钢渣、非氧化性酸和氧化剂的共同作用下脱水能力提升，然后在钢渣和碱激发剂的共同作用下形成排水骨架，进一步，再结合
后处理，将固体与液体分离，提升底泥的工程性质。可选地，固液分离处理包括通过静置，使得底泥沉淀，通过将上层的水排掉，从而实现固液分离。可选地，固液分离处理包括压滤，通过压滤将底泥中的水出。可选地，后处理包括高压挤压处理，通过高压挤压处理，一方面可以将底泥中的水挤出，另一方面可以对底泥进行塑形，在高压挤压的过程中增强底泥的压实度，进而提升强度。
40.本技术实施例第二方面提供一种底泥回收料，其由本技术实施例第一方面提供的有机质污染底泥的处理方法制备得到。
41.本技术实施例第二方面提供的底泥回收料为有机质污染底泥经过高级氧化反应进行有机质氧化降解后进一步经过地聚反应进行固化得到，其毒害性低，工程性质提升，可以用作建材或者填料；由于在处理过程中使用的钢渣为工业废弃料，成本低。
42.下面结合具体实施例进行说明。
43.实施例1对100 kg含水率75%、有机质含量30%的污染底泥进行处理：（1）加入过150目筛钢渣粉6kg，搅拌均匀；（2）加入15%稀盐酸将体系ph调至4.0；（3）加入30%过氧化氢 3kg，搅拌均匀后静置2小时；（4）加入s95 矿渣粉 2kg、p.o. 425 水泥 1kg、水玻璃1kg，搅拌0.5小时。
44.经测试，处理前，污泥的比阻为22.37
×
10
12 m/kg；处理后，污泥的比阻为13.84
×
10
12 m/kg，脱水能力大幅提升；7天无侧限抗压强度为202 kpa，进行高压挤压处理后试块无侧限抗压强度达到2.3 mpa。
45.实施例2对100 kg含水率85%、有机质含量30%的污染底泥进行处理：（1）加入过150目筛钢渣粉4 kg，搅拌均匀；（2）加入15%稀盐酸将体系ph调至4.0；（3）加入30% 过氧化氢 2.5 kg，搅拌均匀后静置3小时；（4）加入s95 矿渣粉 4 kg、p.o. 425 水泥2 kg、水玻璃1.4 kg，搅拌0.5小时。
46.经测试，处理前，污泥的比阻为22.37
×
10
12 m/kg；处理后，污泥的比阻为15.43
×
10
12 m/kg，脱水能力大幅提升；7天无侧限抗压强度为326 kpa，进行高压挤压处理后试块无侧限抗压强度达到3.1 mpa。
47.实施例3对100 kg含水率60%、有机质含量15%的污染底泥进行处理（1）加入过150目筛钢渣粉 3.5 kg，搅拌均匀；（2）加入15%稀盐酸将体系ph调至4.0；（3）加入30% 过氧化氢 2 kg，搅拌均匀后静置3小时（4）加入s95 矿渣粉3 kg、p.o. 425 水泥 1kg、水玻璃 1 kg，搅拌0.5小时。
48.经测试，处理前，污泥的比阻为18.4
×
10
12 m/kg；处理后，污泥的比阻为8.58
×
10
12 m/kg，脱水能力大幅提升；7天无侧限抗压强度为235 kpa，进行高压挤压处理后试块无侧限抗压强度达到2.6 mpa。
49.对比例1
对100 kg含水率75%、有机质含量30%的污染底泥进行处理：（1）加入15%稀盐酸将体系ph调至4.0；（2）加入30%过氧化氢 3kg，搅拌均匀后静置2小时；（3）加入s95 矿渣粉 2kg、p.o. 425 水泥 1kg、水玻璃 1kg，搅拌0.5小时。
50.经测试，处理前，污泥的比阻为22.37
×
10
12 m/kg；处理后，污泥的比阻为20.81
×
10
12 m/kg；7天无侧限抗压强度为78 kpa，进行高压挤压处理后试块无侧限抗压强度达到0.65 mpa。
51.对比例2对100 kg含水率75%、有机质含量30%的污染底泥进行处理：（1）加入过150目筛钢渣粉6kg，搅拌均匀；（2）加入15%稀盐酸将体系ph调至4.0；（3）加入30%过氧化氢 3kg，搅拌均匀后静置2小时；（4）水玻璃 0.6 kg，搅拌0.5小时。
52.经测试，处理前，污泥的比阻为22.37
×
10
12 m/kg；处理后，污泥的比阻为16.24
×
10
12 m/kg，脱水能力大幅提升；7天无侧限抗压强度为103 kpa，进行高压挤压处理后试块无侧限抗压强度达到0.69 mpa。
53.从上述实施例和对比例可以看出，与实施例1比较，对比例1的区别在于取消了钢渣的加入，对比例2的区别在于取消了矿渣粉和水泥的加入。与实施例1相比，对比例1中处理后污泥的比阻只是略微下降，且这是因为污染底泥中只有少了的有机污染物被降解，污染底泥的脱水性没有得到实质性的改善，虽然在步骤（3）中加入了可以进行地聚反应的矿渣粉、水泥和水玻璃，但是由于前期物料的脱水性没有得到改善，导致最终得到的底泥回收料的抗压强度不高，这表明，先通过高级氧化反应提升底泥的脱水性再结合地聚反应形成排水骨架，二者相互结合后方能提升底泥回收料的抗压强度。与实施例1相比，对比例2中处理后污泥的比阻同样下降明显，表明底泥的脱水能力大幅提升，但是由于在步骤（3）中未补充矿渣粉和水泥，地聚反应不够充分，形成的排水骨架较少，导致最终得到的底泥回收料的抗压强度增强幅度较小。
54.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种有机质污染底泥的处理方法，其特征在于，包括：提供有机质污染底泥；向所述有机质污染底泥中加入钢渣、非氧化性酸和氧化剂，以使得所述有机质污染底泥中发生高级氧化反应，得到第一混合料；向所述第一混合料中加入地聚反应补充料及碱激发剂，以使得所述第一混合料发生地聚反应，得到底泥回收料；其中，按重量份数计，各物料的使用量包括：所述有机质污染底泥100份、所述钢渣3 ~ 9份、所述氧化剂0.5 ~ 1.5份、所述地聚反应补充料3~8份以及所述碱激发剂0.3~ 3份。2.如权利要求1所述的有机质污染底泥的处理方法，其特征在于，所述非氧化性酸包括稀盐酸、稀硫酸和磷酸中的至少一种。3.如权利要求1所述的有机质污染底泥的处理方法，其特征在于，所述氧化剂包括过氧化氢、过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的至少一种。4.如权利要求1所述的有机质污染底泥的处理方法，其特征在于，所述碱激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和水玻璃中的至少一种。5.如权利要求1所述的有机质污染底泥的处理方法，其特征在于，所述钢渣的目数大于150目。6.如权利要求1至5任一项所述的有机质污染底泥的处理方法，其特征在于，所述向所述有机质污染底泥中加入钢渣、非氧化性酸和氧化剂包括：向所述有机质污染底泥中加入钢渣进行第一混合处理，然后加入非氧化性酸使得体系的ph为4~5，再加入氧化剂进行第二混合处理，静置2h~3h。7.如权利要求1至5任一项所述的有机质污染底泥的处理方法，其特征在于，所述地聚反应补充料包括硅酸盐熟料、矿渣、粉煤灰和赤泥中的至少一种。8.如权利要求7所述的有机质污染底泥的处理方法，其特征在于，按重量份数计，各物料的使用量包括：有机质污染底泥100份、钢渣3 ~ 9份、氧化剂0.5 ~ 1.5份、矿渣2 ~ 6份、硅酸盐熟料1~2份以及碱激发剂0.3~ 3份。9.如权利要求1至5任一项所述的有机质污染底泥的处理方法，其特征在于，还包括对所述底泥回收料进行后处理，所述后处理包括固液分离处理和高压挤压处理中的至少一种。10.一种底泥回收料，其特征在于，由如权利要求1至9任意一项所述的有机质污染底泥的处理方法制备得到。

技术总结

本申请涉及污泥处理技术领域，提供一种有机质污染底泥的处理方法及其制备得到的底泥回收料。该方法包括：提供有机质污染底泥；向有机质污染底泥中加入钢渣、非氧化性酸和氧化剂，以使得有机质污染底泥中发生高级氧化反应，得到第一混合料；向第一混合料中加入地聚反应补充料及碱激发剂，以使得第一混合料发生地聚反应，得到底泥回收料；其中，按重量份数计，各物料的使用量包括：有机质污染底泥100份、钢渣3~9份、氧化剂0.5~1.5份、地聚反应补充料3~8份以及碱激发剂0.3~3份。本申请提供的方法通过利用钢渣处理污染底泥，使得有机质污染底泥经高级氧化反应降解有机质后再经地聚反应进行固化，从而使回收得到的底泥回收料毒害性低，工程性质好。工程性质好。工程性质好。