一种海底淤泥的大宗化处理方法

本发明涉及淤泥回收，特别涉及一种海底淤泥的大宗化处理方法。

背景技术：

1、深圳河作为中部海岸线的重要组成部分，是居民正常生活用水的保障。密集的人类活动以及众多的工农业生产所产生的生活、生产废水等污染物排泄到深圳河中，经过长期的聚集沉淀，在河底形成厚厚的淤泥，对河道造成长期的污染。另外，当周围环境出现变化时，淤泥中积累的重金属和有毒物质会重新释放到水中，影响人们的正常生活以及生态环境。因此寻找一种海底淤泥的大宗化处理方法尤为重要。

2、海底淤泥以水铝硅酸盐为主，是一种黏土质资源。国内对海底淤泥的利用主要集中在低级利用与中级利用方面。我国对海底淤泥的处理主要有3种方法，第一种方法是焚烧和填埋，该方法不仅会产生巨大的处置成本及能源消耗，而且对环境污染较高；第二种方法堆肥和土地利用，但由于海底淤泥会存在较多的重金属，对其进行堆肥处理最终会导致人体重金属的积累；第三种方法是热解生产淤泥生物炭，该方法采用高温热解，不仅消耗能源而且热解过程易产生有害气体。此外，海底淤泥禁止随意处置，只能就地处置，因此需要对海底淤泥进行原位处理。然而，由于淤泥的活性较低，有机物含量较高，其有效利用需通过掺杂活性较高的固体废弃物来实现材料的应用要求，且当淤泥掺量较低时才可达到较好的效果。因此，探索一种海底淤泥的低温原位处理方法，实现海底淤泥的绿色最大化利用成为了研究的热点。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明目的在于提供一种海底淤泥的大宗化处理方法。本发明提供的处理方法能够解决海底淤泥回收困难，处置过程能源消耗量大、危险气体排放量高的问题，实现海底淤泥的绿色增值利用和安全处置，所得海底淤泥基胶凝材料具有良好的强度和抗冲击性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种海底淤泥的大宗化处理方法，包括以下步骤：

4、将固体组分和碱性激发剂溶液混合，进行养护成型处理，得到海底淤泥基胶凝材料；

5、以质量份数计，所述固体组分包括：

6、

7、优选的，所述碱性激发剂包括硅酸钠、偏硅酸钠和氢氧化钠中的一种或几种；

8、当所述碱性激发剂包括硅酸钠时，所述碱性激发剂溶液中硅酸钠的浓度为1～2mol/l；

9、当所述碱性激发剂包括偏硅酸钠时，所述碱性激发剂中偏硅酸钠的浓度为1～2mol/l；

10、当所述碱性激发剂包括氢氧化钠时，所述碱性激发剂中氢氧化钠的浓度为0.6～1.6mol/l。

11、优选的，所述固体组分和碱性激发剂溶液的质量比为1:0.5～1.2。

12、优选的，所述水泥包括硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和铝硅酸盐水泥中的一种或几种。

13、优选的，所述植物活性蛋白为谷朊粉和/或大豆粉。

14、优选的，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、木质素纤维和聚丙烯纤维中的一种或几种。

15、优选的，所述海底淤泥为初始淤泥经过泥砂分离、脱水处理和筛分处理得到的海底淤泥；

16、所述海底淤泥的粒径为150～300目。

17、优选的，所述混合包括：

18、将海底淤泥、矿渣和水泥进行第一混料处理，得到第一混合料；

19、将所述第一混合料、植物活性蛋白和纤维素进行第二混料处理，得到第二混合料；

20、将第一部分碱性激发剂溶液与所述第二混合料进行第三混料处理，得到第三混合料；

21、将剩余部分碱性激发剂溶液与所述第三混合料进行第四混料处理；

22、所述第一部分碱性激发剂溶液为全部碱性激发剂溶液的40～60wt％。

23、优选的，所述养护成型处理的温度为20±2℃，湿度≥95％。

24、本发明提供了上述方法制备得到的海底淤泥基胶凝材料。

25、本发明提供了一种海底淤泥的大宗化处理方法，包括以下步骤：将固体组分和碱性激发剂溶液混合，进行养护成型处理，得到海底淤泥基胶凝材料；以质量份数计，所述固体组分包括：海底淤泥40～60份；矿渣30～40份；水泥0～15份；植物活性蛋白10～20份；纤维素5～10份。在本发明中，所述海底淤泥中的主要活性成分水铝硅酸盐与碱性激发剂通过水化反应生成水化硅酸钙(csh)、水化硅铝酸钙(cash)、水化铝硅酸钠(nash)等低聚态凝胶，这些低聚态凝胶随着水化反应的进行逐渐形成网状结构，不仅可以将淤泥中的重金属离子通过凝胶表面的吸附作用进而被包覆固定在该凝胶网状结构中，还可以进一步提高胶凝材料的力学性能；添加的矿渣中含有较多的氧化钙和氧化硅，其与碱性激发剂水化反应生成层状、链状结构的硅酸钙(csh)和水化硅铝酸钙(cash)等凝胶，从而提高胶凝材料的力学强度；添加的植物活性蛋白中含有的活性蛋白可以与海底淤泥中的有机物接触，进而形成植物纤维-蛋白质链，这些蛋白分子链经过连接、缠绕、扭曲后，形成高粘度的纤维团，从而提高胶凝材料的粘聚性，进而赋予胶凝材料优异的耐冲刷性。然而植物活性蛋白会影响碱性激发剂的激发作用，因此本发明通过添加的水泥的水化作用弥补折减的强度，进而赋予胶凝材料在淤泥高掺量的条件下具有良好的抗冲性能和抗压强度。在本发明中，纤维素具有良好的亲水性，可将一些水分子固定在蛋白分子链的外围，从而可以提高胶凝材料的粘度，进而提高淤泥基凝胶材料的冲刷阻力速度，最终赋予胶凝材料优异的力学性能和抗冲击性能。

26、本发明通过各组分之间的协同作用，采用低温原位处理的方法有效制备出粘度≥850pa·s的胶凝材料，赋予海底淤泥基胶凝材料良好的强度和抗冲击性能，将海底淤泥变废为宝，实现了对海底淤泥的绿色增值利用和安全处置。

27、此外，本发明提供的海底淤泥的大宗化处理方法操作简单，可靠可控，大幅度简化了海底淤泥再利用的工艺环节，能够保证制备的海底淤泥基胶凝材料性能稳定，效率高，适于工业化生产。

技术特征：

1.一种海底淤泥的大宗化处理方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱性激发剂包括硅酸钠、偏硅酸钠和氢氧化钠中的一种或几种；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述固体组分和碱性激发剂溶液的质量比为1:0.5～1.2。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水泥包括硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和铝硅酸盐水泥中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物活性蛋白为谷朊粉和/或大豆粉。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述纤维素为羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、木质素纤维和聚丙烯纤维中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述海底淤泥为初始淤泥经过泥砂分离、脱水处理和筛分处理得到的海底淤泥；

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述养护成型处理的温度为20±2℃，湿度≥95％。

10.权利要求1～9任意一项所述方法制备得到的海底淤泥基胶凝材料。

技术总结本发明提供了一种海底淤泥的大宗化处理方法，属于淤泥回收技术领域。本发明提供的海底淤泥的大宗化处理方法包括以下步骤：将固体组分和碱性激发剂溶液混合，进行养护成型处理，得到海底淤泥基胶凝材料；以质量份数计，所述固体组分包括：海底淤泥40～60份；矿渣30～40份；水泥0～15份；植物活性蛋白10～20份；纤维素5～10份。本发明通过各组分之间的协同作用，采用低温原位处理的方法有效制备出粘度≥850Pa·s的胶凝材料，赋予海底淤泥基胶凝材料良好的强度和抗冲击性能，将海底淤泥变废为宝，实现了对海底淤泥的绿色增值利用和安全处置。技术研发人员：房国豪,王琰帅,钟辉受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17