CN114573300A - 一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料，属于生活垃圾渗滤液全量化处理技术领域。本发明所述固化材料由固化组分及添加剂组成，其中添加剂是由聚丙烯酸、预糊化淀粉、轻烧氧化镁、硫铝酸四钙和聚氯化铝铁按一定比例制备而成。本发明的添加剂能够解决水泥或水泥加石灰等固化材料在固化膜浓缩液及蒸发母液时出现的浆体泌水和缓凝问题，达到固化体及时转场填埋的要求。本发明的添加剂不仅能够提高膜浓缩液及蒸发母液处理效率，在达到浆体不泌水且快速凝结硬化的首要效果时还能减少20％‑30％水泥石灰等固化材料的使用，具有较好的环保和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及生活垃圾渗滤液全量化处理技术领域，尤其涉及一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料及其应用。
背景技术
垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度的有机废水。
中国垃圾渗滤液的处理量逐年增加，2021年垃圾渗滤液产生量将达到1亿吨以上，为满足渗滤液排放标准，增加纳滤膜、反渗透膜等膜处理单元作为深度处理已成为渗滤液处理升级改造的主要方式。随着膜工艺技术的广泛应用，垃圾渗滤液处理量不断扩大，随之产生的大量膜浓缩液以及膜浓缩液进一步经蒸发处理产生的蒸发母液(下称浓水)，这类浓水的处理处置已成为一个亟待解决的新问题，且通常含水率越高其处置难度越大。对于垃圾渗滤液全量化技术而言，对浓水采用固化的技术措施是一种新的趋势，因膜浓缩液及蒸发母液是高含水率、高有机质、高氨氮及高含盐量的难处理溶液，采用单纯水泥或水泥+石灰等固化材料处理时因处置对象性质差异、成本控制等因素影响，在不增加水泥石灰等固化材料用量的前提下，固化后浆体结石率偏低容易泌水，造成二次污染，同时浆体凝结时间过长，难以达到固化后快速转场填埋的实际需求，大大制约了生活垃圾渗滤液全量化技术的推广。因此，开发一种针对性解决上述问题的生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料具有急迫的现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料及其应用，解决现有水泥石灰等固化材料固化膜浓缩液及蒸发母液时出现的浆体结石率低以及凝结时间较长的问题，减少了胶凝材料的用量。
本发明提供的膜浓缩液及蒸发母液用固化材料，其特征在于，由固化组分及添加剂组成；
所述固化组分为普通硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥与石灰的混合物；
所述添加剂由以下重量份的组分组成：聚丙烯酸1％～5％，预糊化淀粉1％～3％，轻烧氧化镁5％～10％，硫铝酸四钙3％～7％，聚氯化铝铁75％～80％。
优选的，所述聚丙烯酸为阴离子型聚丙烯酸。
优选的，所述聚丙烯酸的重均分子量≥2000万，吸水能力＞300g/g。
优选的，所述预糊化淀粉的峰值粘度≥600BU。所述预糊化淀粉粘度的测定条件为以干物质计6％，700cmg。所述预糊化淀粉由市场购买的任意淀粉制备而成。
优选的，所述聚氯化铝铁的盐基度为50％～55％。
本发明的另一目的是生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料的应用，将所述添加剂与固化组分混合，得到固化材料，添加到膜浓缩液或蒸发母液中高速混合，以对膜浓缩液或蒸发母液进行固化。
优选的，所述添加剂占膜浓缩液或蒸发母液的质量比为0.5％～1％。
优选的，所述固化组分与膜浓缩液或蒸发母液的质量比为1：1。
优选的，所述生活垃圾渗滤液膜浓缩液或蒸发母液的含水量为50％～96％。
本发明制备的生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料由固化组分及添加剂组成，其中添加剂包括聚丙烯酸、预糊化淀粉、轻烧氧化镁、硫铝酸四钙和聚氯化铝铁原料。聚丙烯酸作为超吸水树脂的一种，其强大的吸水能力(大于300g/g)可以满足低掺量下材料结合水的能力，预糊化淀粉是天然淀粉经过糊化工艺而得，具备一定的结合水能力，冷水溶胀特性明显，可在体系内形成空间网状结构；在聚丙烯酸和预糊化淀粉的作用下，固化浆体结石率得到大幅提升且不泌水；掺加的轻烧氧化镁(MgO)和硫铝酸四钙(3CaO·3Al2O3·CaSO4)在不大幅提高体系pH的前提下，与膜浓缩液及蒸发母液中的碳酸根、硫酸根等离子结合，促进浆体中形成水滑石类物质(Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O)和钙矾石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)，在提供强度支撑的同时，也消耗了体系中的水分；聚氯化铝铁盐基度在50％-55％范围内时，可保证聚合铝离子的足量形成，除去膜浓缩液及蒸发母液中COD和重金属离子的同时，亦因为铝离子的存在，对水滑石和钙矾石的形成有利。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明制备的添加剂中，流变调节组分(聚丙烯酸和预糊化淀粉)具有羟基和羧基，能够与体系中的水分子结合形成氢键，增加了料浆体系的稠度，使浆体保持稳定状态，不泌水不分层，结石率高；同时，凝结时间调节组分(轻烧氧化镁、硫铝酸四钙和聚氯化铝铁)能够与水产生作用，协同固化组分快速发生水化反应，缩短了浆体凝结的时间，并生成水化硅酸钙凝胶、水滑石和钙矾石等水化产物，促进了浆体硬化的早期强度发展。通过添加剂中流变调节组分和凝结时间调节组分的协同作用，解决了水泥石灰等固化材料在不增加用量的前提下固化膜浓缩液及蒸发母液时出现的浆体泌水和缓凝问题，达到了料浆固化体及时转场填埋的要求，在提高膜浓缩液及蒸发母液处理效率的同时减少了20％-30％固化材料的使用，具有较好的环保和经济效益。
具体实施方式
本发明提供了一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料及应用，所述固化材料由固化组分及添加剂组成；
所述固化组分为普通硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥与石灰的混合物；
所述添加剂由以下重量份的组分组成：聚丙烯酸1％～5％，预糊化淀粉1％～3％，轻烧氧化镁5％～10％，硫铝酸四钙3％～7％，聚氯化铝铁75％～80％。
在本发明的实施例中，聚丙烯酸为重均分子量≥2000万，吸水能力＞300g/g阴离子型聚丙烯酸。
在本发明的实施例中，预糊化淀粉的峰值粘度≥600BU。
在本发明的实施例中，所述聚氯化铝铁的盐基度为50％～55％。
在本发明的实施例中，所述膜浓缩液还包括含油膜浓缩液，对其油含量没有要求。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料及应用，步骤如下：
(1)按照以下重量份的比例称取原料，制备所述添加剂：聚丙烯酸5％，预糊化淀粉3％，轻烧氧化镁10％，硫铝酸四钙7％，聚氯化铝铁75％；
(2)按照膜浓缩液质量的0.5％称取上述添加剂，将其与1000g普通硅酸盐42.5水泥和1000g含水率为93.1％的膜浓缩液进行混合，利用高速搅拌机搅拌均匀。
实施例2
一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料及应用，步骤如下：
(1)按照以下重量份的比例称取原料，制备所述添加剂：聚丙烯酸4％，预糊化淀粉3％，轻烧氧化镁9％，硫铝酸四钙5％，聚氯化铝铁79％；
(2)按膜浓缩液质量的0.6％称取上述添加剂，将其与1000g普通硅酸盐42.5水泥和1000g含水率为92.3％的膜浓缩液进行混合，利用高速搅拌机搅拌均匀。
实施例3
一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料及应用，步骤如下：
(1)按照以下重量份的比例称取原料，制备所述添加剂：聚丙烯酸1％，预糊化淀粉3％，轻烧氧化镁10％，硫铝酸四钙6％，聚氯化铝铁80％；
(2)按蒸发母液质量的1.0％称取上述添加剂，将其与500g普通硅酸盐42.5水泥、500g石灰和1000g含水率为81.3％的蒸发母液进行混合，利用高速搅拌机搅拌均匀。
实施例4
一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料及应用，步骤如下：
(1)按照以下重量份的比例称取原料，制备所述添加剂：聚丙烯酸5％，预糊化淀粉1％，轻烧氧化镁10％，硫铝酸四钙6％，聚氯化铝铁78％；
(2)按膜浓缩液质量的0.8％称取上述添加剂，将其与1000g普通硅酸盐42.5水泥和1000g含水率为93.1％的膜浓缩液进行混合，利用高速搅拌机搅拌均匀。
实施例5
一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料及应用，步骤如下：
(1)按照以下重量份的比例称取原料，制备所述添加剂：聚丙烯酸2％，预糊化淀粉2％，轻烧氧化镁9％，硫铝酸四钙7％，聚氯化铝铁80％；
(2)按含油膜浓缩液质量的0.8％称取上述添加剂，将其与500g普通硅酸盐42.5水泥、500g石灰和1000g含水率为83.7％的含油膜浓缩液进行混合，利用高速搅拌机搅拌均匀。
实施例6
一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料及应用，步骤如下：
(1)按照以下重量份的比例称取原料，制备所述添加剂：聚丙烯酸5％，预糊化淀粉3％，轻烧氧化镁5％，硫铝酸四钙7％，聚氯化铝铁80％；
(2)按蒸发母液质量的0.6％称取上述添加剂，将其与1000g普通硅酸盐42.5水泥和1000g含水率为82.5％的蒸发母液进行混合，利用高速搅拌机搅拌均匀。
实施例7
一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料及应用，步骤如下：
(1)按照以下重量份的比例称取原料，制备所述添加剂：聚丙烯酸5％，预糊化淀粉3％，轻烧氧化镁9％，硫铝酸四钙3％，聚氯化铝铁80％；
(2)按蒸发母液质量的0.7％称取上述添加剂，将其与1000g普通硅酸盐42.5水泥和1000g含水率为82.5％的蒸发母液进行混合，利用高速搅拌机搅拌均匀。
实施例8
一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料及应用，步骤如下：
(1)按照以下重量份的比例称取原料，制备所述添加剂：聚丙烯酸3％，预糊化淀粉3％，轻烧氧化镁8％，硫铝酸四钙6％，聚氯化铝铁80％；
(2)按蒸发母液质量的0.7％称取上述添加剂，将其与500g普通硅酸盐42.5水泥、500g石灰和1000g含水率为81.3％的蒸发母液进行混合，利用高速搅拌机搅拌均匀。
对比例1
一种生活垃圾渗滤液蒸发母液的固化方法，步骤如下：
将1000g普通硅酸盐42.5水泥和1000g含水率82.5％的蒸发母液进行混合，利用高速搅拌机搅拌均匀。
对比例2
一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液的固化方法，步骤如下：
将500g普通硅酸盐42.5水泥、500g石灰和1000g含水率83.7％的含油膜浓缩液进行混合，利用高速搅拌机搅拌均匀。
按照《水利水电工程施工手册》测定实施例1～8及对比例1～2中浆体的结石率(倒入1000ml量筒中并盖上盖板，直至浆体稳定不再发生沉降，测定浆体析水后凝结形成的结石的体积占原浆体总体积的百分数)。测定结果如表1。
按照GB/T1346-2011测定实施例1～8及对比例1～2中浆体的初凝时间(倒入截顶圆锥体试模中，每个试模配制一个玻璃或金属底板，置于温度20±2℃，相对湿度≥90％的标准养护箱中测定凝结时间)。测定结果如表1。
表1
从表1可以看出，通过比较实施例和对比例的结果发现，本发明实施例采用添加剂与水泥石灰等固化组分混合后固化膜浓缩液及蒸发母液所得的浆体状态稳定，结石率超过99.5％，且初凝时间不超过36h，而对比例在相同固化材料用量时采用单纯水泥石灰等固化材料固化膜浓缩液及蒸发母液所得的浆体早期出现泌水分层，结石率不足85％，且初凝时间超过60h，说明本发明实施例1-8提供的添加剂可以辅助水泥石灰等固化材料有效固化膜浓缩液及蒸发母液，且固化效果明显优于未使用添加剂的水泥石灰等固化材料，能够满足固化后快速转场填埋需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料，其特征在于，由固化组分及添加剂组成；
所述固化组分为普通硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥与石灰的混合物；
所述添加剂由以下重量份的组分组成：聚丙烯酸1％～5％，预糊化淀粉1％～3％，轻烧氧化镁5％～10％，硫铝酸四钙3％～7％，聚氯化铝铁75％～80％。
2.根据权利要求1所述生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料，其特征在于，所述聚丙烯酸为阴离子型聚丙烯酸。
3.根据权利要求1所述生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料，其特征在于，所述聚丙烯酸的重均分子量≥2000万，吸水能力＞300g/g。
4.根据权利要求1所述生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料，其特征在于，所述预糊化淀粉的峰值粘度≥600BU。
5.根据权利要求1所述生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料，其特征在于，所述聚氯化铝铁的盐基度为50％～55％。
6.一种权利要求1～5任一所述生活垃圾渗滤液膜浓缩液及蒸发母液用固化材料的应用，其特征在于，将所述添加剂与固化组分混合，得到固化材料，添加到膜浓缩液或蒸发母液中高速混合，以对膜浓缩液或蒸发母液进行固化。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述添加剂占膜浓缩液或蒸发母液的质量比为0.5％～1％。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述固化组分与膜浓缩液或蒸发母液的质量比为1：1。
9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述膜浓缩液或蒸发母液的含水量为50％～96％。
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