在河湖治理过程中，清除已经进入水体的内源污染物已成为重要的手段，而清淤工程成为常用的治理措施之一。很多情况下清淤淤泥含有较多的重金属污染物和N、P污染物，对这些污染物如不进行妥善的控制，势必形成二次污染的风险。在我国大规模进行河湖治理的现状下，污染淤泥的无害化处理和资源化利用成为迫在眉睫又非常重要的技术需求。 通过酸洗等原理将淤泥中含有的重金属类物质进行去除的方法需要很高的代价，尚不能广泛地进行使用。较为现实的方法是允许重金属赋存于淤泥中，但不再产生环境或生态危害。由于重金属的形态会影响其浸出特性以及对环境、生态的危害程度，掌握改变重金属形态和浸出特性的基本规律，就会产生实现重金属稳定化的处理方法。基于这一思想，开展淤泥中重金属赋存形以及通过添加稳定化材料使其转化的基本规律研究。 研究针对较为典型的黄石磁湖、东莞运河、无锡太湖、大鹏湾4种淤泥，作为城市湖泊、城市河流、大面积淡水湖和海洋沉积物的代表，研究了①淤泥中重金属赋存形态与溶出特性之间的关系；②固化稳定化处理中重金属形态的变化规律；③污染底泥固化后磷形态的变化和浸出特性；④污染底泥中重金属的环境稳定性及模拟。 对以上4种淤泥的研究表明，通常淤泥中非稳定态重金属含量在50%左右，浸出量与非稳定态重金属的含量有着明显关系，而间隙水中重金属的含量仅达到总量的1~3%。说明重金属的环境、生态危害主要来源于非稳定态，同时这一类重金属向间隙水中的析出是主要的输出途径。 使用水泥、膨润土、石灰等材料对淤泥进行稳定化处理。发现Cd、Cr、Ni 和Zn 的稳定态重金属明显增加，而Cu和Pb 的形态变化不大。随着非稳定态重金属向稳定态重金属的转化，重金属浸出量大大减少。在添加量为100kg/m3的范围，重金属污染最严重的东莞运河淤泥也能满足重金属浸出的标准。说明添加形态转化材料能够达到无害化的目的。对于富营养化湖泊中产出的富P淤泥，通过水泥、生石灰及硫铝硅酸盐水泥的处理，淤泥中的Org-P明显减少，Ca-P增加，P的浸出量显著减少，能够抑制淤泥中P再次返回水体。通过对处理后淤泥中重金属迁移－弥散特性的研究，更加证实了这一方法在避免二次污染中的作用。 本研究明确了污染淤泥重金属的形态以及转化规律，开发出相应的固化/稳定化技术，并进行了工程应用，已完成的4个重金属污染淤泥固化/稳定化工程并取得了良好的经济、环境、社会效益。 2100433B

由于中小企业的无序排放，我国的湖泊、河流、水库污染严重，甚至于一些饮用水水源地也遭受较为严重的重金属污染，水体底泥重金属超标现象较为普遍，清淤工程正在大量实施。同时，由于底泥清淤产生的大量的污染淤泥的处理的问题也越来越为重要，安全、无害、资源化处理和利用技术成为重要的工程需求。由于将底泥中的重金属从淤泥中去除的方法过于昂贵，进行无害化、稳定化处理消除其对环境不再产生二次污染危害的方法成为主要的探索方向。在这一方向中，非常重要的理论问题就是淤泥经过固化处理后其中的重金属发生的形态变化，以及在其后的环境条件下产生的溶出问题。本研究基于固化处理的原理，研究重金属在处理过程中发生的形态变化以及重金属赋存形态与溶出特性之间存在的必然规律，研究经过不同固化材料和工艺进行处理后重金属的形态转化规律，明确经过处理后淤泥中重金属的环境行为，为污染淤泥处理技术应用以及二次污染的评价提供理论基础和技术支撑。

图1为《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》所述淤泥固化系统的结构示意图；

图2为《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》所述管道搅拌机的结构示意图。

《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》涉及一种淤泥固化剂及其在淤泥固化处理中的应用，属于污水处理领域。

淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺专利目的

截至2014年6月10日，淤泥的处理方式主要有农业焚烧和填埋，还有很大量的淤泥没有经过任何处理，随意丢弃。由于淤泥的含水率高，土力学性能差，污染物含量高，现在的处理方式都存在环境污染，处理成本过高的技术不足，同时也容易引起填埋场工程地质灾害。淤泥能否填埋取决于淤泥或者淤泥与其它添加剂形成的混合体的岩土力学性能，淤泥填埋时要求十字板抗剪强度≥25kpa，无侧限抗压强度≥50kpa。淤泥经过常规脱水后，含水率80%以上，字板抗剪强度<10kpa，不能满足填埋的最低的要求。为此，需要提高淤泥的力学性质，降低含水率。传统的方式是添加水泥和石灰等固化剂，也使用矿化垃圾作为添加混合料，这些方式需要添加大量的材料，添加量<30%，增加了垃圾量，如果再遇水，将转变成淤泥。采用添加化学药剂的方式固化淤泥，可以使淤泥迅速达到填埋要求的强度和含水率，其在淤泥处理的实践中也越来越被接受。

《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》的技术目的是针对现实情况淤泥处理中存在的技术不足，提供一种成本低、固化效果好的淤泥固化剂，其可直接用于高含水量泥浆的固化，如来自污水处理厂、工业生产产生的污泥或淤泥，来自河道、湖泊等产生的淤泥，并同样适用于水泥浆的固化，具有广阔的应用前景。

淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺技术方案

一种淤泥固化剂，其包括以下重量配比的组分：25～45份的粉煤灰、20～30份的膨胀树脂，15～20份的水泥，7～9份的水玻璃，10～12份的硅藻土，10～12份的生石灰，6～9份氢氧化钠，3～8份的硫酸铝，8～10份的聚丙烯酰胺，6～8份的高氯酸镁，5～15份的石英砂。

《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》上述所述的淤泥固化剂中，水泥的作用是增加淤泥的胶黏性，使淤泥粘合在一起，并使淤泥硬化。

粉煤灰包括很多密实颗粒，其粒径非常小，会发生水化作用，除此以为还存在多孔结构物质。粉煤灰内含一些金属氧化物可以与水发生反应，因此，其可以吸水。粉煤灰可以很好的填充膨胀石墨中孔隙中，由于其内也存在多孔结构，其可以作为更小颗粒的二级寄生载体。粉煤灰在膨胀石墨的孔隙中吸收水份的水份的时候存在物理吸水和化学吸水两种方式。由于粉煤灰是用于寄生在膨胀石墨中的，因此，其用量不宜多，应少于膨胀石墨的用量。

生石灰，其主要是用于吸水，并产生大量热量，使淤泥处于一个温度较高的环境中，温度较高有利于提高微粒之间的化学反应速度和效果，以及也可以加速水份的蒸发。其还用于调节淤泥的酸度，使环境呈碱性。当生石灰颗粒存在于膨胀石墨的孔隙中的时候，其可以吸收由膨胀石墨表面扩散过来的水份，并与之反应产生热量，热能蒸发周围的水份，这个过程能够加速水份在膨胀石墨的孔隙中的扩散速度，有利于其它吸水物质吸收水份。

膨胀树脂用于吸收淤泥中对于固化剂其它成份来说不能吸收的过量的水。由于可膨胀石墨主要是用于作为其它吸水物质的寄生载体，其吸水能力有限。对于含水量不同的淤泥，并不完全适用。为了适应更宽含水量范围的淤泥，加入一定量的膨胀树脂作为对可膨胀石墨的补充显得尤为必要。但是膨胀树脂吸水后柔软松散，其会减弱淤泥的硬度，即抵消膨胀石墨对淤泥产生的硬度影响。为了加强淤泥的硬度，因此，加入水玻璃作为淤泥的硬度调节。水玻璃同时可以吸收一部分的水。

发明人根据上述淤泥固花的处理效果，对淤泥固化剂进行进一步优选，所述的淤泥固化剂包括以下重量配比的组分：35份的粉煤灰、25份的膨胀树脂，18份的水泥，8份的水玻璃，11份的硅藻土，11份的生石灰，8份氢氧化钠，6份的硫酸铝，9份的聚丙烯酰胺，7份的高氯酸镁，10份的石英砂，淤泥的固化效果更好。

《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》上述所述的淤泥固化剂可应用于现有技术中所公开的淤泥处理系统，均能取得满意的淤泥固化效果。发明人经过大量实践发现，当《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》淤泥固化剂使用下述所述的淤泥固化系统处理时，其对淤泥的固化处理效果更佳，该淤泥固化处理系统包括贮泥池（1）、砼泵（2）、螺旋搅拌机（3）、粉料供给机（5）、固化剂储存罐（10）和恒压恒流泵（8），其中贮泥池（1）通过第一输料装置（4）与砼泵（2）连接并可将淤泥送入砼泵（2），砼泵（2）通过管路（6）与螺旋搅拌机（3）连接，螺旋搅拌机（3）还与粉料供给机（5）和恒压恒流泵（8）连接，并有一出口（7）；螺旋搅拌机（3）的出口（7）正对着第二输料装置（9）的入料口，第二输料装置（9）连接卸料装置（11）。所述的固化剂储存罐（10）通过管路（12）与粉料供给机（5）连接用以将粉料加入供给机中。

上述所述的淤泥固化处理方法中，所述的螺旋搅拌机（3）优选为单轴螺旋搅拌机。所述的第一输料装置（4）为挖掘机、皮带输送机或螺旋输送机。所述的第二输料装置（9）为砼泵车或皮带输送机。

《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》还公开一种利用《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》所述淤泥固化剂的淤泥固化处理的方法，其使用上述所述的淤泥固化系统，其包括以下步骤：

a.将含水70%-90%的淤泥通过淤泥泵从进料口送至预处理格栅进行清除杂物的预处理后再送入贮泥池（1）；

b.将淤泥通过第一输料装置（4）将贮泥池（1）中的淤泥送至砼泵（2），再通过管路（6）送至螺旋搅拌机（3），同时将粉体固化剂通过粉料供应机将粉体固化剂及恒压恒流泵将《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》所述的固化剂一并通过固化剂添加入口（18）加入螺旋搅拌机（3）中进行搅拌；

c.通过第二输料装置（9）将固化后的泥浆送至堆填场。

其中，所述的螺旋搅拌机（3）包括一台电机（13），用以驱动搅拌轴（14）在搅拌桶（15）内转动；一个入料口（16）、一个出料口（17）及一个固化剂添加入口（18），搅拌轴（14）上靠近入料口（16）处为螺旋叶片（19），搅拌轴（14）上靠近出料口（17）处为搅拌叶片（20）。

该淤泥固化系统及淤泥固化工艺，其优点如下：其能够将均化的可流动的淤泥通过管道搅拌机的搅拌使之与固化剂充分拌合，让固化剂能够发挥高效作用而达到固化淤泥的目的；其能连续作业，自动化程度比较高，主体设备之间的连接是管道连接，容易实现半自动化施工；系统所述搅拌机采用单轴螺旋，设备的前半部分为螺旋推进，后部分为搅拌，同时将推进和搅拌功能结合在一起，减少了占地面积，提高了功效；与管道搅拌机配套的主要设备粉料供应机的供料系统是连续计量供料的，能保证整个系统可连续作业的要求；通过泵与管道配合输送，最大限度的降低了淤泥运输对道路的要求，能提高淤泥的输送效率。

有鉴于此，《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》还请求保护一种上述淤泥固化剂的应用，即所述的淤泥固化剂在淤泥固化处理中的应用。

淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺改善效果

1、《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》所述的淤泥固化剂的组成简单，所述的组分廉价易得，其用于淤泥固化处理时不仅工艺简单，而且处理成本大大降低，适合应用到水利上淤泥固化处理单元。

2、《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》所述的淤泥固化剂中含有多种固化组分，如吸水剂生石灰，水玻璃、酸碱调节剂、金属盐类以及树脂等，其对于淤泥的处理通过多种方式发挥作用从而起到固化效果，因此其对于淤泥特别是城市淤泥的固化处理效果较好。

3、《淤泥固化剂及使用淤泥固化剂的淤泥固化工艺》所述的淤泥固化剂处理后的淤泥不仅无限抗压强度和渗透系数能够满足填埋要求，而且无限抗压强度随时间延长迅速增大，淤泥固化产品的力学性能基本趋向稳定。其中当淤泥固化剂包括以下重量配比的组分：35份的粉煤灰、25份的膨胀树脂，18份的水泥，8份的水玻璃，11份的硅藻土，11份的生石灰，8份氢氧化钠，6份的硫酸铝，9份的聚丙烯酰胺，7份的高氯酸镁，10份的石英砂，淤泥的固化效果更好。