CN102060567A - 用于河道护坡的生态砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于河道护坡的生态砖，制备方法是取增钙污泥，于100～105℃干燥24h，在马福炉中600～620℃烧4h，得灰白色污泥灰，球磨机研磨，过100目筛，备用；按每100m3混合物含增钙污泥50～63%，粘结剂20～25%，含钾肥料10～12%，成孔剂3～10%，保水剂2～5%的比例将各组分混合，加水使混合物料呈粘稠状，用pH调节剂调节呈中性或弱酸性；按照制备砖的常规工艺使混合物成型、300～500℃干燥2h；1000～1200℃焙烧4h，冷却1h，即可获得铺设河岸护坡的生态砖。本发明充分利用增钙污泥这一城市废物，实现了城市污泥的无害化、减量化、资源化处置，获得的生态砖能加固边坡、恢复河岸坡面植。
Description
技术领域
本发明属于坡面生态修复领域，特别涉及一种用于河道护坡的生态砖及其制备方法。
背景技术
传统的城镇河道整治工程中，多采用浆砌或干砌块石、现浇或预制混凝土等刚性材料护坡，这类护坡形式，只能发挥出城镇河道的行洪、排涝以及水土保持等功效，忽略了河道与岸上生态系统的有机联系及整治后原有生物群落的恢复，使得边坡上植物难以生长，鱼类及两栖类动物失去了栖息和繁殖的条件，水体也因脱离了生物群落，自净能力降低，进而影响整个河流的生态环境。真正意义上的生态护坡，应该是在保证边坡稳定的基础上，以营造边坡的生物多样性为目标，在水土生物之间，形成物质、信息和能量的循环体系，使护坡不仅具有景观效果，还能修复受污染的河流水体，提高河流的自净能力。根据所用材料的不同，可将河道生态护坡分为自然原型护坡、自然型护坡和多自然型护坡3种形式。自然原型护坡只采用种植制备保护河岸，抵抗洪水的能力较差；后两种护坡不但种植植被，还适当采用木材、石材等天然材料，植物混凝土、生态砖等人工材料增加护坡的稳定性，同时使护坡具备生态和景观效应。
近年来，国内部分生活污水处理厂开始采用增钙热干化技术进一步处置脱水后污泥，其原理是将生石灰与含水率80%的污泥进行混合反应，产热之后温度能够升到100℃左右。生石灰可以迅速的与污泥中的水分及碳酸根反应生成氢氧化钙和碳酸钙，污泥含水率可在几分钟的时间内由80%迅速下降至40%左右。经该技术干化后的增钙污泥含水率大大降低，但因增加了较多的氢氧化钙等无机物质，干化后仍有较大的总固体体积，是急需解决的固体废弃物。
发明内容
本发明提供一种以增钙污泥为主要原料的用于河道护坡的生态砖，既可以有效缓解污泥处置的矛盾，又实现了增钙污泥中有益成分的再利用，制备的生态砖可以在河岸坡面植被恢复、边坡加固、环境绿化等方面发挥重要作用。
本发明的另一个目的是提供一种以增钙污泥为主要原料的用于河道护坡的生态砖的制备方法。
本发明是通过以下的技术方案来实施的：
一种用于河道护坡的生态砖，其特征在于由如下原料组成：增钙污泥50～63体积份，粘结剂20～25体积份，含钾肥料10～12体积份，成孔剂3～10体积份，保水剂2～5体积份，占混合物总体积10%-20%的水和适量pH调节剂。
前述用于河道护坡的生态砖，其特征在于所述的粘结剂是黏土与河砂的混合物，两者的体积比是1:1～1：1.5。
前述用于河道护坡的生态砖，其特征在于所述的含钾肥料选用草木灰、硫酸钾、氯化钾中的一种。
前述用于河道护坡的生态砖，其特征在于所述的成孔剂选用秸秆、稻壳、锯木屑中的一种。
前述用于河道护坡的生态砖，其特征在于所述的保水剂是高分子聚丙烯酸钠或者聚丙烯酸／凹凸棒复合保水剂。
前述用于河道护坡的生态砖，其特征在于所述的pH调节剂选用稀硫酸、稀盐酸、硫酸钙中的一种。
用于河道护坡的生态砖的制备方法，其特征在于包括以下的步骤：
（1）、原料预处理：取增钙污泥，于100-105℃干燥24h，然后在马福炉中600～620℃烧4 h，得灰白色污泥灰，球磨机研磨，过100目筛，备用；
（2）、混合：按比例将污泥灰和粘结剂，含钾肥料，成孔剂，保水剂混合，搅拌均匀，并逐步添加水使混合物料呈粘稠状，用pH调节剂调节pH呈中性或弱酸性；
（3）、按照制备砖的常规工艺使混合物成型，外形是正八边形，边长8cm，高度5cm，干燥温度为300～500℃，干燥时间为2h；
（4）、经过干燥的砖坯送入隧道窑进行焙烧，烧成温度为1000～1200℃，焙烧时间为4h，冷却时间为1h。
本发明以增钙污泥为主要原材料，据调查其含有的有机质、总氮、总磷及总钾的平均含量分别为280、29. 6、22. 2、5. 83 g/kg，可以为坡面植被的恢复提供必要的营养条件，且可以提供长效养分；以黏土河砂的混合物为粘结剂，使生态砖能够烧制成型；以草木灰、硫酸钾、氯化钾中的一种为含钾肥料，用来补充增钙污泥中含量较少，但植物生长又必须的钾肥；以具有植物维管和壳体的有机废弃物为成孔剂，使生态砖具有微孔结构，有利于植物根系的呼吸，并减轻生态砖的重量；以高分子聚丙烯酸钠或者聚丙烯酸／凹凸棒复合保水剂为保水剂，为坡面植被恢复初期提供充足的水分，砖体保水性好，抗旱、抗风化能力强；由于增钙污泥中含有大量的Ca(OH)2等碱性物质，在制作生态砖的过程中需要添加稀硫酸、稀盐酸、硫酸钙中的一种为pH调节剂，使原料混合物的pH为中性或微酸性，有利于坡面植被的恢复。且砖体呈正八边形，在河岸边坡铺设时，不会完全覆盖边坡土壤，保证了河道、空气、边坡土壤的正常物质能量交换。
总之，本发明既消耗了大量的增钙污泥，避免了污泥的二次污染，又充分利用了增钙污泥中的有机质、氮、磷等营养成分制成可供植物生长的营养砖体，可以在河岸边坡生态修复中发挥防护、绿化、景观等多重作用，达到了“变废为宝”的目的。
具体实施方式
本发明结合以下的实施例具体说明本发明的细节。其中所采用的增钙污泥取自北京某应用增钙热干化技术的污水厂，保水剂购自唐山某科技集团有限公司和山东某聚合物公司。
实施例1
（1）取增钙污泥，放入烘箱内，在100-105℃干燥24h，把经干燥处理的污泥放入马福炉中于600～620℃烧4 h，得灰白色污泥灰，在球磨机上研磨，过100目筛，备用。
（2）以每100m3混合物料含有以下成分进行配比：增钙污泥50m3，黏土10 m3，河砂15 m3，草木灰10 m3，秸秆10 m3，高分子聚丙烯酸钠5 m3，加入占混合物总体积20%的水搅拌混匀，并以10%硫酸钙为pH调节剂，使原料混合物为中性或微酸性；
（3）将混合物料送入双级真空挤砖机，挤出成型的泥条经自动切坯机切割成边长8cm，高度5cm的正八边形砖坯；
（4）湿砖坯经大断面隧道干燥室干燥2h，干燥温度为500℃；
（5）将干燥的砖坯被送入一体化装配式隧道窑进行焙烧4h，烧成温度为1000℃，再冷却1h后出窑即得所需生态砖成品。
实施例2至实施例6所采用的材料以及制备的工艺见下表，除表格中的内容之外，其余与实施例1记载的内容相同。
表中A代表高分子聚丙烯酸钠，B代表聚丙烯酸／凹凸棒复合保水剂。
上述具体实施方式不以任何形式限制本发明的技术方案，凡是采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围。
Claims (8)
1.用于河道护坡的生态砖，其特征在于由如下原料组成：增钙污泥50～63体积份，粘结剂20～25体积份，含钾肥料10～12体积份，成孔剂3～10体积份，保水剂2～5体积份，占混合物总体积10%-20%的水和适量pH调节剂。
2.根据权利要求1所述的用于河道护坡的生态砖，其特征在于所述的粘结剂是黏土与河砂的混合物，两者的体积比是1:1～1：1.5。
3.根据权利要求1所述的用于河道护坡的生态砖，其特征在于所述的含钾肥料选用草木灰、硫酸钾、氯化钾中的一种。
4.根据权利要求1所述的用于河道护坡的生态砖，其特征在于所述的成孔剂选用秸秆、稻壳、锯木屑中的一种。
5.根据权利要求1所述的用于河道护坡的生态砖，其特征在于所述的保水剂是高分子聚丙烯酸钠或者聚丙烯酸／凹凸棒复合保水剂。
6.根据权利要求1所述的用于河道护坡的生态砖，其特征在于所述的pH调节剂选用稀硫酸、稀盐酸、硫酸钙中的一种。
7.权利要求1所述的用于河道护坡的生态砖的制备方法，其特征在于包括以下的步骤：
（1）、原料预处理：取增钙污泥，于100-105℃干燥24h，然后在马福炉中600～620℃烧4 h，得灰白色污泥灰，球磨机研磨，过100目筛，备用；
（2）、混合：按比例将污泥灰和粘结剂，含钾肥料，成孔剂，保水剂混合，搅拌均匀，并逐步添加水使混合物料呈粘稠状，用pH调节剂调节pH呈中性或弱酸性；
（3）、按照制备砖的常规工艺使混合物成型、干燥，干燥温度为300～500℃，干燥时间为2h；
（4）、经过干燥的砖坯送入隧道窑进行焙烧，烧成温度为1000～1200℃，焙烧时间为4h，冷却时间为1h。
8.权利要求7所述的用于河道护坡的生态砖的制备方法，其特征在于所述的粘结剂是黏土与河砂的混合物，两者的体积比是1:1～1：1.5；所述的含钾肥料选用草木灰、硫酸钾、氯化钾中的一种；所述的成孔剂选用秸秆、稻壳、锯木屑中的一种；所述的保水剂是高分子聚丙烯酸钠或者聚丙烯酸／凹凸棒复合保水剂；所述的pH调节剂选用稀硫酸、稀盐酸、硫酸钙中的一种。
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