CN105239589A

CN105239589A - 垃圾焚烧飞灰配置生态护坡基材的方法

Info

Publication number: CN105239589A
Application number: CN201510616559.1A
Authority: CN
Inventors: 肖衡林; 刘德富; 肖本林; 吴巍; 叶建军; 李丽华; 马强; 徐维生; 裴尧尧; 杨智勇; 刘永莉
Original assignee: Hubei University of Technology
Current assignee: Hubei University of Technology
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2035-09-24
Also published as: CN105239589B

Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧飞灰配置生态护坡基材的方法，解决了现有垃圾焚烧飞灰处理困难，污染环境的问题。技术方案包括将垃圾焚烧飞灰0.7-1份，表土10-15份，细砂1.0-1.5份，保水剂0.11-0.15，土壤改良剂0.11-0.15份，将上述成份混合后拌合均匀后，施加底肥，得到混合物B；将混合物B铺设于坡面，将浸泡好的植物种子A均匀播撒于混合物B表面，然后盖以表土，表土为沙壤土；用水浇透，定期养护，待植物种子长到10cm高后，得到生态修复基材。基材中还可以添加水泥以控制重金属的析出。本发明方法简单可靠、生产成本低、能提高基材的力学性能、同时利用植物新陈代谢，吸收飞灰中污染物，达到飞灰新型资源化利用的目的。

Description

垃圾焚烧飞灰配置生态护坡基材的方法

技术领域

本发明涉及边坡生态护坡技术领域，具体的说是一种垃圾焚烧飞灰配置生态护坡基材的方法

飞灰的常规资源化利用主要包括(1)用于路基可以取代砂砾，作为路基的填充层。同时还可以代替部分水泥，作为路基的支撑层，从而作为路基或建筑材料。(2)飞灰可以用在水泥产品中代替石灰，用于水泥混凝土产品。(3)飞灰有取代化肥来为植物提供养料的潜力，用作肥料及土壤改良剂。

飞灰常见的有草木飞灰和垃圾焚烧飞灰，被较多使用的通常是草木飞灰，与主要成分为K₂CO₃、KHCO₃的草木灰显著不同的是，垃圾焚烧飞灰中除含有草木飞灰中的成份外，，还含有较高含量的盐类物质和重金属(如Cl、Cu、Zn、Ni等)，因而容易在环境中被浸出，造成土壤、地表地下水的污染。另一方面，在用于配置水泥时，飞灰中的重金属元素和氯化物是有害物质，它们的存在会影响水泥的质量，为飞灰生产水泥产品带来了技术难题。更严重的是氯化物在高温条件下容易挥发，当飞灰在水泥回转窑进行水泥生产时，高温阶段灰使得氯化物挥发，到冷凝阶段时，氯化物因由气态变成固态堵塞某些设备，造成损失。因此垃圾焚烧飞灰的环境无害化资源再利用处理是目前需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种方法简单可靠、生产成本低、能提高基材的力学性能、同时利用植物新陈代谢，吸收飞灰中污染物，达到飞灰新型资源化利用的垃圾焚烧飞灰配置生态护坡基材的方法。

技术方案包括以下步骤：

(1)将植物种子浸泡于清水中22-26h，得到待播种种子A，所述植物种子为禾本科或豆科植物种子，或者为两者种子的混合；

(2)以重量份计，垃圾焚烧飞灰0.7-1份，表土10-15份，细砂1.0-1.5份，保水剂0.11-0.15，土壤改良剂0.11-0.15份，将上述成份混合后拌合均匀后，施加底肥，得到混合物B；

(3)将混合物B铺设于坡面，将浸泡好的植物种子A均匀播撒于混合物B表面，然后盖表土，表土为沙壤土，用水浇透，定期养护，待植物种子长成后，得到生态修复基材。

所述步骤(2)中，混合物B中还含有水泥，水泥的用量以重量计为表土的2-6％。

所述步骤(1)中，细砂的粒径为10-18目。

所述步骤(1)中，表土为沙壤土。

所述步骤(1)中，保水剂为羧甲基纤维素型或纤维素型保水剂。

所述步骤(1)中，土壤改良剂为聚丙烯酰胺类的土壤改良剂。

所述步骤(2)中，所述底肥按9-11g/L加入上述拌合均匀后的成份中。

所述步骤(3)中，所述铺设于坡面上的混合物B的铺设厚度为6-15cm。

所述步骤(3)中，所述表土的覆盖厚度为0.8-1.5cm。

所述步骤(3)中，在播撒植物种子A后的前2个月，浇水频率为早晚各一次。

所述步骤(3)中，种子A的播种量为干重量18-22g/m²。

所述植物种子为禾本科或豆科植物种子，或者为两者种子的混合；所述禾本科植物可以列举出狗牙根、黑麦草或高羊茅，南方优选狗牙根，北方优选黑麦草或高羊茅；所述豆科植物可以列举出多花木兰、白三叶或刺槐，这类植物种子具有发芽率高、抗逆性强、根系发达，生长迅速的特点，用于本发明方法时候，能够很快覆盖坡面，起到控制早期水土流失的作用，两者混合播种时，还有能建立更稳定的坡面生态系统的作用。

为了有效利用垃圾焚烧飞灰，发明人考虑创造性的将其作为生态护坡基材的原料之一，研究表明，垃圾焚烧飞灰的颗粒主要有两种形态：第一种形态是多结晶凝聚体，这类聚集体含有NaCl、KClO₄、K₂ZnClO₄，粒径较小，在0.1～10μm之间，有多个挥发性的离子元素；第二种形态是硅铝酸盐类球形体，这类形态颗粒粒径高于第一种，约为5～100μm，含有较多的钙、铝、钾等元素，因此，一方面利用其固化性能好的特点，以增加生态护坡基材的力学性能，另一方面，为了解决垃圾焚烧飞灰中含有重金属，存在环境污染的问题，将垃圾焚烧飞灰(以下简称飞灰)与表土、细砂、保水剂和土壤改良剂混合，用于种植植物种子，一方面，飞灰中的营养物质有利于植物的生长，从而减少外添营养成分所需的生产成本，另一方面，利用植物生长过程中的钝化、萃取等方式将飞灰中的有毒有害物质吸收，从而达到降低生态护坡基材的重金属含量的目，具有一举三得的作用，真正实现有效利用垃圾焚烧飞灰，且对环境友好的目的，得到的生态护坡基材的力学性能优异。

混合物B中，在飞灰和表土的基础上添加了细砂用于增加基材的孔隙率和通气性，利用植物根系生长，添加保水剂用于提高基材的保水性，利于植物抗旱，添加土壤改良剂用于提高土壤的团粒性和粘聚性，利于基材提高抗侵蚀性和获得合理三相比；所述混合物B在坡面上的铺设厚度优选为6-15cm，在此厚度范围内具有既能保证提供足够的生长条件，又能尽量节约成本的作用，过厚会增加成本，也会增大早期滑坡风险。过薄会不利于生态系统的建立，不利于木本植物的根系生长，种子A的播种量为干重量18-22g/m²，以利于迅速建立足够的植被覆盖，过播种量多密会浪费植物种子，过少会不利于植物迅速覆盖坡面，不利于早期水土保持。

添加水泥的目的是可以减少飞灰可能存在的重金属的溶解析出，研究表明，在水泥用量为表土的3-5％时，就能减少基材中重金属析出60-80％。这个用量对植物种子的发芽率的影响也在可接受范围之类；同时，这个用量也对基材抗侵蚀性有一定程度提高。

本发明具有以下有益效果：

1、在以植物种子A为植被的生态护坡基材中加入垃圾焚烧飞灰，可提高基材的力学性能，由于飞灰颗粒较小，能有效填充土体颗粒间的孔隙，改善土体颗粒级配，使掺灰土的结构体系更加紧密，同时还增加了颗粒之间的分子引力，得到力学性能优异的生态护坡基材。

2、植物生长过程中利用钝化、萃取等方式可将飞灰中的有毒有害物质(包括重金属)吸收，从而使得飞灰中的重金属含量减小，降解困难，基材浸出液浓度远小于标准值，不会对周边土壤环境造成污染，对环境友好，为实现飞灰的再利用创造了有利条件。

3、充分利用飞灰中含有的利于植物生长的营养成分，从而减少营养成分的外添，促进植物生长，降低工程成本。

4、本发明所用材料廉价易得，工程成本低，彻底解决了垃圾焚烧飞灰无法得到有效利用的技术问题。

具体实施方式

实施例：

为研究不同配方下植物生长、重金属渗出情况，按照表1配比配制了生态护坡基材原料(简称基材)。

表1(重量份数)

(1)将植物种子浸泡于清水中22-26h，得到待播种种子A，所述植物种子为狗牙根种子；

(2)按表1所述重量份数将上述成份混合后拌合均匀后，按9-11g/L施加底肥，得到混合物B，其中，细砂的粒径为10-18目；

(3)将混合物B铺设于坡面，将浸泡好的植物种子A均匀播撒于混合物B表面，种子A的播种量为干重量18-22g/m²，混合物B的铺设厚度为6-15cm，然后盖以表土(为沙壤土)，所述细土的覆盖厚度为0.8-1.5cm，用水浇透，在播撒植物种子A后的前2个月，浇水频率为早晚各一次，待植物种子至10cm高后，分别得到生态修复基材，简称1#——6#基材。

实验方法：

(1)收集对1#——6#基材的浸出液(即用10升纯净水冲刷1平米基材)，金属元素的检测采用的是原子吸收分光光度法(GB-7475)。

表21#——6#试验组试验组浸出液中Cl、Cu、Zn、Ni的各统计值

注：含量单位：mg/L。

从表3可以看出，水体中Cl离子的浓度含量较高，其次是锌，铜和镍的浓度含量相对较少。除Cl离子以外，其他金属元素均方差均较小，波动比较稳定。将表3同《地表水环境质量标准基本项目标准限值》(GB3838-2002)进行比较，以V类水质为标准，得出污染指标的超标情况，见表3。

表3水体中Cl、Cu、Zn、Ni的污染指标超标情况(mg/L)

从表3可以看出，Cl的最大浓度含量较接近超标值，但未超标；总铜、总锌和总镍的检测结果比较正常，都没有超标。引用综合污染指数法^[i]对结果进行综合评价,得到污染因子综合评价结果见表5。

(1)污染指数Pi:表示某种污染物对水环境产生等效影响程度。Pi＝Ci/Ci*，式中，Ci表示实测浓度或多次实测浓度的平均值；Ci*表示该污染物的水质标准；Pi为单项污染指数，又称超标倍数；如果Pi≤1，则表示这一污染物没有超标。

(2)超标率Di：指某污染物超过水质标准的检出次数占检出该污染物检测样品总数的百分比。Di＝(Fi/Ni)×100％，式中，Fi为某污染物超过标准的样品数；Ni为某污染物检出样品个数。

(3)污染负荷比Ki：指某种污染物的污染指数占所有污染物的污染指数的百分比。Ki＝Pi/∑Pi×100％

(4)水质综合指数I：所有评价要素的水质指数的和。I＝(1/n)∑P

表4水体中Cl、Cu、Zn、Ni的综合评价指标

从表4中可以看出，该浸出液中Cl离子的平均污染指数为0.7372，＜1，因此不会造成Cl离子的污染，各金属元素的污染排序是Zn＞Ni＞Cu。分析判断，该水质综合指数为0.307，根据水环境质量标准，该水质中各元素浓度符合国家标准，不会对环境造成污染。

______________

(2)植物生长实验

定期观察1#——6#基材中植物种子的发芽率和最大发牙数。本实验中植物种子A为狗牙根种子。

本试验于2014年3月21日播种，经过为期一个月的观察，各基材中狗牙根出芽时间快慢不一，出芽时间从早到晚排序为：1#(4d)，6#(4d)、5#(5d)，2#(6d)，4#(7d)，3#(9d)，最晚在播种第9d才开始出芽。由此表明，水泥和水泥+飞灰的含量对狗牙根的出芽时间有一定的抑制作用，其原因可能是水泥的水化物和飞灰雨水后所产生的碱性环境所致，但仍在可接受范围内。

狗牙根在播种的前15d，出芽率持续增长，到20d，各基材出芽率基本保持不变。将不同基材最大发芽数列于表2。

表51#～6#基材的出芽情况表

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植物发芽后的生长高度见表6.

表61#～6#基材中狗牙根生长高度记录表

Claims

1.一种垃圾焚烧飞灰配置生态护坡基材的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(3)将混合物B铺设于坡面，将浸泡好的植物种子A均匀播撒于混合物B表面，然后盖以表土，表土为沙壤土；用水浇透，定期养护，待植物种子长到10cm高后，得到生态修复基材。

2.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰配置生态护坡基材的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，混合物B中还含有水泥，水泥的用量以重量计为表土的2-6％。

3.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰配置生态护坡基材的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，细砂的粒径为10-18目。

4.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰配置生态护坡基材的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，保水剂为羧甲基纤维素型或纤维素型保水剂。

5.如权利要求1所述的垃圾焚烧灰配置生态护坡基材的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，土壤改良剂为聚丙烯酰胺类土壤改良剂。

6.如权利要求1所述的垃圾焚烧飞灰配置生态护坡基材的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述底肥按9-11g/L加入上述拌合均匀后的成份中。

7.如权利要求1-5任一项所述的垃圾焚烧飞灰配置生态护坡基材的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述铺设于坡面上的混合物B的铺设厚度为6-15cm。

8.如权利要求1-5任一项所述的垃圾焚烧灰配置生态护坡基材的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述表土的覆盖厚度为0.8-1.5cm。

9.如权利要求1-5任一项所述的垃圾焚烧飞灰配置生态护坡基材的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在播撒植物种子A后的前2个月，浇水频率为早晚各一次。

10.如权利要求1或4所述的垃圾焚烧灰配置生态护坡基材的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，种子A的播种量为干重量18-22g/m²。