CN106542896A - 一种轻型抗压颗粒状污泥屋顶绿化基质的制备方法 - Google Patents

一种轻型抗压颗粒状污泥屋顶绿化基质的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于屋顶绿化新型污泥栽培基质的制备方法，所述屋顶绿化栽培基质为轻型抗压颗粒状污泥栽培基质。以含水率50%以下的城市污泥和聚乙烯醇为主要原料，以高分子树脂、水晶胶、丙酮为辅助成分。以污泥生物炭、乙二醇、活泼氢扩链剂为添加剂。其制备步骤包括，备料，混合，成型，包膜，干化。所制备的轻型抗压污泥颗粒抗压强度大于10MPa，粒径大小在4‑‑6mm，饱和水条件下容重为 360‑‑420kg/m3，有效降低屋顶基质载荷，单位体积吸水率70%‑78.5%，保肥能力强，利于屋顶排水。

Description

一种轻型抗压颗粒状污泥屋顶绿化基质的制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型屋顶绿化栽培基质，特别是涉及一种城市屋顶绿化新型污泥栽培基质的研发。
背景技术
随着城市建设的迅速发展，如何在有限的城市空间中扩大绿化面积，成为人们面对的新问题。屋顶绿化正是基于这一问题而应运而生的新技术，这一技术的功能可以归纳为以下几个方面：（1）缓解城市热岛效应，调节城市气候。（2）屋顶植物可吸收二氧化硫，氮氧化物有毒气体，净化城市空气（3）增加城市绿化面积，改善城市生态环境。（4）屋顶绿化能截留65%以上的自然雨水，减缓城市排水系统的压力（5）减少夏季高温和冬季严寒带来的温差变化，有效减缓建筑材料的老化，延长建筑使用寿命。
屋顶绿化技术涉及屋面载荷、耐根穿刺防水层、排（蓄）水层、基质层厚度、植物选择、植物固定、绿化灌溉养护相关技术，其中尤为重要的是屋顶绿化基质的选择，这里面需要解决基质的两个关键因素是荷载和排水。天然土壤容重过高，一般采用轻型人工合成种植土，即轻质栽培基质。
很多研究做了这方面的工作。中国专利公开号CN105594505A公开了一种屋顶绿化专用的轻型复合基质的制备方法和使用方法，其配方成分主要为椰渣、麦秸、玉米秸秆、枯枝叶、蛭石、灰渣和河沙。中国专利公开号CN105724208A公开了一种景天植物屋顶绿化基质，基质配方主要为有机料混合物、珍珠岩、煤渣和碎砖。这些专利虽然解决了轻质的问题，但颗粒小、易松散的特点导致排水性能较差。中国专利公开号CN201349426Y公开了一种污泥基质的生态绿化袋，虽然解决了排水问题，但轻质又成为另一个技术问题。因此，研发同时兼具轻质、易排水特点，且原料易得的基质成为屋顶绿化技术的关键。
城市生活污泥是污水处理的废弃物，原料简单易得，有机质含量72.98%，pH6.8，干化后的污泥容重300 kg/m3左右，含水率60%以上，这使得城市生活污泥成为屋顶绿化基质的天然选择。
发明内容
本发明是针对上述问题，以城市生活污泥为原料，研制出一种屋顶绿化新型污泥栽培基质即轻型抗压颗粒状污泥栽培基质。
一种用于屋顶绿化新型污泥栽培基质的制备方法，其特点在于：包括如下制备步骤：
（1）备料：以城市污泥和聚乙烯醇为主要原料，以高分子树脂、水晶胶、甘油为辅助成分。以污泥生物炭、乙二醇、活泼氢扩链剂为添加剂。各原料的重量比：
核心基质：干化粉末污泥80—90份：
聚乙烯醇10—20份：
辅助基质：高分子树脂15—25份
水晶胶（A胶：B胶=2:1）50—60份
甘油5—10份
污泥生物炭1—2份
乙二醇1—2份
活泼氢扩链剂1—2份
（2）混合：
核心基质混合：将加热溶解后的聚乙烯醇悬液与粉末状污泥混合，得到核心基质
辅助基质混合：将各原料按比例混合，充分搅拌得到包膜剂
（3）成型包膜：对核心基质进行初始造粒，用步骤（2）制备的辅助基质包膜剂对核心基质包膜，并反复包膜3--4次，获得粒径大小在4--6mm的颗粒
（4）干化：对步骤（3）得到的污泥包膜颗粒表面干化处理，即得到该要求的轻型抗压颗粒状污泥绿化栽培基质
作为优选，所述屋顶绿化新型污泥栽培基质制备方法，其特征在于：所述的污泥为自然风干后研磨粉碎通过20目过滤筛的粉末状污泥，且含水率在50%左右。
作为优选，制备聚乙烯醇悬液时，采用水浴加热，温度控制在90℃
作为优选，对步骤（3）中初始污泥颗粒包膜采用圆盘造粒包膜
使用上述的制备方法得到该屋顶绿化轻型抗压颗粒状污泥栽培基质
作为优选，制备得到的屋顶绿化轻型抗压颗粒状污泥栽培基质，抗压强度大于10MPa，饱和水条件下容重为 360--420kg/m3,单位体积吸水率70%--78.5%。
作为优选，一种使用上述制备方法得到的轻型抗压颗粒状污泥栽培基质做为屋顶绿化的用途
基于上述技术方案，本发明的优点是：
本发明制备的新型基质，采用以含水率50%左右的城市污泥和聚乙烯醇为主要原料，以高分子树脂、水晶胶、丙酮为辅助成分。以污泥生物炭、乙二醇、活泼氢扩链剂为添加剂。本发明提供的基质不仅能满足屋顶绿化用土要求，还可以有效消除城市生活污水处理厂污泥，达到资源循环利用，同时该绿化基质材料质量轻，原料容易获取，成本低廉，保水保肥效果好。将基质制成颗粒状能有效防止基质逸散，利于屋顶排水。
该制备方法简单，其制备步骤包括，备料，混合，成型，包膜，干化既能得到轻型抗压颗粒状污泥栽培基质，易于工业化生产，原料来源广泛，非常适合屋顶绿化推广。
具体实施方式
下列结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，本非以任何新型限制本发明的范围。
实施例1：
一种用于屋顶绿化新型污泥栽培基质的制备方法，包括如下制备步骤：
（1）备料：以城市污泥和聚乙烯醇为主要原料，以高分子树脂、水晶胶、甘油为辅助成分。以污泥生物炭、乙二醇、活泼氢扩链剂为添加剂。各原料的重量比：
核心基质：干化粉末污泥85份：
聚乙烯醇15份：
辅助基质：高分子树脂17份
水晶胶（A胶：B胶=2:1）58份
甘油6份
污泥生物炭1份
乙二醇2份
活泼氢扩链剂2份
（2）混合：
核心基质混合：将加热溶解后的聚乙烯醇悬液与粉末状污泥混合，得到核心基质
辅助基质混合：将各原料按比例混合，充分搅拌得到包膜剂
（3）成型包膜：对核心基质进行初始造粒，用步骤（2）制备的辅助基质包膜剂对核心基质包膜，并反复包膜4次，获得粒径大小在5mm的颗粒
（4）干化：对步骤（3）得到的污泥包膜颗粒表面干化处理，即得到该要求的轻型抗压颗粒状污泥绿化栽培基质
所述制备聚乙烯醇悬液时，采用水浴加热，温度控制在90℃
所述对（3）中初始污泥颗粒包膜采用圆盘造粒包膜
使用上述的制备方法得到该屋顶绿化轻型抗压颗粒状污泥栽培基质
所述制备得到的屋顶绿化轻型抗压颗粒状污泥栽培基质，抗压强度为10.6MPa，饱和水条件下容重为 398.3kg/m3,单位体积吸水率72.3%。
使用上述制备方法得到的轻型抗压颗粒状污泥栽培基质做为屋顶绿化的用途
实施例2：
一种用于屋顶绿化新型污泥栽培基质的制备方法，包括如下制备步骤：
（1）备料：以城市污泥和聚乙烯醇为主要原料，以高分子树脂、水晶胶、甘油为辅助成分。以污泥生物炭、乙二醇、活泼氢扩链剂为添加剂。各原料的重量比：
核心基质：干化粉末污泥83份：
聚乙烯醇17份：
辅助基质：高分子树脂19份
水晶胶（A胶：B胶=2:1）56份
甘油5份
污泥生物炭2份
乙二醇3份
活泼氢扩链剂2份
（2）混合：
核心基质混合：将加热溶解后的聚乙烯醇悬液与粉末状污泥混合，得到核心基质
辅助基质混合：将各原料按比例混合，充分搅拌得到包膜剂
（3）成型包膜：对核心基质进行初始造粒，用步骤（2）制备的辅助基质包膜剂对核心基质包膜，并反复包膜5次，获得粒径大小在4mm的颗粒
（4）干化：对步骤（3）得到的污泥包膜颗粒表面干化处理，即得到该要求的轻型抗压颗粒状污泥绿化栽培基质
所述制备聚乙烯醇悬液时，采用水浴加热，温度控制在90℃
所述对（3）中初始污泥颗粒包膜采用圆盘造粒包膜
一种使用上述的制备方法得到该屋顶绿化轻型抗压颗粒状污泥栽培基质
所述制备得到的屋顶绿化轻型抗压颗粒状污泥栽培基质，抗压强度为11.2MPa，饱和水条件下容重为 364.2kg/m3,单位体积吸水率71.2%。
使用上述制备方法得到的轻型抗压颗粒状污泥栽培基质做为屋顶绿化的用途
本发明上述实施例及技术方案的优点还包括：
1.颗粒状，防逸散效果好，缓释作用好
本发明将传统屋顶绿化土质改为颗粒状基质，防逸散效果较好，且颗粒状基质具有缓释肥性作用，无需经常添加其他缓释剂，降低成本也无需频繁养护。
2.资源循环利用，环保节能
本发明提供的屋顶绿化新型污泥栽培基质有效处理了城市生活污水处理厂的污泥问题，且将其污泥用于屋顶绿化，避开了食物链，避免污泥中重金属可能造成的危害。
3.材料来源广泛，成本低廉
本发明的核心基质污泥，聚乙烯醇来源广泛，易获取，可以适用于工业化生产
4.质量轻，排水效果好
本发明选择干化后的污泥做材料，质量轻质，有效降低屋顶负荷，将基质做成颗粒状有效解决了屋顶的排水问题。
最后应该说明的是：本发明不限于上述实施例的细节，在不违背本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他具体形式实现本发明。说明书这种叙述方式仅仅为清楚可见，本领域技术人员应当说明书作为一个整体，各实施例中的具体技术方案也可以适当结合，形成本领域技术人员能够理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种用于屋顶绿化新型污泥栽培基质的制备方法，其特点在于：包括如下制备步骤：
（1）备料：以城市污泥和聚乙烯醇为主要原料，以高分子树脂、水晶胶、甘油为辅助成分，以污泥生物炭、乙二醇、活泼氢扩链剂为添加剂，各原料的重量比：
核心基质：干化粉末污泥80—90份；
聚乙烯醇10—20份；
辅助基质：高分子树脂15—25份；
水晶胶（A胶：B胶=2:1）50—60份；
甘油5—10份；
污泥生物炭1—2份；
乙二醇1—2份；
活泼氢扩链剂1—2份；
（2）混合：
核心基质混合：将加热溶解后的聚乙烯醇悬液与粉末状污泥混合，得到核心基质；
辅助基质混合：将各原料按比例混合，充分搅拌得到包膜剂；
（3）成型包膜：对核心基质进行初始造粒，用步骤（2）制备的辅助基质包膜剂对核心基质包膜，并反复包膜3--4次；
（4）干化：对步骤（3）得到的污泥包膜颗粒表面干化处理，即得到该要求的轻型抗压颗粒状污泥绿化栽培基质。
2.如权利要求1所述屋顶绿化新型污泥栽培基质制备方法，其特征在于：所述的污泥为自然风干后研磨粉碎通过20目过滤筛的粉末状污泥，且含水率在50%左右。
3.如权利要求1所述屋顶绿化新型污泥栽培基质制备方法，其特征在于：制备聚乙烯醇悬液时，采用水浴加热，温度控制在90℃。
4.如权利要求2或3所述屋顶绿化新型污泥栽培基质制备方法，其特征在于：对步骤（3）中初始污泥颗粒包膜采用圆盘造粒包膜。
5.如权利要求1--4所述的制备方法得到该屋顶绿化轻型抗压颗粒状污泥栽培基质。
6.如权利要求5所述的屋顶绿化轻型抗压颗粒状污泥栽培基质，抗压强度大于10MPa，饱和水条件下容重为 360--420kg/m3,单位体积吸水率70%--78.5%。
7.如权利要求6所述的轻型抗压颗粒状污泥栽培基质做为屋顶绿化的用途。
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