CN109006363B - 一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质及其制备方法 - Google Patents

一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质及其制备方法，将建筑垃圾经过发泡后变成轻质多孔结构,然后把有机基质作为填料预埋进孔隙结构内制成一定粒径的复合基质,这样极大地降低其重量,克服了普通建筑垃圾太重,结构性差的难题,多孔结构使其保水保肥能力更强；避免混合基质有机无机混合在外界作用下(雨水和灌溉冲刷)粒径小渗透性差容易产生水土流失现象；造粒而成的基质粒径可以定量控制,渗透性好,不易积水；粒径较大,颗粒间连续毛细孔隙较少,基质表面蒸发弱,颗粒内毛细孔隙发达保水性好,在立体绿化、土壤改良、海绵城市等具有极大的应用空间。

Description

一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合基质，具体涉及一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质及其制备方法。
背景技术
伴随着工程建设的不断加快，建筑垃圾的产生量也在高速增长，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30％～40％。有关统计显示，在每万m2建筑的施工过程中，仅建筑垃圾就会产生500～600t。据有关部门预测，中国每年20亿m2以上的工程建设将持续10～15年，同时每年会产生约6亿t的建筑垃圾。
我国每年也会产生大量园林植物废弃物，堆肥是有效利用这些生物质废弃资源的一项实用技术。但大规模堆肥生产中，技术方面存在腐熟不彻底、应用方面受到使用领域及地域性限制，导致树枝肥滞销。
本发明基于建筑垃圾和园林植物废弃物的现状，创造性地发明了一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质及其制备方法，将建筑垃圾经过发泡后变成轻质多孔结构,然后把有机基质作为填料预埋进孔隙结构内和表面制成一定粒径的复合基质,这样极大地降低其重量,克服了普通建筑垃圾太重,结构性差的难题,多孔结构使其保水保肥能力更强；避免混合基质有机无机混合在外界作用下(雨水和灌溉冲刷)粒径小渗透性差容易产生水土流失现象；造粒而成的基质粒径可以定量控制,渗透性好,不易积水；粒径较大,颗粒间连续毛细孔隙较少,基质表面蒸发弱,颗粒内毛细孔隙发达保水性好,在立体绿化、土壤改良、海绵城市等具有极大的应用空间。
发明内容
本发明的要解决的技术问题是提供一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质及其制备方法。
本发明采用的技术方案为：
一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)、建筑垃圾发泡处理：
以建筑垃圾为基料，并对建筑垃圾进行粉碎，过筛成≤2mm粒径的颗粒，动物蛋白为发泡剂，建筑垃圾为60％～97％，动物蛋白发泡剂3％～40％，所述百分比为质量百分比，混合均匀在圆盘造粒机作用下造粒成粒径0.25-10mm的颗粒物；将颗粒物在回转炉内预热，预热温度300～750℃、预热时间20～50min，在750～1250℃温度烧结、保温时间20～60min下烧成，最后对产品进行测试，测试指标为粒径0.25-8mm之间，孔隙度≥60％，容重0.2-0.6g/cm3，即满足要求；即得原料一；
2)、园林废弃物处理：将园林废弃物进行腐熟处理，得园林废弃物腐熟基质，即得原料二；
3)、造粒成型：使用圆盘造粒机，在常温常压下，将原料一、原料二和黏结剂按照(5-8)：(2-5)：(0.5-1)质量比混合搅拌，通过供给喷淋水使原料一获得黏结力粘附在原料二多孔结构的孔隙中和表面，最终形成粒径0.25-10mm的基质颗粒，即得复合基质。
优选地，所述黏结剂为膨润土、腐殖酸钠或淀粉的一种或者两种以上。
优选地，所述的步骤1)中圆盘造粒机的圆盘转速为50-90r/min；圆盘倾斜角为40°-60°。
优选地，所述的步骤3)中圆盘造粒机的圆盘转速为50-90r/min；圆盘倾斜角为40°-60°。
优选地，所述的建筑垃圾与动物蛋白发泡剂的用量质量百分比：建筑垃圾85％～97％，动物蛋白发泡剂：3％～15％。
优选地，颗粒物在回转炉的预热温度为300～550℃、预热时间30-50min，在1000～1250℃温度烧结、保温时间20-40min下烧成。
优选地，所述园林植物废弃物为枯枝落叶、草坪修剪物、行道树修剪物、杂草种子、植物残花中的任意一种或几种的混合。
优选地，所述的园林废弃物处理，包括如下步骤：
1)预处理：将收集的园林植物废弃物进行分拣、树枝裁剪处理，严禁混入有毒有害废弃物；
2)削片：将园林植物废弃物削成碎片，其碎片的粒径长度为4～9cm，宽度2～5cm，厚度0.5～2cm；
3)一次堆肥发酵：将上述削片后的园林植物废弃物置于发酵槽中，加入调理剂和EM菌剂，混合均匀后进行一次堆肥发酵，堆肥水分质量分数为45～60％、堆层氧浓度≥10％、C/N比为30～35:1、发酵温度为55～65℃、发酵时间≥10d，得一次堆肥料；其中，所述的调理剂为堆肥返料或碳化物中的任意一种；
4)粉碎：将一次堆肥料经立式干湿料综合粉碎机粉碎成粒径≤25mm的堆肥粉末；
5)二次堆肥发酵：将上述粉碎的堆肥粉末再次置入发酵槽中，加入堆肥腐熟剂和堆肥辅料，混合均匀后进行二次堆肥发酵，堆肥水分质量分数为35～45％、C/N比为15～20:1、发酵温度为≤40℃、发酵时间≥15d；其中，所述堆肥辅料为尿素或过磷酸钙中的任意一种或两种的混合物。
进一步地，步骤3)中所述EM菌剂和堆肥返料的重量比为1：3～5，EM菌剂和碳化物的重量比为1：8～12。步骤3)中所述堆肥返料为上次堆肥腐熟料。堆肥返料含有丰富的好氧发酵菌，能加速堆肥有益菌繁殖，加快堆肥腐熟。步骤3)中所述碳化物为有机物质在限氧或者隔绝氧的条件下，通过高温裂解的产物。
进一步地，步骤5)中所述堆肥腐熟剂和堆肥辅料的重量比为1:1.5～2.5。所述堆肥腐熟剂为大华酵素菌速腐剂或金葵子腐秆剂中的任意一种。
进一步地，步骤3)、5)中所述堆肥发酵时堆体的长度为1.2～2m、宽度为1～1.8m、高度为0.8～1.5m。
本发明还保护一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质，该复合基质由上述的方法制备得到。
本发明所具有的有益效果:
本发明对建筑垃圾(所述建筑垃圾主要包括：泥渣、废砖石、沥青、废玻璃、废混凝土等。)发泡处理使其轻质化，颗粒化，一方面降低了其本身重量，另一方面，极大地提高了其孔隙度，其保水性、保肥性和有机基质的亲和性更强；
本发明把园林废弃物腐熟之后作为填料预埋进发泡建筑垃圾孔隙结构中复合而成颗粒基质，与普通混配基质相比，这样处理有以下几点好处：①避免普通混配基质中基质粒径小渗透性差容易产生水土流失现象；②普通混配基质中颗粒性较差，其渗透性较差，通气性较差,容易积水，不利于植物生长；③适根性较好，复合基质表面完全或者部分被有机基质包裹，其阳离子交换能力强,更容易为根系创造良好的根际环境；④避免普通混配基质连续毛细孔隙发达，容易发生基质表面蒸发，不利于基质保水；
本发明实现建筑垃圾和园林废弃物的资源循环利用，具有非常大的社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明的保护范围。
实施例1
一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质的制备方法，该方法包括如下步骤：
1)、建筑垃圾发泡处理：以废混凝土建筑垃圾为基料,并对建筑垃圾进行粉碎，过筛成≤2mm粒径的颗粒，动物蛋白为发泡剂，即建筑垃圾为90％，动物蛋白发泡剂10％；所述百分比为质量百分比，混合均匀，在圆盘造粒机(圆盘转速为60r/min；圆盘倾斜角为45°)作用下造粒成粒径0.25-10mm的颗粒物；在预热温度500℃、预热时间40min，烧成温度1200℃、保温时间30min下烧成；性能满足粒径0.25-8mm之间，孔隙度≥60％，容重0.2-0.6g/cm3即为合格产品。即制得原料一；
2)、园林废弃物处理：
(1)、收集：收集园林植物废弃物，将废弃物进行分拣、树枝裁剪处理；
(2)、削片：将上述园林植物废弃物削成碎片，其碎片的粒径长度为4～9cm，宽度2～
5cm，厚度0.5～2cm；
(3)、一次堆肥发酵：将上述削片后的园林植物废弃物置于发酵槽中，加入碳化物和EM菌剂，混合均匀后进行一次堆肥发酵，堆肥水分质量分数为60％、堆层氧浓度为13％、C/N比为35:1、发酵温度为65℃、发酵时间为13d，得一次堆肥料；其中，EM菌剂和碳化物的重量比为1:8；发酵时堆体的长度为2m、宽度为1.8m、高度为1.5m；
(4)、粉碎：将一次堆肥料经立式干湿料综合粉碎机粉碎成粒径为20mm的堆肥粉末；
(5)、二次堆肥发酵：将上述粉碎的堆肥粉末再次置入发酵槽中，加入堆肥腐熟剂和堆肥辅料，混合均匀后进行二次堆肥发酵，堆肥水分质量分数为45％、C/N比为20:1、发酵温度为35℃、发酵时间为20d；其中，所述堆肥腐熟剂为金葵子腐秆剂；所述堆肥辅料为过磷酸钙，堆肥腐熟剂和堆肥辅料的重量比为1:2.5；发酵时堆体的长度为2m、宽度为1.8m、高度为1.5m。二次堆肥发酵完成后，即制得原料二。
3)造粒成型：
使用圆盘造粒机(圆盘转速为60r/min；圆盘倾斜角为45°)，将原料一、原料二和黏结剂按照7：3：1质量比混合搅拌(常温常压下)，通过供给喷淋水使原料一获得黏结力粘附在原料二多孔结构的孔隙中和表面，最终形成粒径0.25-10mm的基质颗粒。所述黏结剂为膨润土、腐殖酸钠质量比1:1的混合物。
植物种植试验
以普通基质和所制备的复合基质作为基质原料，以小蚌兰作为植物材料，开展植物种植试验：(普通基质：珍珠岩和土壤按照1:3比例混合而成)
表1两种基质的理化性能
Figure BDA0001819684590000041
Figure BDA0001819684590000051
与普通基质相比，复合基质容重低，保水性好，渗透系数高。
表2小蚌兰植物生理指标(种植20天后)
Figure BDA0001819684590000052
植物种植20天后通过植物种植试验结果显示：与普通基质相比，复合基质种植的小蚌兰，根系生物量较大，蒸腾速率、净光合速率和SPAD含量高，MDA含量较低，这说明复合基质更利于小蚌兰根系生长。

Claims (8)

1.一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1)、建筑垃圾发泡处理：
以建筑垃圾为基料，并对建筑垃圾进行粉碎，过筛成≤2mm粒径的颗粒，动物蛋白为发泡剂，建筑垃圾为60%～97%，动物蛋白发泡剂3%～40%，其中，百分比为质量百分比，混合均匀在圆盘造粒机作用下造粒成粒径0.25-10mm的颗粒物；将颗粒物在回转炉内预热，预热温度300～750℃、预热时间20～50min， 在750～1250℃温度烧结、保温时间20～60min下烧成，最后对产品进行测试，测试指标为粒径0.25-8mm之间，孔隙度≥60%，容重0.2-0.6g/cm3，即满足要求；即得原料一；
2）、园林废弃物处理：将园林废弃物进行腐熟处理，得园林废弃物腐熟基质，即得原料二；
3）、造粒成型：使用圆盘造粒机，在常温常压下，将原料一、原料二和黏结剂按照（5-8）：（2-5）：（0.5-1）质量比混合搅拌，通过供给喷淋水使原料二获得黏结力粘附在原料一多孔结构的孔隙中和表面，最终形成粒径0.25-10mm的基质颗粒，即得复合基质。
2.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质的制备方法，其特征在于：所述黏结剂为膨润土、腐殖酸钠或淀粉的一种或者两种以上。
3.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质的制备方法，其特征在于：所述的步骤1)中圆盘造粒机的圆盘转速为 50-90 r/min；圆盘倾斜角为 40°-60°。
4.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质的制备方法，其特征在于：所述的步骤3)中圆盘造粒机的圆盘转速为 50-90 r/min；圆盘倾斜角为 40°-60°。
5.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质的制备方法，其特征在于：所述的建筑垃圾与动物蛋白发泡剂的用量质量百分比：建筑垃圾85%～97%，动物蛋白发泡剂：3% ～15%。
6.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质的制备方法，其特征在于：颗粒物在回转炉的预热温度为300～550 ℃、预热时间30-50 min， 在1000～1250℃温度烧结、保温时间 20-40min下烧成。
7.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质的制备方法，其特征在于：所述园林废弃物为枯枝落叶、草坪修剪物、行道树修剪物、杂草种子、植物残花中的任意一种或几种的混合。
8.一种基于建筑垃圾和园林废弃物的复合基质，其特征在于：该复合基质由权利要求1-7任一项所述的方法制备得到。
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