CN109452125A - 利用高钙镁工业煅烧废料制备污染治理袋的方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了利用高钙镁工业煅烧废料制备污染治理袋的方法及其应用，将白云土陶素烧坯废料与钢渣或碱性高炉渣混合后装入无机材料布袋中，制得污染治理袋，然后可将其用于污水的污染物吸附，且在吸附同时可以对污染治理袋进行改性处理，通过污水中的有机酸中和其碱性，然后可以将污水吸附后的改性污染治理袋与菌株混合制成菌类培养基，可使其具有了应用于土壤污染的新价值，不仅兼顾了工业废渣去处处理、污水净化、后续的边坡和农村垃圾堆治理的三重功能，且其成本很低，种植模块覆盖性强，施工简易，强度高，耐地表径流冲刷能力强,解决了工业废料——污水——垃圾等治理问题,相当于一份资金三份价值化，推广前景巨大。

Description

利用高钙镁工业煅烧废料制备污染治理袋的方法及其应用

技术领域

本发明涉及工业废弃物资源化再利用技术领域，尤其是利用高钙镁工业煅烧废料制备污染治理袋的方法及其后续资源化应用。

背景技术

农村环境治理中，污水、垃圾、人居聚落环境需要同步治理，才可能得到较好的新农村环境，而不能直接沿用城市治理的方法。虽然目前该概念已被提出，但具体技术体系尚未成型,尤其是循环化治理技术相当缺乏。

目前水渣、炉渣、煤渣等碱性较弱、有明显火山灰反应的工业废料大部分被利用为建材，高磷的还被加工为磷肥使用，其价格一般在50-200元/吨，销售状态良好。然而，碱性较高的废渣如钢渣、高炉碱性渣、白云土陶素烧坯料等磷含量低，由于其作为肥料不适合，反而会固定大量化肥施加的磷；作为火山灰材料水化固化后强度又低，不受客户满意；镁是植物必须元素，但这些材料中镁以硅酸镁方式存在，释放速度很低价值不大。因环保压力不易找到去处，大量堆积，经常被举报和报道，如沙钢几百万吨钢渣堆放在长江边的事件就为中央环保督察组所专门处理。

与此同时，城郊地区往往有大量生活废水或养殖废水需要处理，而关键是要去除磷氮、可溶性有机物，恰好可以利用上述疏松的材料进行捕捉，来达到污水治理目的。

再进一步，目前农村垃圾堆、垃圾填埋场透气性覆盖绿化土等技术难题一直难以解决，使用行业最新颁布指南推广的覆土绿化技术操作中易冲刷滑坡，塌陷、甲烷积累伤害植物根际微生境等问题一直存在。

若是能将高钙镁工业的碱性较高的废渣和白玉土陶素烧坯料进行应用作为环保治理材料，进而解决该环保治理材料使用后废料的资源化问题，那么不仅能够缓解高钙镁工业生产废料的废物处理压力，还能够为当前垃圾治理提供一个新思路，然而目前却罕见有此研究。

发明内容

基于现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种成本低、实施可靠和处理效果好的利用高钙镁工业煅烧废料制备污染治理袋，及该污染治理袋使用后的二次资源化的方法及其应用。

为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：

利用高钙镁工业煅烧废料制备污染治理袋的方法，将白云土陶素烧坯废料与钢渣或碱性高炉渣混合后装入布袋中，制得污染治理袋。

进一步，所述白云土陶素烧坯废料与钢渣或碱性高炉渣混合的份数比为1∶0.1～10。

进一步，所述的布袋为无碱玻纤纤维布、玄武岩纤维布或岩棉纤维布。

根据上述所述的方法制得的污染治理袋的应用，将污染治理袋浸渍于生活污水或养殖污水中进行污染物吸附，达到治理污水目的。

进一步，所述的生活污水或养殖污水中含有磷和有机酸，所述污染治理袋中的白云土陶素烧坯废料与钢渣或碱性高炉渣与生活污水或养殖污水中的磷和有机酸发生中和反应，达到净水目的，副产得改性污染治理袋。

一种复合矿料模块，将土壤用菌株和营养基加入到上述所述应用制得的改性污染治理袋中，使其和白云土陶素烧坯料与钢渣或碱性高炉渣的混合物进行混合均匀后，再经发酵处理和自然干燥，制得用于菌类培养的复合矿料模块。

进一步，所述的土壤用菌株包括酵母菌、乳酸菌、放线菌、真菌。

进一步，所述的复合矿料为片状或颗粒状。

进一步，所述的复合矿料中还掺入有蔗渣或棕榈纤维。

一种复合矿料模块的应用，将复合矿料模块相互拼接形成阵列后，覆盖于待绿化治理的土壤表面。

综合上述，本发明方案为一种新的三元耦合治理方法，通过将白玉土陶素烧坯料、钢渣或碱性高炉渣进行多环节利用来充分实现其资源化价值：

第一，取得白云土陶素烧坯废料和钢渣、碱性高炉渣等，按照1:1-1:10的配比混合，装入无碱玻纤纤维布、玄武岩纤维布、岩棉纤维布等难降解且有生物亲和性的纤维材料制成的疏松袋中包装。

将整个包装袋浸渍于生活/养殖污水池中进行微生物改性，通常可利用污水池、落污井、下水道废水、农村湿地等，设施通常是池子或落水井。这一过程可利用白云土陶素烧废料、钢渣的吸附能力净化污水，同时素烧分解的碱性钙镁氧化物也被生活污水中的有机酸中和。该工艺已为湿地治理行业公知。但未报道存在预包装袋模块技术，且随后处理过的废料目前环保业内难以处置基本为填埋。该工艺可作为湿地前置处理，大幅降低入湿地污染，从而有利于湿地水体的渔业/农业回用。

第二，对上述改性后污染治理袋注入土壤工程微生物（以酵母菌、乳酸菌为主的土壤工程网微生物）、放线菌和真菌（另外通过掺杂腐熟森林凋落物形式加入）、和营养基（一般可简易使用粗粮粉、蜜糖水），使其填料表面形成土壤微生物层。堆放待发出腐熟土壤味道时终止培养，常温自然干燥，转化为肥沃的颗粒/片状复合矿料；其中，重量配比可以参考为：100份第一步处理过的白云土陶素烧坯料/钢渣渣类混合物（不需严格配比，一般1:0.1-10）；0.01-0.5份土壤用EM菌；0.5-5份腐熟森林凋落物粉末；0.5-5份营养基配置的水溶液。

第三：使用如必要时，开袋掺入重量比0-10份蔗渣、棕榈纤维等易降解生物材料纤维供早期强度增强及后期土壤微生物培养基使用。

第四：治理操作实施时使用搭钩或绳子组装拼接袋装的复合矿料以形成若干模块，覆盖在待治理目标上，必要时可使用打桩锚固的方法对模块组加强。在这些模块上即可扎洞种植绿化植物，并在模块之间间隙撒播淤泥、绿化土等进行保护，形成力学强度高、营养丰富、透气性良好的绿化护坡模块层。由于模袋的存在，种苗期保水能力优秀；由于模块之间土壤存在，因此可有效渗透雨水；由于模袋的多孔性，植物根系极易穿透进入待治理目标入垃圾堆。

采用上述的技术方案，相比于现有较接近的发明CN201610807205.X、名称《一种用于道路临时性应急处置的复合材料袋及其制作工艺》、发明人陈楷翰等，其所具有的有益效果为：本发明在骨料（复合矿料）预处理形成了新突破，钢渣经过处理废水后转化为类似沙壤土状富含营养物质的颗粒，片状材料则与之复合提供了较高机械强度。在牺牲了部分保水能力的基础上，优化了植物根系分布的空间网络，富营养片状材料的存在使根系难以拔出，相比于常见的覆盖生态袋而言，由于基本属于废料资源化，因此以低廉的成本实现了可大规模综合治理的目标。其突出的实质性特点及创造性在于：本发明这种工业疏松废弃物改性资源化的新方法兼顾了工业废渣去处处理、污水净化、后续的边坡和农村垃圾堆治理的三重功能，且其成本很低，种植模块覆盖性强，施工简易，强度高，耐地表径流冲刷能力强。简单解决了工业废料——污水——垃圾等治理问题,相当于一份资金三份价值化，推广前景巨大。另外，这种方式的造景能力也较强，适合农村其他用途如简易绿化墙体、简易垃圾场构建等使用。

本发明方案的应用并不局限于上述，其还可以有更多的特殊用途：当应用于有很厚淤泥的河湖治理中，可利用重量压缩底泥厚度并通过底泥封闭大幅控制内源污染，避开昂贵且重度污染的清淤和淤泥处置工序，同时提供水体净化所需菌群，另外，上覆水生植物穿透的主根系在片状复合矿料中分布，其固定植物能力很强，能大幅提高抗洪抗风能力，从而多方面极大幅度降低河湖底泥治理成本。当用于废矿山治理时，这种模块施工成本较低，由于植物根系在片状材料中盘根错节形成交叉立体网络，很难拔出，因此植物抗风抗地表径流风力远大于常规生态袋和植草毡方法。

利用这些含镁材料弥补了矿山绿化时往往缺乏镁元素的问题，通常在这些高钙镁工业废料中，镁元素以较为稳定的硅酸镁形式存在，难以被植物利用，直接使用意义不大，而本发明方案通过污水中微生物活动产生的有机酸转化成为溶解度较高的有机酸镁钙，是理论上最廉价的资源化方法。

具体实施方式

本发明方案为一种新的三元耦合治理方法，通过将白玉土陶素烧坯料、钢渣或碱性高炉渣进行多环节利用来充分实现其资源化价值：

第一，取得白云土陶素烧坯废料和钢渣、碱性高炉渣等，按照1:1-1:10的配比混合，装入无碱玻纤纤维布、玄武岩纤维布、岩棉纤维布等难降解且有生物亲和性的纤维材料制成的疏松袋中包装。

将整个包装袋浸渍于生活/养殖污水池中进行微生物改性，通常可利用污水池、落污井、下水道废水、农村湿地等，设施通常是池子或落水井。这一过程可利用白云土陶素烧废料、钢渣的吸附能力净化污水，同时素烧分解的碱性钙镁氧化物也被生活污水中的有机酸中和。该工艺已为湿地治理行业公知。但未报道存在预包装袋模块技术，且随后处理过的废料目前环保业内难以处置基本为填埋。该工艺可作为湿地前置处理，大幅降低入湿地污染，从而有利于湿地水体的渔业/农业回用。

第二，对上述改性后污染治理袋注入土壤工程微生物（以酵母菌、乳酸菌为主的土壤工程网微生物）、放线菌和真菌（另外通过掺杂腐熟森林凋落物形式加入）、和营养基（一般可简易使用粗粮粉、蜜糖水），使其填料表面形成土壤微生物层。堆放待发出腐熟土壤味道时终止培养，常温自然干燥，转化为肥沃的颗粒/片状复合矿料；其中，重量配比可以参考为：100份第一步处理过的白云土陶素烧坯料/钢渣渣类混合物（不需准确配比）；0.01-0.5份土壤用EM菌；0.5-5份腐熟森林凋落物粉末；0.5-5份营养基配置的水溶液。

第三,使用如必要时，开袋掺入重量比0-10份蔗渣、棕榈纤维等易降解生物材料纤维供早期强度增强及后期土壤微生物培养基使用。

第四,治理操作实施时使用搭钩或绳子组装拼接袋装的复合矿料以形成若干模块，覆盖在待治理目标上，必要时可使用打桩锚固的方法对模块组加强。在这些模块上即可扎洞种植绿化植物，并在模袋之间间隙撒播淤泥、绿化土等进行保护，形成力学强度高、营养丰富、透气性良好的绿化护坡模块层。由于模袋的存在，种苗期保水能力优秀；由于模袋的多孔性，植物根系极易穿透进入待治理目标入垃圾堆。

实施例1

对泉州安海积压大量淤泥的乡村池塘进行简易治理。

该池塘由于受到皮革废水污染，黑臭无水草。在投放酸处理褐铁矿粉进行水体/底泥絮凝抑毒，并充分下沉之后，首先投放竹框—无纺布基板覆盖底泥表面，然后取白云土陶素烧废料和钢渣按照1:4配比混合，用玻纤布包装形成污染治理袋，继而经过生活污水浸渍处理之后，按照前述工艺处理制得复合矿料模块，然后将其沉放覆盖在底泥上方的竹框——无纺布基板上。

经处理1个月后发现该区域水质明显优化，黑臭消失，由于底泥被压缩，且模块中的片状材料承力，人可在该模块上行走施工，这表明了该复合矿料形成的模块层有效封闭了底泥污染物的释放。随后在模块上铺设粘土层和扎孔种植挺水植物成功，并抵御了当年2次台风，未出现挺水植物根系被拔出现象。相比其他种植挺水植物的池塘，台风后大部分挺水植物被拔出底泥。

经处理1年后，发现挺水植物根系部分贴着防渗层骨料穿透构建成致密空间网络，土工布袋部分破损处也被植物根系覆盖穿透，水质监测发现淤泥中污染物基本不能穿透该可控防渗层。投放模块内的片状骨料表面EM菌在大试中也体现出明显的净水功能。

实施例2

对泉州晋江某废弃采石场垃圾堆进行实验。

场地为裸露石质坡地，有斜度和裂纹，无供水但有汇集雨水冲刷，由于表面有大量农村废弃垃圾，质地疏松，传统采用梯田填土绿化成本很高且不可靠。

第一，取得当地白云土陶素烧废料和钢渣按照重量1:3装玻纤无纺布疏松袋子，将其浸渍在当地农村污水中60天，表面形成灰色稳定菌膜。取出常温晒干，此时农村污水也被大幅净化。

第二，对上述改性后的袋子内扎洞喷洒土壤EM菌和蜜糖水，使其表面形成微生物层，晒干。

按重量配比为：100份第一步处理过的废料混合物；0.1份土壤EM菌；1份蜜糖。

第三，用绳将这些模块袋角绑为一体，铺设到垃圾堆场，在这些模块上扎洞种植绿化植物，并在模袋之间间隙撒播土，定期浇湿。

治理实验区经历了多次洪水汇集冲刷、曝晒、落石、台风等破坏，取得良好的绿化效果，不出现塌方、冲刷等问题。

对比组常规生态袋装土直接覆盖地面组绿化状况一般，且袋子多数破损，测试中发现生态袋装土后较为致密，隔气能力较强，导致垃圾堆场下方产生的甲烷积累，严重影响植物根际生境的质量；

对比组梯田堆土部分未冲刷区域绿化效果不好，受地表径流冲刷处失土崩塌严重。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依照本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆属于本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.利用高钙镁工业煅烧废料制备污染治理袋的方法，其特征在于：将白云土陶素烧坯废料与钢渣或碱性高炉渣混合后装入布袋中，制得污染治理袋。

2.根据权利要求1所述的利用高钙镁工业煅烧废料制备污染治理袋的方法，其特征在于：所述白云土陶素烧坯废料与钢渣或碱性高炉渣混合的份数比为1∶0.1～10。

3.根据权利要求1所述的利用高钙镁工业煅烧废料制备污染治理袋的方法，其特征在于：所述的布袋为无碱玻纤纤维布、玄武岩纤维布或岩棉纤维布。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法制得的污染治理袋的应用，其特征在于：将污染治理袋浸渍于生活污水或养殖污水中进行污染物吸附。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述的生活污水或养殖污水中含有有机酸，所述污染治理袋中的白云土陶素烧坯废料与钢渣或碱性高炉渣与生活污水或养殖污水中的有机酸发生中和反应，在处理污水完成后，副产制得改性污染治理袋。

6.一种复合矿料模块，其特征在于：将土壤用菌株和营养基加入到权利要求5所述应用制得的改性污染治理袋中，使其和白云土陶素烧坯料与钢渣或碱性高炉渣的混合物进行混合均匀后，再经发酵处理和自然干燥，制得用于菌类培养的复合矿料模块。

7.根据权利要求6所述一种复合矿料模块，其特征在于：所述的土壤用菌株包括酵母菌、乳酸菌、放线菌、真菌。

8.根据权利要求6所述一种复合矿料模块，其特征在于：所述的复合矿料模块为片状或颗粒状。

9.根据权利要求6所述一种复合矿料模块，其特征在于：所述的复合矿料模块中还掺入有蔗渣或棕榈纤维。

10.根据权利要求6所述一种复合矿料模块的应用，其特征在于：将复合矿料模块相互拼接形成阵列后，覆盖于待绿化治理的土壤表面。