CN113262760A - 有机改性建筑垃圾的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑垃圾资源化利用技术领域，具体涉及有机改性建筑垃圾的制备方法及其应用，通过有机改性建筑垃圾的制备方法所制备的有机改性建筑垃圾，与不同垃圾进行混合后，应用于海绵城市填筑体的反滤截污层，本发明使用改性后的有机改性建筑垃圾与普通建筑垃圾应用制作反滤截污层，实现了建筑垃圾“资源化”，减小了建筑垃圾堆填问题；同时，也节约了天然砾石，保护了生态环境。另外，使用原生建筑垃圾和有机改性建筑垃圾制作的反滤截污层，对城市地表雨水中的溶解性污染物具有一定的吸附能力，能够有效去除污染物，实现下渗雨水净化。

Description

有机改性建筑垃圾的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及建筑垃圾资源化利用技术领域，具体涉及一种有机改性建筑垃圾的制备方法及其应用。
背景技术
城市基础设施建设、维修、拆除过程中产生大量建筑垃圾(包括混凝土块、废砖及渣土等)。据估算，每1万m2新建筑施工过程中，将产生建筑垃圾500-600吨；而每拆除1万m2旧建筑，将产生建筑垃圾7000-12000吨。随着我国经济发展和城市化进程加快，我国建筑垃圾的产生量逐年增多，到2020年我国建筑垃圾的排放总量将达到30亿吨。我国建筑垃圾产生量巨大，但我国对建筑垃圾的“资源化”率并不高，大部分建筑垃圾只能随意堆放。随意堆放的建筑垃圾不仅造成了严重的环境污染问题，同时还给城市带来了极其严重的安全威胁。因此，急需对建筑垃圾进行“资源化”利用，降低垃圾堆存量，减少建筑垃圾堆存带来的环境污染问题和安全问题。
与此同时，我国目前正在进行大规模海绵城市建设。海绵城市可以简单使用渗、蓄、滞、净、用、排六字诠释，其中“渗”是海绵城市建设中最重要的内容之一。所谓“渗”就是建设生态水塘或植草沟等具有渗透性能的市政设施，以实现雨水快速渗入地下的目标。在生态水塘或植草沟建设过程中，为防止上部生态土壤以及城市地表汇流中的悬浮物对地下排水砾石层造成堵塞，通常需要设置反滤层。目前反滤层大多使用透水土工布或天然砂砾石来制作。虽然二者都能够发挥较好的反滤效果，但它们在使用过程中存在各种问题：一、土工布的耐久性值得怀疑，土工布是一种有机织物，长时间暴露在自然环境中极有可能老化、破损，最终失去反滤作用；二、天然砂砾石的工程造价较高，天然砂砾石属于自然资源，必须破坏山体才能获得，在生态环境保护越来越受重视的情况下，天然石材的采购成本极高；三：无论是土工布还是砂砾石，二者只能对地表径流中的颗粒状污染物进行截留，而无法对雨水中各类溶解性污染物起到任何净化作用。
综合考虑以上两种情况，如果将建筑垃圾破碎成颗粒、制作成反滤层，不仅实现了建筑垃圾“资源化”，减小了建筑垃圾对环境的污染、同时还降低“海绵城市”反滤层建设成本，具有显著的环境效益和经济效益。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种有机改性建筑垃圾的制备方法及其应用，尤其是利用加入的有有机改性建筑垃圾所形成的建筑垃圾材料，通过该建筑垃圾材料采用不同的粒径形成的反滤截污层不仅解决了建筑垃圾大量堆放带来的环境污染问题，实现了建筑垃圾“资源化”，同时还解决了海绵城市建设中反滤层建设材料的来源问题，具有显著的环境效益和经济效益。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种有机改性建筑垃圾的制备方法，包括以下方法
将原生建筑垃圾进行清洗、干燥；
给原生建筑垃圾渗入表面活性剂。
进一步的，所述的表面活性剂为十六烷基二甲基溴化钾、正十烷基磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种。
进一步的，所述的给原生建筑垃圾渗入表面活性剂为将表面活性剂与水进行混合后，再将建筑垃圾浸入表面活性剂与水的混合溶液中，静置不低于24h，捞出晾干。
一种有机改性建筑垃圾的应用，其特征是：采用上述任一项所述的有机改性建筑垃圾的制备方法所制备的有机改性建筑垃圾制备成反滤截污层结构，将该反滤截污层结构应用于海绵城市建设的中。
进一步的，所述的反滤截污层结构包括表面层、中层和底层，所述表面层、中层和底层均由不同粒径的建筑垃圾材料组成。
进一步的，所述的表面层为细颗粒建筑垃圾层，所述中层为中等颗粒建筑垃圾层，所述底层为粗颗粒建筑垃圾层。
所述的细颗粒建筑垃圾层的粒径范围为0.25-1mm，所述中等颗粒建筑垃圾层的粒径范围为1-5mm，所述粗颗粒建筑垃圾层的粒径范围为5-20mm。
进一步的，所述的反滤截污层结构包括以下铺设方法：
S1:铺设底层压实，整平，在其上部铺设的无纺布；
S2:将中层铺设在S1上的无纺布上压实，整平，在其上部铺设的无纺布；S3:将表面层铺设在S2上的无纺布上压实，整平。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明使用建筑垃圾制作反滤截污层，实现了建筑垃圾“资源化”，降低了建筑垃圾处理与处置成本，减少建筑垃圾堆存过程中可能产生的环境危害和安全风险。
使用建筑垃圾作为反滤层的制作材料，最大限度地节约了自然资源，保护了生态环境。建筑垃圾是一种废弃物，其基本不需要采购成本，所以使用建筑垃圾代替反滤层建造时使用的天然石材，降低了反滤层的建设成本。
本发明使用的建筑垃圾相较于传统使用的砾石，具有一定的吸附能力，能较好地吸附城市地表径流中重金属等无机污染物；本发明使用的建筑垃圾中一部分经过了有机改性，其表面由原来的亲水性改变为疏水性，可对城市地表汇流中的各类有机污染进行吸附。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的反滤截污层结构的结构示意图。
图2为本发明的改性后的建筑垃圾改性原理示意图。
图3是本发明的实施例五结构示意图。
图4是本发明的实施例六结构示意图。
图中：1-表面层、2-中层、3-底层、4-无纺布、5-原生建筑垃圾颗粒、6-有机改性建筑垃圾颗粒。
具体实施方式
首先需要说明的是，在本发明各个实施例中，所涉及的术语为：
原生建筑垃圾，为没有经过本发明的机改性建筑垃圾的制备方法所处理过的建筑垃圾。
本发明中的原生建筑垃圾和通过本发明中的有机改性建筑垃圾的制备方法所制备的建筑垃圾原料均为建筑废砖和建筑废混凝土组成。
下面，将通过几个具体的实施例对本发明实施例提供的一种有机改性建筑垃圾的制备方法及其应用的技术方案进行详细介绍说明。
实施例一:
一种有机改性建筑垃圾的制备方法，包括以下方法
将建筑垃圾进行清洗、干燥；
给建筑垃圾渗入表面活性剂。
进一步的，所述的表面活性剂为十六烷基二甲基溴化钾、正十烷基磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种。本实施例中选用十六烷基二甲基溴化钾。
进一步的，所述的给原生建筑垃圾渗入表面活性剂为将表面活性剂与水进行混合后，再将建筑垃圾浸入表面活性剂与水的混合溶液中，静置不低于24h，捞出晾干。
上述实施例中将普通的原生建筑垃圾进行有机改性处理，使用砂石破碎机将原生建筑垃圾破碎为不同粒径的颗粒，使用水轮洗沙机将不同粒径的建筑垃圾颗粒外的浮土洗去，然后将洗净后的建筑垃圾平铺到干净的水泥地面上晾干。
将晾干后的建筑垃圾颗粒转移塑料反应池内，然后向塑料池内注入自来水，加入自来水的质量为建筑垃圾颗粒的10倍。随后，向塑料反应池内添加十六烷基二甲基溴化钾表面活性剂，添加量为加入自来水质量的5％。
将上述的建筑垃圾颗粒、自来水以及十六烷基二甲基溴化钾混合物静置24h。随后，将建筑垃圾颗粒捞出，再次放到清洁的水泥地面晾干，通过以上操作，便可制得有机改性建筑垃圾。
经过在十六烷基二甲基溴化钾、正十烷基磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠中分别进行试验，发现通过十六烷基三甲基溴化铵进行改性后的建筑垃圾可以大量吸附各类有机污染物，吸附能力好，因此本发明中选用十六烷基二甲基溴化钾为表面活性剂，其中十六烷基三甲基溴化铵是一种季铵盐类表面活性剂，其结构式如下所示：
Figure BDA0003037505600000061
十六烷基三甲基溴化铵对建筑垃圾进行有机改性的基本机理如下：
原生建筑垃圾的表面含有大量亲水性无机阳离子，使其表面通常有一层水膜，因而不能有效地吸附水中的有机污染物。当十六烷基三甲基溴化铵溶于水以后，其有机阳离子的N+端能够吸附在带有负电荷的建筑垃圾颗粒表面，而疏水的烷基长链则伸向水中，形成有机相，参见附图2。形成的有机相表面可以大量吸附各类有机污染物。因此，通过表面活性剂有机改性，可以大大提供建筑垃圾对有机污染物的吸附能力。
本发明中的表面活性剂不限于本发明中所提供的这几种，只要现有中存在能使建筑垃圾改性后吸附能力强，可以进行对有机污染物进行吸附，均属于本发明的保护范围。
实施例二:
一种建筑垃圾，该建筑垃圾包括实施例一中所述的一种有机改性建筑垃圾的制备方法所制备得到的机改性建筑垃圾。
进一步的，还包括未进行改性的原生建筑垃圾。
该建筑垃圾由有机改性建筑垃圾粉碎后和原生建筑垃圾粉碎后均匀混合形成，混合形成的该建筑垃圾可用于城市道路反滤层的建造，使用经过改性的建筑垃圾，有机改性建筑垃圾具有吸附能力，能较好地吸附城市地表径流中重金属等无机污染物。
实施例三:
参照图1，一种有机改性建筑垃圾的应用，采用实施例1制备得到的有机改性垃圾或实施例2中有机改性垃圾和普通原生建筑垃圾的组合物制备成反滤截污层结构，将该反滤截污层结构应用于海绵城市建设的中。具体应用于海绵城市建设的反滤层中。
因有机改性建筑垃圾具有吸附能力，所以该反滤截污层结构能较好地吸附城市地表径流中重金属等无机污染物，同时通过有机改性建筑垃圾和原生建筑垃圾的混合整个反滤截污层结构具有较好的渗透率，同时也能够过滤里面积水中的杂质。
进一步的，所述的反滤截污层结构包括表面层1、中层2和底层3，所述表面层1、中层2和底层3均由不同粒径的建筑垃圾材料组成。
进一步的，所述的表面层1为细颗粒建筑垃圾层，所述中层2为中等颗粒建筑垃圾层，所述底层3为粗颗粒建筑垃圾层。
进一步的，所述的细颗粒建筑垃圾层的粒径范围为0.25-1mm，所述中等颗粒建筑垃圾层的粒径范围为1-5mm，所述粗颗粒建筑垃圾层的粒径范围为5-20mm。
本实施例中的建筑垃圾，先选用普通的原生建筑垃圾和有机改性建筑垃圾各50％左右，其中原生建筑垃圾中包含50％左右的建筑废砖和50％左右的建筑废混凝土，有机改性建筑垃圾中包含50％左右的有机改性建筑废砖和50％左右的有机改性建筑废混凝土。
原生建筑垃圾颗粒由建筑废砖和废混凝土直接破碎而成。
有机改性建筑垃圾颗粒可由50％左右的原生建筑废砖和50％左右的原生建筑废混凝土经过在在具有吸附有机污染物功能的表面活性剂溶液中浸泡后，然后破碎均匀混合制得，也可以是先将50％左右的原生建筑废砖和50％左右的原生建筑废混凝土进行粉碎成不同的粒径，然后将相同粒径的建筑废砖和建筑废混凝土均匀混合，最后将不同粒径的建筑垃圾混合物进行在具有吸附有机污染物功能的表面活性剂溶液中浸泡得到，可以使用的有机改性建筑垃圾颗粒。
本实施例中的用于铺设反滤截污层结构的建筑垃圾材料，是将原生建筑垃圾通过使用砂石破碎机将原生建筑垃圾破碎为粒径0.25-1mm、1-5mm和5-20mm三种不同粒径的颗粒，然后和径改性后的有机改性建筑垃圾的三种粒径颗粒分别一一均匀混合得到的。经过表面活性剂有机改性后，建筑垃圾表面由原来的亲水性变为疏水性，从而大大提高了其对有机污染物的吸附能力。
反滤截污层结构的表面层1、中层2和底层3也可以根据具体的实际需求调整不同的铺设厚度，满足铺设的要求。
同时本发明的反滤截污层结构因为采用的是不同粒径的建筑垃圾，因此结构中的具有空隙，因此这些空隙还具有储蓄水的功能，需要收集时可以整天进行收集利用。
实施例四:
参见图1，根据实施例一到三任意一项所述的一种有机改性建筑垃圾的应用，所述的反滤截污层结构还包括以下铺设方法：
S1:铺设底层3压实，整平，在其上部铺设的无纺布4；
S2:将中层2铺设在S1上的无纺布4上压实，整平，在其上部铺设的无纺布；
S3:将表面层1铺设在S2上的无纺布4上压实，整平。
进一步的，所述的S1、S2及S3中压实的压实度均不低于90％。
上述实施例中无纺布4采用土工布，其中反滤截污层结构最底层铺设粒径为5-20mm的建筑垃圾粗颗粒，有机改性建筑垃圾颗粒和原生建筑垃圾颗粒各占50％，厚度为300mm，即图中C为300mm，使用轻型压实设备对其进行碾压，压实度不低于90％，整平，并在其上部铺设规格为150g/m2左右的土工布；
其上部是粒径为1-5mm的建筑垃圾中等颗粒，有机改性建筑垃圾颗粒和原生建筑垃圾颗粒各占50％，厚度为100mm，即图中B为100mm，碾压，压实度不低于90％，整平，碾压完成后整平，并在其上部铺设规格为150g/m2左右的土工布；
其上部是粒径为0.25-1mm的建筑垃圾细颗粒，改性建筑垃圾颗粒和原生建筑垃圾颗粒各占50％，厚度为100mm，即图中A为100mm，碾压，压实度不低于90％，碾压完成后整平。
通过上述方法铺设的反滤截污层结构承载强度高，透水性好，同时反滤截污好，适用于现实道路施工中的广泛推广。
当地面径流中悬浮物和泥沙含量较多时，宜选择该类反滤截污层。首先确保反滤层不被淤堵，实现雨水顺利下渗，防止地面积水。同时，利用有机建筑垃圾的吸附作用，实现可溶态污染物部分截留。
实施例五:
参见图3，进一步的，反滤截污层结构最底层为5-20mm的建筑垃圾粗颗粒，有机改性建筑垃圾颗粒和原生建筑垃圾颗粒各占50％，厚度为300mm，即图中C为300mm，碾压，压实度不低于90％，整平，并在其上部铺设规格为150g/m2左右的土工布；
其上部是粒径为1-5mm的建筑垃圾中等颗粒，有机改性建筑垃圾颗粒和原生建筑垃圾颗粒各占50％，均匀混合，厚度为50mm，即图中B为50mm碾压，压实度不低于90％，整平，并在其上部铺设规格为150g/m2左右的土工布；
其上部是粒径为0.25-1mm的建筑垃圾细颗粒，有机改性建筑垃圾颗粒和原生建筑垃圾颗粒各占50％，均匀混合，厚度为150mm，即图中A为150mm，碾压，压实度不低于90％，碾压完成后整平。
当地面径流中悬浮物和泥沙含量一般且溶解态污染物浓度偏低时，宜选择该类反滤截污层。在确保反滤层不被淤堵、雨水顺利通过反滤层进入地下的同时，实现可溶态污染物大部分或全部截留。
实施例六:
参见图4，进一步的，滤截污层结构最底层为5-20mm的建筑垃圾粗颗粒，有机改性建筑垃圾和原生建筑垃圾各占50％，厚度为200mm，即图中C为200mm，碾压，压实度不低于90％，整平，并在其上部铺设规格为150g/m2左右的土工布；
其上部是粒径为1-5mm的建筑垃圾中等颗粒，有机改性和原生建筑垃圾各占50％，厚度为150mm，即图中B为150mm碾压，碾压，压实度不低于90％，整平，并在其上部铺设规格为150g/m2左右的土工布；
其上部是粒径为0.25-1mm的建筑垃圾细颗粒，有机改性建筑垃圾和原生建筑垃圾各占50％，厚度为150mm，即图中A为150mm，碾压，压实度不低于90％，碾压完成后整平。
当地面径流中悬浮物和泥沙含量较小且溶解态污染物较多时，宜选择该类反滤截污层。在确保反滤层不被淤堵、雨水顺利通过反滤层进入地下的同时，实现污染物吸附截留。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，其都在该技术的保护范围内。

Claims (8)

1.一种有机改性建筑垃圾的制备方法，其特征是：包括以下方法
将原生建筑垃圾进行清洗、干燥；
给原生建筑垃圾渗入表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的一种有机改性建筑垃圾的制备方法，其特征是：所述的表面活性剂为十六烷基二甲基溴化钾、正十烷基磺酸钠，十二烷基苯磺酸钠，十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种有机改性建筑垃圾的制备方法，其特征是：所述的给原生建筑垃圾渗入表面活性剂为将表面活性剂与水进行混合后，再将建筑垃圾浸入表面活性剂与水的混合溶液中，静置不低于24h，捞出晾干。
4.一种有机改性建筑垃圾的应用，其特征是：采用权利要求1～3任一项所述的有机改性建筑垃圾的制备方法所制备的有机改性建筑垃圾制备成反滤截污层结构，将该反滤截污层结构应用于海绵城市建设的中。
5.根据权利要求4所述的有机改性建筑垃圾的应用，其特征是：所述的反滤截污层结构包括表面层(1)、中层(2)和底层(3)，所述表面层(1)、中层(2)和底层(3)均由不同粒径的建筑垃圾材料组成。
6.根据权利要求5所述的一种有机改性建筑垃圾的应用，其特征是：所述的表面层(1)为细颗粒建筑垃圾层，所述中层(2)为中等颗粒建筑垃圾层，所述底层(3)为粗颗粒建筑垃圾层。
7.根据权利要求6所述的一种有机改性建筑垃圾的应用，其特征是：所述的细颗粒建筑垃圾层的粒径范围为0.25-1mm，所述中等颗粒建筑垃圾层的粒径范围为1-5mm，所述粗颗粒建筑垃圾层的粒径范围为5-20mm。
8.根据权利要求4-7任意一项所述的一种有机改性建筑垃圾的应用，其特征是：所述的反滤截污层结构包括以下铺设方法：
S1:铺设底层(3)压实，整平，在其上部铺设的无纺布(4)；
S2:将中层(2)铺设在S1上的无纺布上压实，整平，在其上部铺设的无纺布；
S3:将表面层(1)铺设在S2上的无纺布上压实，整平。
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