CN113826528B - 一种高渗透率海绵土及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高渗透率海绵土及其制备方法与应用，方法包括步骤：将工程渣土、植物落叶与纤维材料混合，并搅拌，得到混合土；将所述混合土进行造粒处理，并在造粒处理过程中加入固化剂溶液，控制造成粒径为10～50mm的粒状海绵土。本发明在造粒处理过程中加入固化剂，其主要目的是保持土粒的粘结性和稳定性。相对于采用纯蒸馏水环境造粒的土粒，掺入固化剂(如羧甲基纤维素)溶液而造成土粒能够保持更长时间的完整性，使海绵土长时间在整体上保持与初始状态相当的渗透率。另外，本发明方法原料易得、成本低廉。同时实现了废弃物循环利用，促进了循环经济的发展。

Description

一种高渗透率海绵土及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及废弃物利用技术领域，尤其涉及一种高渗透率海绵土及其制备方法与应用。

背景技术

在国内，一般工程渣土处理方法主要分为自然风干法、过滤分离法、化学固化法3种。自然风干法虽无需置办设备，但需占用大量的场地，且对天气的依赖性比较强，需要依靠日晒风干减少渣土的水分，雨天、阴天多的季节会使渣土自然风干花费更多的时间。过滤分离法主要通过重力作用，用过滤方式，分离渣土中部分水分，一方面方便运输，一方面减小渣土自然风干周期。但这两种方法只能算是工程渣土处理的前期工作，并不能体现渣土的减量化、无害化、资源化过程。化学固化法便相对实际，其采用添加剂进行固化处理，添加剂主要有水泥、石灰类添加剂和高分子类添加剂两种。水泥、石灰类添加方案主要使用挖掘机将添加剂与渣土搅拌混合，使泥土中的水分和添加剂反应，降低泥土含水量。这种方法反应时间需要数小时，处理效率高，采用渣土坑临时放置，场地占用少。处理后的泥土强度大，渣土可以用于生产建筑用砖、制陶等，变废为宝。高分子类添加剂需要采用搅拌装置进行混合处理，通过吸收渣土中的水分，增加渣土粘性而使渣土失去流动性，使渣土改良成易于运输的状态。由于含水量没有改变，坍塌度大，不宜堆放，常与水泥、石灰类添加剂同时使用。其优点在于反应速度快，几秒钟就能见到改良效果，适用于出土阶段高含水量渣土的改良。即便是存在各类的工程渣土处理方法，中国大中城市开发建设项目渣土量已占到城市垃圾排放总量的15％～20％，这些工程渣土大部分未得到无害化处理和资源化利用。这导致存在消纳弃置处理工程渣土的现象，造成较为明显的生态环保问题，主要体现在以下方面：1)弃置过程中装运困难，遗洒道路，污染环境；2)造成渣土中大量的块石、石子、砂子、黏土等资源的浪费；3)设置消纳场将占用大量土地资源；4)可能破坏市容，恶化城市环境。

工程渣土转化为海绵土可提高其资源化效率。一般海绵土渗透性不大，且需要配合相关酶的发酵作用以预防土壤板结、维持海绵土的渗透性。以腐植土为机质的生长介质也可能出现营养物浸出现象，特别是在植物进入生长稳定期之前，已有多个研究团队发现存在总磷和重金属的浸出问题。对于工程渣土向海绵土的转化，或许需要选择其他的方法。有学者将海绵土土基造粒处理，增大了土体渗透性，但土粒的整体性难以保持，随着时间的推移，粒状土松垮会使土体渗透性能大打折扣，且没有相关酶的辅助，土体容易板结。其次便是粒状土环境下的植株营养供给将受到影响，粒状土内部的养分难以流露出并被植株根部吸收。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高渗透率海绵土及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中存在的粒状土松垮，导致土体渗透性大大降低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种高渗透率海绵土的制备方法，其中，包括步骤：

将工程渣土、植物落叶与纤维材料混合，并搅拌，得到混合土；

将所述混合土进行造粒处理，并在造粒处理过程中加入固化剂溶液，控制造成粒径为10～50mm的粒状海绵土。

可选地，所述将工程渣土、植物落叶与纤维材料混合，并搅拌，得到混合土的步骤，具体包括：

将筛砂处理后的工程渣土、植物落叶分别自然晾晒3～5天；

将晾晒后的工程渣土、晾晒后的植物树叶分别进行破碎处理，得到所述工程渣土粉末和植物落叶粉末；

将纤维材料置于水中进行泡发处理，得到泡发后的纤维材料；

将所述工程渣土粉末和植物落叶粉末与泡发后的纤维材料混合，并搅拌，得到混合土。

可选地，所述晾晒后的工程渣土经破碎处理后，得到所述工程渣土粉末之前，还包括步骤：以质量百分比计，将破碎后的工程渣土自然风干至含水率低于5％。

可选地，所述纤维材料为椰糠或竹纤维。

可选地，所述纤维材料为椰糠时，所述椰糠为椰糠砖；

或者，所述纤维材料为竹纤维时，所述竹纤维为竹粉。

可选地，按体积比为1：4～5，将所述椰糠砖置于蒸馏水中进行泡发处理。

可选地，所述将工程渣土、植物落叶与纤维材料混合的步骤中，所述工程渣土、植物落叶与纤维材料按以下比例进行混合：按体积百分比计，所述工程渣土占总体积的50～80％，所述植物落叶占总体积的10～25％，所述纤维材料占总体积的10～25％。

可选地，所述固化剂溶液由固化剂溶解于溶剂中配制而成，所述固化剂为羧甲基纤维素。

可选地，所述将所述混合土进行造粒处理，并在造粒处理过程中加入固化剂溶液的步骤，具体包括：

将所述固化剂配制成质量分数为0.1～0.3％的固化剂溶液；

将所述混合土进行造粒处理，并在造粒处理过程中采用喷淋形式加入所述固化剂溶液。

一种高渗透率海绵土，其中，采用本发明所述的方法制备得到。

一种本发明所述的高渗透率海绵土在植物养护中的应用。

有益效果：本发明在造粒处理过程中加入固化剂，其主要目的是保持土粒的粘结性和稳定性。相对于采用纯蒸馏水环境造粒的土粒，掺入固化剂(如羧甲基纤维素)的土粒能够保持更长时间的完整性，使海绵土长时间在整体上保持与初始状态相当的渗透率。另外，本发明方法原料易得、成本低廉。同时实现了废弃物循环利用，促进了循环经济的发展。

具体实施方式

本发明提供一种高渗透率海绵土及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种高渗透率海绵土的制备方法，其中，包括步骤：

S1、将工程渣土、植物落叶与纤维材料混合，并搅拌，得到混合土；

S2、将所述混合土进行造粒处理，并在造粒处理过程中加入固化剂溶液，控制造成粒径为10～50mm的粒状海绵土。

本实施例所用固化剂为无臭、无味、无毒，易溶于冷水或热水，加入混合土中能够形成具有一定粘度的中性或微碱性透明溶液，其对光热稳定，并且不会对植物的生长产生明显的抑制作用。所述固化剂可以为生物固化剂，所述生物固化剂可以为但不限于羧甲基纤维素，所用固化剂满足无臭、无味、无毒、光热稳定、溶液适宜植物生长且具有一定粘度皆可作为本实施例所应用的固化剂。

本实施例中，在造粒处理过程中加入的固化剂溶液具有适宜的粘性，从而增强土粒的粘结性和稳定性。相对于采用纯蒸馏水环境造粒的土粒，掺入固化剂(如羧甲基纤维素)的土粒能够保持更长时间的完整性，使海绵土长时间在整体上保持与初始状态相当的渗透率。另外，本实施例方法原料易得、成本低廉。同时实现了废弃物循环利用，促进了循环经济的发展。

本实施例中，海绵土呈粒状，其粒径为10～50mm，该粒径范围的海绵土具有以下技术效果：1)、整体性良好，手中自然掉落至地面不破碎，轻捏不变形；2)、相对未造粒土，10～50mm粒状土土堆能为海绵土维持良好的高孔隙条件；3)、造粒时间适宜，喷淋环境下，混合土开始成粒后到10～50mm粒状土形成所耗费时间相对开始造粒到粒状土形成时间更短。

步骤S1中，在一种实施方式中，所述工程渣土采用工程渣土粉末，所述植物落叶采用植物落叶粉末，所述纤维材料采用经水泡发后的纤维材料。

在一种实施方式中，步骤S1具体包括：

将筛砂处理后的工程渣土、植物落叶分别自然晾晒3～5天；

将晾晒后的工程渣土、晾晒后的植物树叶分别进行破碎处理，得到所述工程渣土粉末和植物落叶粉末；

将纤维材料置于水中进行泡发处理，得到泡发后的纤维材料；

将所述工程渣土粉末和植物落叶粉末与泡发后的纤维材料混合，并搅拌，得到所述混合土。

在一种实施方式中，所述晾晒后的工程渣土经破碎处理后，得到所述工程渣土粉末之前，还包括步骤：以质量百分比计，将破碎后的工程渣土自然风干至含水率低于5％。也就是说，所述晾晒后的工程渣土经破碎处理后，将破碎后的工程渣土自然风干至含水率低于5％，得到所述工程渣土粉末。具体可以采用土壤含水率测定仪，测定破碎后的工程渣土的含水率低于5％为止。

在一种实施方式中，所述纤维材料为椰糠或竹纤维等。

在一种实施方式中，所述纤维材料为椰糠时，所述椰糠为椰糠砖。进一步地，按体积比为1：4～5，将所述椰糠砖置于蒸馏水中进行泡发处理。泡发后的椰糠营养土不泌水，松软可种植。

在一种实施方式中，所述纤维材料为竹纤维时，所述竹纤维为竹粉。

在一种实施方式中，所述将工程渣土、植物落叶与纤维材料混合的步骤中，所述工程渣土、植物落叶与纤维材料按以下比例进行混合：按体积百分比计，所述工程渣土占总体积的50～80％，所述植物落叶占总体积的10～25％，所述纤维材料占总体积的10～25％。其中，所述总体积指的是所述工程渣土、植物落叶与纤维材料的体积之和。采用此范围的比例，海绵土的pH、含盐量及有机质等参数能够满足相关规范要求。

步骤S2中，在一种实施方式中，所述固化剂溶液由固化剂溶解于溶剂(如水)中配制而成，所述固化剂为羧甲基纤维素。

在一种实施方式中，采用喷淋形式加入所述固化剂溶液溶液至混合土中，使固化剂溶液与混合土接触更充分，土粒完整性更高。

在一种实施方式中，所述将所述混合土进行造粒处理，并在造粒处理过程中加入固化剂溶液的步骤，具体包括：

将所述固化剂配制成质量分数为0.1～0.3％的固化剂溶液；

将所述混合土进行造粒处理，并在造粒处理过程中采用喷淋形式加入所述固化剂溶液。

在一种实施方式中，所述将所述混合土进行造粒处理，并在造粒处理过程中加入固化剂溶液的步骤，具体包括：

(1)、向10L标准桶中装入3L的混合土(每次造粒使用的量)，将所述3L的混合土倒进造粒机中，将固化剂溶液装入工作效率为12.5mL/s的喷淋器，将纯净水装入工作效率为3000mL/h的雾化器；

(2)、打开造粒机电源，使用12.5mL/s的喷淋器向造粒机内混合土喷淋固化剂溶液，喷淋时长维持80s，即固化剂溶液掺入量为1L。喷淋完毕开启工作效率为3000mL/h的雾化器，维持15min后，切换成1000mL/h的工作效率，再维持造粒25min，控制造成粒径为10～50mm的粒状海绵土。

在一种实施方式中，所述将所述混合土进行造粒处理，并在造粒处理过程中加入固化剂溶液的步骤，具体包括：造粒机在造粒前用纯净水湿润，将3L混合土倾倒入造粒机，打开造粒机电源，使用12.5mL/s的喷淋器向造粒机内混合土喷淋固化剂溶液，喷淋时长维持80s，即固化剂溶液掺入量为1L。喷淋完毕开启工作效率为3000mL/h的雾化器，维持15min后，切换成1000mL/h的工作效率，再维持造粒25min。所成土粒整体性良好，手中自然掉落至地面不破碎，轻捏不变形。需说明的是，混合土、固化剂用量具体可根据需要进行调整。

本发明实施例提供一种高渗透率海绵土，其中，采用本发明实施例所述的方法制备得到。

本发明实施例提供一种如上所述的高渗透率海绵土在植物养护中的应用。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种高渗透率海绵土的制备方法，其特征在于，包括步骤：

将工程渣土、植物落叶与纤维材料混合，并搅拌，得到混合土；

将所述混合土进行造粒处理，并在造粒处理过程中加入固化剂溶液，控制造成粒径为10~50mm的粒状海绵土；

所述工程渣土、植物落叶与纤维材料按以下比例进行混合：按体积百分比计，所述工程渣土占总体积的50～80％，所述植物落叶占总体积的10～25％，所述纤维材料占总体积的10～25％；

所述固化剂溶液由固化剂溶解于溶剂中配制而成，所述固化剂为羧甲基纤维素；

所述将工程渣土、植物落叶与纤维材料混合，并搅拌，得到混合土的步骤，具体包括：

将筛砂处理后的工程渣土、植物落叶分别自然晾晒3~5天；

将晾晒后的工程渣土、晾晒后的植物树叶分别进行破碎处理，得到所述工程渣土粉末和植物落叶粉末；

将纤维材料置于水中进行泡发处理，得到泡发后的纤维材料；

将所述工程渣土粉末和植物落叶粉末与泡发后的纤维材料混合，并搅拌，得到混合土；

所述将所述混合土进行造粒处理，并在造粒处理过程中加入固化剂溶液的步骤，具体包括：

将所述固化剂配制成质量分数为0.1~0.3%的固化剂溶液；

将所述混合土进行造粒处理，并在造粒处理过程中采用喷淋形式加入所述固化剂溶液。

2.根据权利要求1所述的高渗透率海绵土的制备方法，其特征在于，所述纤维材料为椰糠或竹纤维。

3.根据权利要求2所述的高渗透率海绵土的制备方法，其特征在于，所述纤维材料为椰糠时，所述椰糠为椰糠砖；

或者，所述纤维材料为竹纤维时，所述竹纤维为竹粉。

4.根据权利要求3所述的高渗透率海绵土的制备方法，其特征在于，按体积比为1：4~5，将所述椰糠砖置于蒸馏水中进行泡发处理。

5.一种高渗透率海绵土，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的方法制备得到。

6.一种权利要求5所述的高渗透率海绵土在植物养护中的应用。