CN115490533A - 一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废物制砖技术领域，且公开了一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，包括以下步骤：S1：将收集来的固体废物投入筛分机且进行粉碎、筛分；S2：然后将筛分后的废物投入在沉淀池内，待沉淀池中的固体废物沉淀，去除上层清液及漂浮物；S3：对沉淀的固体废物分砂洗砂处理，并排入到絮凝池，同时加入黄壤土与膨润土，得到泥浆。通过本制备工艺，可将一般固废制成制砖原料，并且制成成品砖，有效解决了一般固废与禽畜粪便积影响环境的问题。
Description
技术领域
本发明涉及废物制砖技术领域，具体为一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺。
背景技术
水泥和砖块是建材行业最为典型的产品。目前制砖的原料主要包括黏土、工业废渣、页岩、江河淤泥、城市污泥等。其中，黏土是最常用的制砖和烧结陶粒原料。但是，大量使用黏土制砖会破坏农田，污染环境。因此，黏土制砖已经不断受到限制，随着我国建设事业的不断发展，节约农田、节约能源以及工业废料的综合利用已成为砖瓦工业的重要发展方向，寻找更廉价环保的制砖原材料成为制砖行业较为迫切的需求。
根据2014年4月17日的《全国土壤污染状况调查公报》结果，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因。全国土壤总的超标率为16.1％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8％。从污染分布情况看，南方土壤污染重于北方。
现有土壤修复技术修复费用较高，部分技术还存在污染物处置不彻底的问题。采用污染土壤进行烧结制砖成为土壤修复行业极具前景的污染土壤处置方案。
水泥生产工艺并非专门为处置污染土壤而设计，利用水泥窑协同处置污染土壤时需要对投料点进行合理设计，以确保污染土壤的无害化处置及尾气达标排放。此外，水泥窑协同处置需要控制氯离子、氟离子等盐含量；需要控制入窑物料含水率；水泥属于凝胶材料，安全标准极高。因此，水泥窑协同处置实际运行中也存在一定的问题，如危险废物运营管理经验不足；严重受制于水泥窑位置和生产状况；处理高氯、高盐、高重金属类危险废物能力有限等方面的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺。本发明提出的基于淤泥、建筑业废弃土、污染土壤适当添加禽畜粪便热解后的生物质炭作为伴烧原料利用窑炉烧结制砖协同处置的污染土壤资源化综合利用，制砖烧结技术即兼具了水泥窑协同处置技术的优点；同时窑炉烧结砖和陶粒对原料氯离子含量、氟离子含量、含水率等要求更低，因此成本更低、适用范围更广；窑炉烧结制砖的污染土壤掺量更大，约为20-50％，一般水泥窑掺量为1％左右。此外，目前市场上水泥窑协同处置污染土壤的能力远远无法满足现有需求，污染土壤烧结砖窑炉不仅可以满足污染土壤资源化综合利用的需要，同时符合国家对污染土壤综合利用的需要、建材行业发展的需要、适应我国墙体材料改革新政策的需要。污染土壤烧结制砖具有能源消耗低、资源消耗少等特点。近年来，由于大量减产，烧结产品价格已经开始上涨，烧结产品供不应求。具有较好的经济效益。因此亟需制定基于利用窑炉对污染土壤烧结制和陶粒生产砖协同处置的污染土壤资源化综合利用制砖和烧结陶粒的技术规范和标准，规范窑炉协同处置污染土壤制砖和烧结陶粒的产品质量要求，一旦标准取得突破，窑炉协同处置污染土壤必将成为继水泥窑协同处置之后的下一个主流技术，推动我国污染土壤资源化综合利用制砖和烧结陶粒产业的发展。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，包括以下步骤：
S1：将收集来的固体废物投入筛分机进行粉碎、筛分；
S2：然后将筛分后的废物放置在沉淀池内，待沉淀池中的固体废物沉淀，去除上层清液及漂浮物；
S3：对沉淀的固体废物分砂洗砂处理，并排入到絮凝池，同时加入黄壤土与膨润土，得到泥浆；
S4：在絮凝池中加入絮凝剂，搅拌至S3得到的泥浆中的微小固体颗粒凝聚成体积较大的絮状团块，静置，除去上层清液；
S5：对经过絮凝处理的泥浆进行脱水处理，得到含水率小于或等于30％的脱水泥饼；
S6：根据以下配料质量百分比进行配料：
脱水泥饼占总配料的45％-50％；
生物质炭占总配料的15％-25％；
余量加水；
S7：将S6配置的材料搅拌机中进行搅拌；
S8：将搅拌均匀的配料送至陈化池陈化；
S9：将S8得到的配料打碎，称量，然后放入模具中压合成型，得到砖块坯；
S10：将得到的砖块坯放入烧结炉中烧结，所述余热锅炉的热量转换成电能并传送至所述烧结炉中，烧结温度是850～1200℃，烧结4～6小时，得到砖体。
优选的，所述固体废物包括：建筑场地开挖黄泥、土壤修复重金属固废、砂石、膨润土、建筑杂物、重金属超标的污染土壤中的一种，所述泥浆的含水率大于或等于70％。
优选的，所述S1中完成粉碎、筛分、粗过滤的滤网网孔为长1mm的方孔或圆孔，所述S3中，黄壤土添加量为泥浆质量的25％-40％。
优选的，所述S4中的絮凝剂包括聚丙烯酰胺(阴离子)和生石灰，按聚丙烯酰胺(阴离)1-1.1g/L和生石灰10g/L的比例添加，所述S6中的生物质碳为禽畜粪便和秸秆热解后的产物。
优选的，所述S5中具体包括以下步骤：
S5.1：将絮状团块泥浆送至带式压滤机进行重力脱水；
S5.2：将经过重力脱水的泥浆送至带式压滤机的楔形段进行预压脱水；
S5.3：将经过预压脱水的泥浆送至带式压滤机的压力脱水区，进行压滤脱水；
S5.4：对经过压滤脱水后的泥浆进行含水量检测，若检测结果为含水量大于35％时，反复执行步骤S5，若检测结果为含水量小于或等于35％时，即得到含水量小于或等于35％的脱水泥饼。
优选的，所述S6中，生物质炭呈最大直径小于或等于2mm的细颗粒状。
优选的，所述陈化池温度为10-30℃，陈化时间为3-5天。
优选的，所述基体材料是黄泥、膨润土、酸性黄壤土中的一种或任意两种的组合。
优选的，所述生物质炭生产工艺包括以下步骤：
K1：通过禽畜粪便收集系统和秸秆收集系统进行收集禽畜粪便和秸秆；
K2：然后将收集到的禽畜粪便和秸秆进行混合搅拌并车间干化；
K3：然后再通过机械化封闭挤压系统，将其进行高压热解气化，2小时后得到生物质炭。
优选的，所述K3中，高压热解气化，需要控制水的临界值，所述临界值为：临界温度是374.3℃，临界压力是22.05MPa。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，具备以下有益效果：
1、该一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，通过本制备工艺，可将一般固废制成制砖原料，并且制成成品砖，有效解决了一般固废与生物质炭堆积影响施工的问题。
2、该专利是一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，通过将剩余物与红壤、膨润土和粘结剂混合，降低了剩余物在砖块中的含量，能有效保持砖块的强度；并且，将剩余物与多孔的生物质炭混合，使得剩余物中已流失微小重金属能较好地的被聚集封固，提高了处理土壤中金属超标的能力。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺流程图；
图2为本发明禽畜粪便生物质炭生产工艺图；
图3为本发明禽畜粪便生物质炭、污染土壤砖烧制流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：
一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，包括以下步骤：
S1：将收集来的固体废物投入筛分机，且进行粉碎、筛分；(具体的说，在污水治理、污染土治理施工过程中收集施工过程中产生的一般固废，送至粉碎筛分设备进行粉碎、筛分，滤除泥浆中颗粒较大的砂石和其他杂物，将经过过滤的废泥浆排入沉淀池)；
S2：然后将筛分后的废物放置在沉淀池内，待沉淀池中的固体废物沉淀，去除上层清液及漂浮物；(排入沉淀池中的泥浆静置一段时间后会分成上清液层、下泥浆层和中间浑浊层，用泵或者其他方式去除上层清液及漂浮物)，其中，固体废物包括：建筑场地开挖黄泥、土壤修复重金属固废、砂石、膨润土、建筑杂物、重金属超标的污染土壤中的一种，建筑杂物可被过滤清除或漂浮在上层清液中，并且泥浆的含水率大于或等于70％；
S3：对沉淀的固体废物分砂洗砂处理，并排入到絮凝池，同时加入添加量为25％的黄壤土与膨润土，得到泥浆；
S4：在絮凝池中加入絮凝剂，絮凝剂包括聚丙烯酰胺(阴离子)和生石灰，并且根据聚丙烯酰胺(阴离)1-1.1g/L和生石灰10g/L的比例添加，搅拌至S3得到的泥浆中的微小固体颗粒凝聚成体积较大的絮状团块，静置，除去上层清液；
S5：对经过絮凝处理的泥浆进行脱水处理，得到含水率小于或等于30％的脱水泥饼；
S6：根据以下配料质量百分比进行配料：
脱水泥饼占总配料的45％；
生物质炭(禽畜粪便和秸秆热解后的产物)占总配料的15％；给烧砖提供辅助性燃料降低成本，调节转体孔型和孔洞排布，进一步提高孔洞率，降低了砖内部传热，提高了砖的保温性能，同时生物质炭还具备对重金属的吸附和裹附性能，以及对金属氧化物的还原性有着显著提升；
余量加水；
S7：将S6配置的材料搅拌机中进行搅拌；
S8：将搅拌均匀的配料送至陈化池陈化，陈化池温度为10-30℃，陈化时间为3-5天；
S9：将S8得到的配料打碎，称量，然后放入模具中压合成型，得到砖块坯；
S10：将得到的砖块坯放入烧结炉中烧结，余热锅炉的热量转换成电能并传送至烧结炉中，烧结温度是850～1200℃，烧结4小时，得到砖体。
实施例二：
一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，包括以下步骤：
S1：将收集来的固体废物投入筛分机，且进行粉碎、筛分；(具体的说，在污水治理、污染土治理施工过程中收集施工过程中产生的一般固废，送至粉碎筛分设备进行粉碎、筛分，滤除泥浆中颗粒较大的砂石和其他杂物，将经过过滤的废泥浆排入沉淀池)；
S2：然后将筛分后的废物放置在沉淀池内，待沉淀池中的固体废物沉淀，去除上层清液及漂浮物；(排入沉淀池中的泥浆静置一段时间后会分成上清液层、下泥浆层和中间浑浊层，用泵或者其他方式去除上层清液及漂浮物)，其中，固体废物包括：建筑场地开挖黄泥、土壤修复重金属固废、砂石、膨润土、建筑杂物、重金属超标的污染土壤中的一种，建筑杂物可被过滤清除或漂浮在上层清液中，并且泥浆的含水率大于或等于70％；
S3：对沉淀的固体废物分砂洗砂处理，并排入到絮凝池，同时加入添加量为30％的黄壤土与膨润土，得到泥浆；
S4：在絮凝池中加入絮凝剂，絮凝剂包括聚丙烯酰胺(阴离子)和生石灰，并且根据聚丙烯酰胺(阴离)1-1.1g/L和生石灰10g/L的比例添加，搅拌至S3得到的泥浆中的微小固体颗粒凝聚成体积较大的絮状团块，静置，除去上层清液；
S5：对经过絮凝处理的泥浆进行脱水处理，得到含水率小于或等于30％的脱水泥饼；
S6：根据以下配料质量百分比进行配料：
脱水泥饼占总配料的48％；
生物质炭(禽畜粪便和秸秆热解后的产物)占总配料的20％；给烧砖提供辅助性燃料降低成本，调节转体孔型和孔洞排布，进一步提高孔洞率，降低了砖内部传热，提高了砖的保温性能，同时生物质炭还具备对重金属的吸附和裹附性能，以及对金属氧化物的还原性有着显著提升；
余量加水；
S7：将S6配置的材料搅拌机中进行搅拌；
S8：将搅拌均匀的配料送至陈化池陈化，陈化池温度为10-30℃，陈化时间为3-5天；
S9：将S8得到的配料打碎，称量，然后放入模具中压合成型，得到砖块坯；
S10：将得到的砖块坯放入烧结炉中烧结，余热锅炉的热量转换成电能并传送至烧结炉中，烧结温度是850～1200℃，烧结6小时，得到砖体。
实施例三：
一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，包括以下步骤：
S1：将收集来的固体废物投入筛分机，且进行粉碎、筛分；(具体的说，在污水治理、污染土治理施工过程中收集施工过程中产生的一般固废，送至粉碎筛分设备进行粉碎、筛分，滤除泥浆中颗粒较大的砂石和其他杂物，将经过过滤的废泥浆排入沉淀池)；
S2：然后将筛分后的废物放置在沉淀池内，待沉淀池中的固体废物沉淀，去除上层清液及漂浮物；(排入沉淀池中的泥浆静置一段时间后会分成上清液层、下泥浆层和中间浑浊层，用泵或者其他方式去除上层清液及漂浮物)，其中，固体废物包括：建筑场地开挖黄泥、土壤修复重金属固废、砂石、膨润土、建筑杂物、重金属超标的污染土壤中的一种，建筑杂物可被过滤清除或漂浮在上层清液中，并且泥浆的含水率大于或等于70％；
S3：对沉淀的固体废物分砂洗砂处理，并排入到絮凝池，同时加入添加量为40％的黄壤土与膨润土，得到泥浆；
S4：在絮凝池中加入絮凝剂，絮凝剂包括聚丙烯酰胺(阴离子)和生石灰，并且根据聚丙烯酰胺(阴离)1-1.1g/L和生石灰10g/L的比例添加，搅拌至S3得到的泥浆中的微小固体颗粒凝聚成体积较大的絮状团块，静置，除去上层清液；
S5：对经过絮凝处理的泥浆进行脱水处理，得到含水率小于或等于30％的脱水泥饼；
S6：根据以下配料质量百分比进行配料：
脱水泥饼占总配料的50％；
生物质炭(禽畜粪便和秸秆热解后的产物)占总配料的25％；给烧砖提供辅助性燃料降低成本，调节转体孔型和孔洞排布，进一步提高孔洞率，降低了砖内部传热，提高了砖的保温性能，同时生物质炭还具备对重金属的吸附和裹附性能，以及对金属氧化物的还原性有着显著提升；
余量加水；
S7：将S6配置的材料搅拌机中进行搅拌；
S8：将搅拌均匀的配料送至陈化池陈化，陈化池温度为10-30℃，陈化时间为3-5天；
S9：将S8得到的配料打碎，称量，然后放入模具中压合成型，得到砖块坯；
S10：将得到的砖块坯放入烧结炉中烧结，余热锅炉的热量转换成电能并传送至烧结炉中，烧结温度是850～1200℃，烧结5小时，得到砖体。
实施例四：
在实施例1-3的基础上，本发明还提供一种实施例，S5中具体包括以下步骤：
S5.1：将絮状团块泥浆送至带式压滤机进行重力脱水；
S5.2：将经过重力脱水的泥浆送至带式压滤机的楔形段进行预压脱水；
S5.3：将经过预压脱水的泥浆送至带式压滤机的压力脱水区，进行压滤脱水；
S5.4：对经过压滤脱水后的泥浆进行含水量检测，若检测结果为含水量大于35％时，反复执行步骤S5，若检测结果为含水量小于或等于35％时，即得到含水量小于或等于35％的脱水泥饼；
实施例五：
在实施例1到3的基础上，本发明还提供一种实施例，生物质炭生产工艺包括以下步骤：
K1：通过禽畜粪便收集系统和秸秆收集系统进行收集禽畜粪便和秸秆；
K2：然后将收集到的禽畜粪便和秸秆进行混合搅拌并车间干化；
K3：然后再通过机械化封闭挤压系统，将其进行高压热解气化，2小时后得到生物质炭。
且K3中，高压热解气化，需要控制水的临界值，所述临界值为：临界温度是374.3℃，临界压力是22.05MPa。
将上述实施例制备得到的砖体取出，然后进行检测，检测内容包括平整度、大小头、质量、耐压强度、抗折强度、砖的放射性、毒性，经检测发现，本发明提供的实施例中，各项检测内容均符合国家标准(GB/T 34188-2017)。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将收集来的固体废物投入筛分机进行粉碎、筛分；
S2：然后将筛分后的废物放置在沉淀池内，待沉淀池中的固体废物沉淀，去除上层清液及漂浮物；
S3：对沉淀的固体废物分砂洗砂处理，并排入到絮凝池，同时加入黄壤土与膨润土，得到泥浆；
S4：在絮凝池中加入絮凝剂，搅拌至S3得到的泥浆中的微小固体颗粒凝聚成体积较大的絮状团块，静置，除去上层清液；
S5：对经过絮凝处理的泥浆进行脱水处理，得到含水率小于或等于30％的脱水泥饼；
S6：根据以下配料质量百分比进行配料：
脱水泥饼占总配料的45％-50％；
生物质炭占总配料的15％-25％；
余量加水；
S7：将S6配置的材料搅拌机中进行搅拌；
S8：将搅拌均匀的配料送至陈化池陈化；
S9：将S8得到的配料打碎，称量，然后放入模具中压合成型，得到砖块坯；
S10：将得到的砖块坯放入烧结炉中烧结，所述余热锅炉的热量转换成电能并传送至所述烧结炉中，烧结温度是850～1200℃，烧结4～6小时，得到砖体。
2.根据权利要求1所述的一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，其特征在于，所述固体废物包括：建筑场地开挖黄泥、土壤修复重金属固废、砂石、膨润土、建筑杂物、重金属超标的污染土壤中的一种，所述泥浆的含水率大于或等于70％。
3.根据权利要求1所述的一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，其特征在于，所述S1中完成粉碎、筛分、粗过滤的滤网网孔为长1mm的方孔或圆孔，所述S3中，黄壤土添加量为泥浆质量的25％-40％。
4.根据权利要求1所述的一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，其特征在于，所述S4中的絮凝剂包括聚丙烯酰胺(阴离子)和生石灰，按聚丙烯酰胺(阴离)1-1.1g/L和生石灰10g/L的比例添加，所述S6中的生物质碳为禽畜粪便和秸秆热解后的产物。
5.根据权利要求1所述的一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，其特征在于，所述S5中具体包括以下步骤：
S5.1：将絮状团块泥浆送至带式压滤机进行重力脱水；
S5.2：将经过重力脱水的泥浆送至带式压滤机的楔形段进行预压脱水；
S5.3：将经过预压脱水的泥浆送至带式压滤机的压力脱水区，进行压滤脱水；
S5.4：对经过压滤脱水后的泥浆进行含水量检测，若检测结果为含水量大于35％时，反复执行步骤S5，若检测结果为含水量小于或等于35％时，即得到含水量小于或等于35％的脱水泥饼。
6.根据权利要求1所述的一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，其特征在于，所述S6中，生物质炭呈最大直径小于或等于2mm的细颗粒状。
7.根据权利要求1所述的一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，其特征在于，所述陈化池温度为10-30℃，陈化时间为3-5天。
8.根据权利要求1所述的一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，其特征在于，所述基体材料是黄泥、膨润土、酸性黄壤土中的一种或任意两种的组合。
9.根据权利要求1所述的一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，其特征在于，所述生物质炭生产工艺包括以下步骤：
K1：通过禽畜粪便收集系统和秸秆收集系统进行收集禽畜粪便和秸秆；
K2：然后将收集到的禽畜粪便和秸秆进行混合搅拌并车间干化；
K3：然后再通过机械化封闭挤压系统，将其进行高压热解气化，2小时后得到生物质炭。
10.根据权利要求9所述的一种固体废物与生物质炭烧结法制砖工艺，其特征在于，所述K3中，高压热解气化，需要控制水的临界值，所述临界值为：临界温度是374.3℃，临界压力是22.05MPa。
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