用於河道護坡的生態磚及其製備方法
2023-09-20 23:01:10 4
專利名稱：用於河道護坡的生態磚及其製備方法
技術領域：
本發明屬於坡面生態修復領域，特別涉及一種用於河道護坡的生態磚及其製備方法。
背景技術：
傳統的城鎮河道整治工程中，多採用漿砌或幹砌塊石、現澆或預製混凝土等剛性材料 護坡，這類護坡形式，只能發揮出城鎮河道的行洪、排澇以及水土保持等功效，忽略了河道 與岸上生態系統的有機聯繫及整治後原有生物群落的恢復，使得邊坡上植物難以生長，魚 類及兩棲類動物失去了棲息和繁殖的條件，水體也因脫離了生物群落，自淨能力降低，進而 影響整個河流的生態環境。真正意義上的生態護坡，應該是在保證邊坡穩定的基礎上，以營 造邊坡的生物多樣性為目標，在水土生物之間，形成物質、信息和能量的循環體系，使護坡 不僅具有景觀效果，還能修復受汙染的河流水體，提高河流的自淨能力。根據所用材料的不 同，可將河道生態護坡分為自然原型護坡、自然型護坡和多自然型護坡3種形式。自然原型 護坡只採用種植製備保護河岸，抵抗洪水的能力較差；後兩種護坡不但種植植被，還適當採 用木材、石材等天然材料，植物混凝土、生態磚等人工材料增加護坡的穩定性，同時使護坡 具備生態和景觀效應。近年來，國內部分生活汙水處理廠開始採用增鈣熱幹化技術進一步處置脫水後汙 泥，其原理是將生石灰與含水率80%的汙泥進行混合反應，產熱之後溫度能夠升到100°C左 右。生石灰可以迅速的與汙泥中的水分及碳酸根反應生成氫氧化鈣和碳酸鈣，汙泥含水率 可在幾分鐘的時間內由80%迅速下降至40%左右。經該技術幹化後的增鈣汙泥含水率大大 降低，但因增加了較多的氫氧化鈣等無機物質，幹化後仍有較大的總固體體積，是急需解決 的固體廢棄物。
發明內容
本發明提供一種以增鈣汙泥為主要原料的用於河道護坡的生態磚，既可以有效緩解汙 泥處置的矛盾，又實現了增鈣汙泥中有益成分的再利用，製備的生態磚可以在河岸坡面植 被恢復、邊坡加固、環境綠化等方面發揮重要作用。本發明的另一個目的是提供一種以增鈣汙泥為主要原料的用於河道護坡的生態 磚的製備方法。本發明是通過以下的技術方案來實施的
一種用於河道護坡的生態磚，其特徵在於由如下原料組成增鈣汙泥50 63體積份， 粘結劑20 25體積份，含鉀肥料10 12體積份，成孔劑3 10體積份，保水劑2 5體 積份，佔混合物總體積10%-20%的水和適量pH調節劑。前述用於河道護坡的生態磚，其特徵在於所述的粘結劑是黏土與河砂的混合物， 兩者的體積比是1:1 1:1. 5。前述用於河道護坡的生態磚，其特徵在於所述的含鉀肥料選用草木灰、硫酸鉀、氯 化鉀中的一種。前述用於河道護坡的生態磚，其特徵在於所述的成孔劑選用秸稈、稻殼、鋸木屑中 的一種。
前述用於河道護坡的生態磚，其特徵在於所述的保水劑是高分子聚丙烯酸鈉或者 聚丙烯酸/凹凸棒複合保水劑。前述用於河道護坡的生態磚，其特徵在於所述的PH調節劑選用稀硫酸、稀鹽酸、 硫酸鈣中的一種。用於河道護坡的生態磚的製備方法，其特徵在於包括以下的步驟
(1)、原料預處理取增鈣汙泥，於100-105°c乾燥Mh，然後在馬福爐中600 620°C燒 4 h，得灰白色汙泥灰，球磨機研磨，過100目篩，備用；
(2)、混合按比例將汙泥灰和粘結劑，含鉀肥料，成孔劑，保水劑混合，攪拌均勻，並逐 步添加水使混合物料呈粘稠狀，用PH調節劑調節pH呈中性或弱酸性；
(3)、按照製備磚的常規工藝使混合物成型，外形是正八邊形，邊長8cm，高度5cm，乾燥 溫度為300 500°C，乾燥時間為2h ；
(4)、經過乾燥的磚坯送入隧道窯進行焙燒，燒成溫度為1000 1200°C，焙燒時間為 4h，冷卻時間為Ih。本發明以增鈣汙泥為主要原材料，據調查其含有的有機質、總氮、總磷及總鉀的平 均含量分別為觀0、四.6,22. 2,5. 83 g/kg，可以為坡面植被的恢復提供必要的營養條 件，且可以提供長效養分；以黏土河砂的混合物為粘結劑，使生態磚能夠燒製成型；以草木 灰、硫酸鉀、氯化鉀中的一種為含鉀肥料，用來補充增鈣汙泥中含量較少，但植物生長又必 須的鉀肥；以具有植物維管和殼體的有機廢棄物為成孔劑，使生態磚具有微孔結構，有利於 植物根系的呼吸，並減輕生態磚的重量；以高分子聚丙烯酸鈉或者聚丙烯酸/凹凸棒複合 保水劑為保水劑，為坡面植被恢復初期提供充足的水分，磚體保水性好，抗旱、抗風化能力 強；由於增鈣汙泥中含有大量的Ca (OH) 2等鹼性物質，在製作生態磚的過程中需要添加稀硫 酸、稀鹽酸、硫酸鈣中的一種為PH調節劑，使原料混合物的pH為中性或微酸性，有利於坡面 植被的恢復。且磚體呈正八邊形，在河岸邊坡鋪設時，不會完全覆蓋邊坡土壤，保證了河道、 空氣、邊坡土壤的正常物質能量交換。總之，本發明既消耗了大量的增鈣汙泥，避免了汙泥的二次汙染，又充分利 用了增鈣汙泥中的有機質、氮、磷等營養成分製成可供植物生長的營養磚體，可以在河岸邊 坡生態修復中發揮防護、綠化、景觀等多重作用，達到了「變廢為寶」的目的。
具體實施例方式本發明結合以下的實施例具體說明本發明的細節。其中所採用的增鈣汙泥 取自北京某應用增鈣熱幹化技術的汙水廠，保水劑購自唐山某科技集團有限公司和山東某 聚合物公司。實施例1
(1)取增鈣汙泥，放入烘箱內，在100-105°c乾燥Mh，把經乾燥處理的汙泥放入馬福爐 中於600 620°C燒4 h，得灰白色汙泥灰，在球磨機上研磨，過100目篩，備用。(2)以每IOOm3混合物料含有以下成分進行配比增鈣汙泥50m3，黏土 10 m3，河砂 15 m3，草木灰10 m3，秸稈10 m3，高分子聚丙烯酸鈉5 m3，加入佔混合物總體積20%的水攪 拌混勻，並以10%硫酸鈣為pH調節劑，使原料混合物為中性或微酸性；
(3)將混合物料送入雙級真空擠磚機，擠出成型的泥條經自動切坯機切割成邊長8cm，高度5cm的正八邊形磚坯；
(4)溼磚坯經大斷面隧道乾燥室乾燥2h，乾燥溫度為500°C；
(5)將乾燥的磚坯被送入一體化裝配式隧道窯進行焙燒4h，燒成溫度為1000°C，再冷 卻Ih後出窯即得所需生態磚成品。 實施例2至實施例6所採用的材料以及製備的工藝見下表，除表格中的內容之外， 其餘與實施例1記載的內容相同。
權利要求
1.用於河道護坡的生態磚，其特徵在於由如下原料組成增鈣汙泥50 63體積份，粘 結劑20 25體積份，含鉀肥料10 12體積份，成孔劑3 10體積份，保水劑2 5體積 份，佔混合物總體積10%-20%的水和適量pH調節劑。
2.根據權利要求1所述的用於河道護坡的生態磚，其特徵在於所述的粘結劑是黏土與 河砂的混合物，兩者的體積比是1:1 1 :1. 5。
3.根據權利要求1所述的用於河道護坡的生態磚，其特徵在於所述的含鉀肥料選用草 木灰、硫酸鉀、氯化鉀中的一種。
4.根據權利要求1所述的用於河道護坡的生態磚，其特徵在於所述的成孔劑選用秸 稈、稻殼、鋸木屑中的一種。
5.根據權利要求1所述的用於河道護坡的生態磚，其特徵在於所述的保水劑是高分子 聚丙烯酸鈉或者聚丙烯酸/凹凸棒複合保水劑。
6.根據權利要求1所述的用於河道護坡的生態磚，其特徵在於所述的pH調節劑選用稀 硫酸、稀鹽酸、硫酸鈣中的一種。
7.權利要求1所述的用於河道護坡的生態磚的製備方法，其特徵在於包括以下的步驟(1)、原料預處理取增鈣汙泥，於100-105°C乾燥Mh，然後在馬福爐中600 620°C燒 4 h，得灰白色汙泥灰，球磨機研磨，過100目篩，備用；(2)、混合按比例將汙泥灰和粘結劑，含鉀肥料，成孔劑，保水劑混合，攪拌均勻，並逐 步添加水使混合物料呈粘稠狀，用PH調節劑調節pH呈中性或弱酸性；(3)、按照製備磚的常規工藝使混合物成型、乾燥，乾燥溫度為300 500°C，乾燥時間為(4)、經過乾燥的磚坯送入隧道窯進行焙燒，燒成溫度為1000 1200°C，焙燒時間為 4h，冷卻時間為Ih。
8.權利要求7所述的用於河道護坡的生態磚的製備方法，其特徵在於所述的粘結劑是 黏土與河砂的混合物，兩者的體積比是1 1 1 :1. 5 ；所述的含鉀肥料選用草木灰、硫酸鉀、 氯化鉀中的一種；所述的成孔劑選用秸稈、稻殼、鋸木屑中的一種；所述的保水劑是高分子 聚丙烯酸鈉或者聚丙烯酸/凹凸棒複合保水劑；所述的PH調節劑選用稀硫酸、稀鹽酸、硫 酸鈣中的一種。
全文摘要
本發明公開了一種用於河道護坡的生態磚，製備方法是取增鈣汙泥，於100～105℃乾燥24h，在馬福爐中600～620℃燒4h，得灰白色汙泥灰，球磨機研磨，過100目篩，備用；按每100m3混合物含增鈣汙泥50～63%，粘結劑20～25%，含鉀肥料10～12%，成孔劑3～10%，保水劑2～5%的比例將各組分混合，加水使混合物料呈粘稠狀，用pH調節劑調節呈中性或弱酸性；按照製備磚的常規工藝使混合物成型、300～500℃乾燥2h；1000～1200℃焙燒4h，冷卻1h，即可獲得鋪設河岸護坡的生態磚。本發明充分利用增鈣汙泥這一城市廢物，實現了城市汙泥的無害化、減量化、資源化處置，獲得的生態磚能加固邊坡、恢復河岸坡面植。
文檔編號C04B38/06GK102060567SQ20101056185
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月29日 優先權日2010年11月29日
發明者馮騫, 操家順, 薛朝霞 申請人:河海大學