CN106747161A - 专用土体稳定剂资源化处理市政污泥制造的道路基层混合料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种专用土体稳定剂资源化处理市政污泥制造的道路基层混合料，该道路基层混合料的制备材料由100重量份的初级混合料、3‑8重量份的水泥以及0.01‑0.1重量份的土体稳定剂组成，所述初级混合料由100重量份的市政湿污泥、15‑20重量份的生石灰、以及固体废弃物组成，所述土体稳定剂由100重量份的水，1‑15重量份的表面活性剂，0.1‑10重量份的硼酸或硼酸盐组成，所述固体废弃物的用量为市政湿污泥和生石灰混合后的总体积的7‑13倍。本发明的道路基层混合料具有很好的抗压强度。

Description

专用土体稳定剂资源化处理市政污泥制造的道路基层混合料

技术领域

本发明涉及一种道路基层混合料，特别地，涉及采用专用土体稳定剂资源化处理市政污泥制造的道路基层混合。

背景技术

市政污泥是指城市污水处理厂经浓缩脱水后排出的泥块或泥饼，一般含水率在80% 左右，且含有丰富的有机物及 N、P、K 等营养元素，还含有重金属及病原菌等有害物质，如果处置不当，不仅容易造成环境污染，也会对资源造成浪费。随着我国经济和城市化的快速发展，市政污水的产生及其数量急剧增加。

随着城市化的进一步加剧，我国的市政污泥越来越多，急需一种新的工艺与技术，使得市政污泥得到资源化处置。

现有筑路技术，构筑道路基层（上、下基层、底基层）都是以级配碎石（把原生的岩石，经破碎、筛分组成级配碎石）为主体材料，再按配合比掺入石灰，粉煤灰、水泥、制成“二灰碎石”或“水泥稳定级配碎石”，做为构筑道路基层的材料。这种技术的主要缺点，是破坏生态环境（炸山取石或挖河取石），大量消耗原生资源且造价过高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种专用土体稳定剂资源化处理市政污泥制造的道路基层混合料，所述道路基层混合料的制备材料由100重量份的初级混合料、3-8重量份的水泥以及0.01-0.1重量份的土体稳定剂组成，所述初级混合料由100重量份的市政湿污泥、15-20重量份的生石灰、以及固体废弃物组成，所述土体稳定剂由100重量份的水，1-15重量份的表面活性剂，0.1-10重量份的硼酸或硼酸盐组成，所述固体废弃物的用量为市政湿污泥和生石灰混合后的总体积的7-13倍。

所述市政湿污泥的含水率为70-85%。

所述水泥为425#普通硅酸盐水泥。

所述土体稳定剂的pH值被调整至8-10。

所述固体废弃物为金属尾矿、工业废渣、建筑垃圾中的一种或多种。

所述表面活性剂为丁基奈磺酸盐。

本发明的表面活性剂能够吸附于大颗粒的表面，改变颗粒表面的亲水性，使得颗粒具有屏蔽水的作用，降低颗粒的吸水性，制备得到的免烧砖具有很好的抗渗透性，进而具有很好的抗压强度。本发明采用了少量的水泥，加入了硼酸或硼酸盐，大大提高了免烧砖的抗压强度，采用了本发明的土体稳定剂，可以大量地减少水泥的使用量而不降低成型免烧砖的抗压强度。

所述免烧砖的制备材料还包括1-5重量份的多孔硅酸钙和0.01-0.5重量份的对氨基水杨酸。

由于市政污泥中含有大量的重金属，相对于其他来源的重金属，市政污泥中的重金属的溶出更为容易，采用上述的方案可以有效降低市政污泥道路基层重金属，尤其是锌的溶出。

一种免烧砖的制备方法，包括以下步骤：

在第一混料仓中加入100重量份的市政湿污泥、15-20重量份的生石灰，混合得到污泥混合料；

在第一混料仓中加入污泥混合料体积7-13倍的固体废弃物，混合得到初级混合料；

将所述初级混合料堆放5-30天；

将100重量份堆放后的初级混合料、5-10重量份的水泥在第二混料仓中混合3-15分钟后，再加入0.01-0.1重量份的土体稳定剂混合3-15分钟，得到免烧砖混合料；

将免烧砖混合料常温下压制成型、自然养护得到免烧砖成品。

由于市政污泥中含有大量的有害细菌、重金属，无法作为农业肥料来源使用。本发明直接采用市政湿污泥制作免烧砖，省去了湿污泥浓缩、脱水工艺，不采用高温烧结制砖工艺，成本大大降低。制作得到的免烧砖满足国家标准要求，力学性能优秀。

现有筑路技术，构筑道路基层（上、下基层、底基层）都是以级配碎石（把原生的岩石，经破碎、筛分组成级配碎石）为主体材料，再按配合比掺入石灰，粉煤灰、水泥、制成“二灰碎石”或“水泥稳定级配碎石”，做为构筑道路基层的材料。本发明仅采用市政污泥粉作为道路基层混合料的主体材料，充分利用了市政污泥。资源化处置市政污泥制备得到的道路基层满足国家标准的要求。

参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。

具体实施方式

除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

本发明的最佳含水率是指在室内击实试验下，混合料达到最大干密度时所测得的含水量即为最佳含水率，由于有水泥的存在，最佳含水率可以采用填料最佳含水率换算。也可以通过实际试验得到最佳含水率。

本发明采用硼酸或硼酸盐为主体的土体稳定剂，大大提高了市政污泥非活性成分的交联活性，与少量的水泥配合，制备而成的道路基层混合料满足国家的相关标准。

本发明的道路基层混合料的成型方法可以采用其他现有技术常用的那些方法进行成型。本发明采用两阶段混合的方法，市政污泥的粉碎后的粒径为0.1-3mm，当市政污泥级配粉料粒径大于3mm不利于获得更好抗压强度的。采用两阶段混合的方法能够提高免烧砖的力学强度。与一起混合相比，可以提高道路基层10%-25%左右的抗压强度。

在下文中，通过实施例对本发明进行更详细地描述，但应理解，这些实施例仅仅是例示的而非限制性的。如果没有其它说明，所用原料都是市售的。

下面参照几个例子详细描述本发明。

实施例1

本实施例的道路基层混合料的制备包括以下步骤：

将市政污泥粉碎至不大于3mm的粒径，市政污泥来自于杭州某污水处理厂的二沉池污泥，含水率80%；

在第一混料仓中加入100重量份的市政湿污泥、15-20重量份的生石灰，混合得到污泥混合料；

在第一混料仓中加入污泥混合料体积7-13倍的固体废弃物，混合得到初级混合料；固体废弃物为由混凝土粉碎的建筑垃圾。

将所述初级混合料堆放5-30天；

将100重量份堆放后的初级混合料、5-10重量份的水泥在第二混料仓中混合3-15分钟后，再加入0.01-0.1重量份的土体稳定剂混合3-15分钟，加入适当的水以最佳含水率混合，得到免烧砖混合料；

将免烧砖混合料常温下压制成型、自然养护得到免烧砖成品。

将道路基层混合料成型，制成直径与高均为150mm 的试件，放置28天测试得到其抗压强度9.38MPa。

将道路基层混合料试件放置28天后充分粉碎至平均粒径为2mm颗粒，取500g置于可渗水的水桶中，将花洒置于水桶正上方，调节淋溶液流量为60ml/min，淋溶液的pH值为6，淋溶12小时后，分析淋溶前和淋溶后的道路基层中锌元素，计算得到锌元素的损失量5.3%。

实施例2

本实施例的道路基层混合料的制备包括以下步骤：

将市政污泥粉碎至不大于3mm的粒径，市政污泥来自于徐州某污水处理厂的生污泥（初沉池和二沉池污泥），含水率80%；

在第一混料仓中加入100重量份的市政湿污泥、15-20重量份的生石灰，混合得到污泥混合料；

在第一混料仓中加入污泥混合料体积7-13倍的固体废弃物，混合得到初级混合料；固体废弃物为由混凝土粉碎的建筑垃圾。

将所述初级混合料堆放5-30天；

将100重量份堆放后的初级混合料、5-10重量份的水泥在第二混料仓中混合3-15分钟后，再加入0.01-0.1重量份的土体稳定剂混合3-15分钟，加入适当的水以最佳含水率混合，得到免烧砖混合料；

将免烧砖混合料常温下压制成型、自然养护得到免烧砖成品。

将道路基层混合料成型，制成直径与高均为150mm 的试件，放置28天测试得到其抗压强度8.98MPa。

将道路基层混合料试件放置28天后充分粉碎至平均粒径为2mm颗粒，取500g置于可渗水的水桶中，将花洒置于水桶正上方，调节淋溶液流量为60ml/min，淋溶液的pH值为6，淋溶12小时后，分析淋溶前和淋溶后的道路基层中锌元素，计算得到锌元素的损失量7.3%。

实施例3

本实施例的道路基层混合料的制备包括以下步骤：

将市政污泥粉碎至不大于3mm的粒径，市政污泥来自于义乌某污水处理厂的初沉池污泥，含水率70%；

在第一混料仓中加入100重量份的市政湿污泥、15-20重量份的生石灰，混合得到污泥混合料；

在第一混料仓中加入污泥混合料体积7-13倍的固体废弃物，混合得到初级混合料；固体废弃物为由混凝土粉碎的建筑垃圾。

将所述初级混合料堆放5-30天；

将100重量份堆放后的初级混合料、5-10重量份的水泥在第二混料仓中混合3-15分钟后，再加入0.01-0.1重量份的土体稳定剂混合3-15分钟，加入适当的水以最佳含水率混合，得到免烧砖混合料；

将免烧砖混合料常温下压制成型、自然养护得到免烧砖成品。

将道路基层混合料成型，制成直径与高均为150mm 的试件，放置28天测试得到其抗压强度8.34MPa。

将道路基层混合料试件放置28天后充分粉碎至平均粒径为2mm颗粒，取500g置于可渗水的水桶中，将花洒置于水桶正上方，调节淋溶液流量为60ml/min，淋溶液的pH值为6，淋溶12小时后，分析淋溶前和淋溶后的道路基层中锌元素，计算得到锌元素的损失量5.8%。

通过数据对比，与实施例1相同，不采用本发明的土体稳定剂，得到的道路基层试件28天的抗压强度为4.13Mpa，锌元素的损失量为4.7%。可以看出，采用了本发明的土体稳定剂可以大大提高道路基层的抗压强度。

实施例4-6

实施例4-6分别与前述实施例1-3相同，不同的是在第二混料仓中加入了3重量份的多孔硅酸钙和0.08重量份的对氨基水杨酸。

对比例1，与实施例1相同，不同的是在第二混料仓中加入了3重量份的多孔硅酸钙。

对比例2，与实施例1相同，不同的是在第二混料仓中加入了0.08重量份的对氨基水杨酸。

对比例2，与实施例1相同，不同的是在第二混料仓中加入了3重量份的多孔硅酸钙和0.08重量份的水杨酸。

采用前述的方法测试道路基层混合料的抗压强度和锌元素损失率，实施例4得到的道路基层试件28天的抗压强度为9.70Mpa，锌元素的损失量为0.34%。实施例5得到的道路基层试件28天的抗压强度为8.63Mpa，锌元素的损失量为0.89%。实施例6得到的道路基层试件28天的抗压强度为8.28Mpa，锌元素的损失量为0.74%。对比例1得到的道路基层试件28天的抗压强度为9.25Mpa，锌元素的损失量为4.2%。对比例2得到的道路基层试件28天的抗压强度为6.33Mpa，锌元素的损失量为3.8%。对比例3得到的道路基层试件28天的抗压强度为9.44Mpa，锌元素的损失量为4.4%。可以看出，采用本发明的制备得到的道路基层锌元素的溶出更低，减少了环境的污染。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡是根据本发明内容所做的均等变化与修饰，均涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (8)

1.一种专用土体稳定剂资源化处理市政污泥制造的道路基层混合料，其特征在于，所述道路基层混合料的制备材料由100重量份的初级混合料、3-8重量份的水泥以及0.01-0.1重量份的土体稳定剂组成，所述初级混合料由100重量份的市政湿污泥、15-20重量份的生石灰、以及固体废弃物组成，所述土体稳定剂由100重量份的水，1-15重量份的表面活性剂，0.1-10重量份的硼酸或硼酸盐组成，所述固体废弃物的用量为市政湿污泥和生石灰混合后的总体积的7-13倍。

2.根据权利要求1所述的一种专用土体稳定剂资源化处理市政污泥制造的道路基层混合料，其特征在于，所述市政湿污泥的含水率为70-85%。

3.根据权利要求1所述的一种专用土体稳定剂资源化处理市政污泥制造的道路基层混合料，其特征在于，所述水泥为425#普通硅酸盐水泥。

4.根据权利要求1所述的一种专用土体稳定剂资源化处理市政污泥制造的道路基层混合料，其特征在于，所述土体稳定剂的pH值被调整至8-10。

5.根据权利要求1所述的一种专用土体稳定剂资源化处理市政污泥制造的道路基层混合料，其特征在于，所述固体废弃物为金属尾矿、工业废渣、建筑垃圾中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的一种专用土体稳定剂资源化处理市政污泥制造的道路基层混合料，其特征在于，所述表面活性剂为丁基奈磺酸盐。

7.根据权利要求1所述的一种专用土体稳定剂资源化处理市政污泥制造的道路基层混合料，其特征在于，所述免烧砖的制备材料还包括1-5重量份的多孔硅酸钙和0.01-0.5重量份的对氨基水杨酸。

8.一种免烧砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在第一混料仓中加入100重量份的市政湿污泥、15-20重量份的生石灰，混合得到污泥混合料；

在第一混料仓中加入污泥混合料体积7-13倍的固体废弃物，混合得到初级混合料；

将所述初级混合料堆放5-30天；

将100重量份堆放后的初级混合料、5-10重量份的水泥在第二混料仓中混合3-15分钟后，再加入0.01-0.1重量份的土体稳定剂混合3-15分钟，得到免烧砖混合料；

将免烧砖混合料常温下压制成型、自然养护得到免烧砖成品。