專利名稱：用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊的制備方法，以及由該方法制備的用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊。
背景技術(shù)：
在污水處理過程中產(chǎn)生的污泥，其含水量通常在95重量％以上。即使經(jīng)過常規(guī)的濃縮處理之后，其含水量也僅能降低至80重量％以上。通常情況下，為了對所述污泥進(jìn)行回收利用，需要對其進(jìn)一歩脫水，以將其含水量降低至60重量％以下。然而，當(dāng)所述污泥濃縮至含水量約為80重量％時，所述污泥中的固體物質(zhì)與水形成膠體，在常規(guī)條件下難以進(jìn)一步脫水，而只有在聞壓、聞熱條件下才可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步脫水。因此，聞壓、聞壓條件下的聞耗能極大地限制了污泥的回收利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中需要對污泥進(jìn)行深度濃縮才可以將其回收利用的缺點(diǎn)，提供了一種磚塊的制備方法，該方法能夠?qū)ξ唇?jīng)濃縮或者僅經(jīng)過簡單地濃縮的污泥進(jìn)行回收利用，并制得具有較高的機(jī)械強(qiáng)度且浸出毒性較低的磚塊。本發(fā)明提供了一種用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊的制備方法，該方法包括以下步驟(I)將污泥、激發(fā)劑和エ業(yè)廢渣混合接觸，得到粘結(jié)劑，其中，所述污泥的水含量為80重量％以上，所述激發(fā)劑含有水玻璃和堿金屬氫氧化物；(2)將骨料與步驟⑴中得到的所述粘結(jié)劑混合，然后將所得混合物成型為磚坯，并將該磚坯固化。本發(fā)明還提供了一種用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊，其中，該磚塊通過本發(fā)明的所述方法制得。在本發(fā)明提供的所述磚塊的制備方法中，可以直接利用未經(jīng)濃縮或者僅經(jīng)過簡單濃縮的污泥，從而實(shí)現(xiàn)了對未經(jīng)濃縮或者僅經(jīng)過簡單濃縮的污泥的回收利用。在本發(fā)明提供的所述磚塊的制備方法中，所述骨料可以為各種建筑垃圾，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑垃圾的回收利用。而且，在本發(fā)明中，エ業(yè)廢渣可以用作粘結(jié)劑的形成原料，因此，本發(fā)明也實(shí)現(xiàn)了對エ業(yè)廢渣的回收利用。另外，由于污泥中通常含有一定量有毒污染物，如重金屬和難分解的有機(jī)污染物等，而且采用污泥制成的成型材料遇水浸潰之后，這些有毒污染物會滲出并造成環(huán)境污染，從而具有一定的浸出毒性。然而，在本發(fā)明的所述方法中，由于采用了由污泥、激發(fā)劑和エ業(yè)廢渣制成的粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑能夠?qū)⑽勰嘀械挠卸疚廴疚镦i定并保持在污泥的固體組分中，使得根據(jù)本發(fā)明的方法制備的磚塊的浸出毒性較低。此外，根據(jù)本發(fā)明的所述方法制備的磚塊具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊的制備方法，該方法包括以下步驟(I)將污泥、激發(fā)劑和エ業(yè)廢渣混合接觸，得到粘結(jié)劑，其中，所述污泥的水含量為80重量％以上，所述激發(fā)劑含有水玻璃和堿金屬氫氧化物；(2)將骨料與步驟⑴中得到的所述粘結(jié)劑混合，然后將所得混合物成型為磚坯，并將該磚坯固化。在本發(fā)明中，所述污泥是污水處理過程中得到的固體沉淀物與水的混合物。本發(fā)明可以使用未經(jīng)濃縮的污泥，也可以使用僅經(jīng)過簡單濃縮處理得到的污泥。所述未經(jīng)濃縮的污泥是指污水處理后得到的未經(jīng)任何脫水處理的污泥，其水含量通常為95重量％以上，優(yōu)選為95-99重量％。所述僅經(jīng)過簡單濃縮處理得到的污泥是指污水處理后得到的污泥經(jīng)過常規(guī)的濃縮處理(如重力濃縮法、氣浮濃縮法、帶式重力濃縮法、離心濃縮法等)后得到 的污泥，其水含量通常為80-95重量％。在本發(fā)明中，所述污泥優(yōu)選為未經(jīng)濃縮的污泥，即水含量為95-99重量％的污泥。在本發(fā)明中，獲得所述污泥的污水可以為エ業(yè)污水、生活污水等，所述エ業(yè)污水例如可以為源自造紙廠的生產(chǎn)污水、紡織長的生產(chǎn)污水、選礦廠的生產(chǎn)污水、煉油廠的生產(chǎn)污水等。根據(jù)本發(fā)明提供的所述方法，為了保證所述粘結(jié)劑具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，使得根據(jù)本發(fā)明的方法制備的磚塊具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，并且防止污泥中的有毒污染物浸出而污染環(huán)境，使得根據(jù)本發(fā)明的方法制備的磚塊的浸出毒性較低，在步驟(I)中，所述污泥、激發(fā)劑和エ業(yè)廢渣的用量的重量比優(yōu)選為(O. 2-0.6) (O. 2-0. 5) 1，進(jìn)ー步優(yōu)選為(O. 3-0. 5) (O. 25-0. 4) I。在本發(fā)明中，所述エ業(yè)廢渣沒有特別的限定，可以為各種常規(guī)的含有SiO2和Al2O3的エ業(yè)廢渣。在優(yōu)選情況下，所述エ業(yè)廢渣中SiO2和Al2O3的總含量優(yōu)選占30重量％以上，更優(yōu)選占50重量％以上，如50-70重量％。進(jìn)ー步優(yōu)選情況下，所述エ業(yè)廢渣中SiO2和Al2O3的重量比為I : O. 1-10，優(yōu)選為I : 0.2-5。最優(yōu)選的情況下，所述エ業(yè)廢渣為粉煤灰和/或爐渣。在本發(fā)明中，選用所述激發(fā)劑不僅能夠激發(fā)エ業(yè)廢渣中的活性成分(如SiO2和Al2O3)發(fā)生反應(yīng)，以產(chǎn)生較好的粘著性，而且還可以起鎖定污泥中的有毒污染物，使得根據(jù)本發(fā)明的方法制備磚塊的浸出毒性較低。在優(yōu)選情況下，在所述激發(fā)劑中，水玻璃的含量為60-90重量％，更優(yōu)選為50-80重量％ ;堿金屬氫氧化物的含量為10-40重量％，更優(yōu)選為20-50重量％。通常，所述激發(fā)劑以含有水玻璃和堿金屬氫氧化物的水溶液的形式存在，且在這種情況下，在上述污泥、激發(fā)劑和エ業(yè)廢渣的重量比中，所述激發(fā)劑的重量是指除水之外的組分的重量，例如，當(dāng)所述激發(fā)劑中除水之外的組分為水玻璃和堿金屬氫氧化物吋，則所述激發(fā)劑的重量是指水玻璃和堿金屬氫氧化物的總重量。在本發(fā)明中，所述堿金屬氫氧化物例如可以為氫氧化鈉、氫氧化鉀等中的ー種或多種。在本發(fā)明中，將污泥、激發(fā)劑和エ業(yè)廢渣混合接觸的條件沒有特別的要求，例如所述混合接觸可以在室溫至80°C下接觸10-120分鐘。根據(jù)本發(fā)明提供的所述方法，為了便于成型，相對于100重量份的所述骨料，所述粘結(jié)劑的含量優(yōu)選為5-100重量份，優(yōu)選為10-40重量份。在本發(fā)明中，所述骨料可以為各種常規(guī)的起骨架和填充作用的粒料，例如可以為碎石、硅砂和建筑垃圾(如建設(shè)施工過程中產(chǎn)生的碎石、水泥塊、渣土、棄料等)中的ー種或多種。優(yōu)選情況下，所述骨料為所述建筑垃圾，如水泥塊、碎石、磚塊等。在該優(yōu)選情況下，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對建筑垃圾進(jìn)行回收利用。在本發(fā)明中，所述骨料的顆粒尺寸優(yōu)選為5_30mm。所述顆粒尺寸是指骨料顆粒的表面上任意兩點(diǎn)之間的最大距離。當(dāng)準(zhǔn)備用作所述骨料的材料的顆粒尺寸較大時，所述方法還包括對該材料進(jìn)行破碎,使其顆粒尺寸達(dá)到上述數(shù)值范圍。根據(jù)本發(fā)明的ー種優(yōu)選實(shí)施方式，所述方法還包括在將骨料與步驟(I)中得到的所述粘結(jié)劑混合的過程中加入除臭劑，以去除所述污泥中存在的異味。 在本發(fā)明中，所述除臭劑沒有特別的限定，各種常規(guī)的能夠去除所述污泥中的異味的物質(zhì)均適用于本發(fā)明中。在優(yōu)選情況下，所述除臭劑為氧化鈣和/或氫氧化鈣。在該優(yōu)選情況下，氧化鈣和/或氫氧化鈣不僅能夠有效去除所述污泥中的異味，而且還可以起加速固定、并提高最終制備的磚塊的機(jī)械強(qiáng)度的作用。在進(jìn)ー步優(yōu)選情況下，相對于100重量份的所述骨料，所述除臭劑的含量為O. 25-10重量份，優(yōu)選為O. 5-5重量份。根據(jù)本發(fā)明提供的所述方法，所述成型的方法沒有特別的限定，按照常規(guī)的成型方法實(shí)施即可，所述成型的方法例如可以為將所述骨料和粘結(jié)劑的混合料裝填在模具中進(jìn)行澆筑，或者進(jìn)行擠壓成型。根據(jù)本發(fā)明提供的所述方法，所述成型后得到的磚坯可以為各種常規(guī)的形狀，例如可以為長方體或正方體。所述磚坯的尺寸沒有特別的限定，例如，所述磚坯的長、寬和高的比例可以為1-10 : 1-5 : I。根據(jù)本發(fā)明提供的所述方法，所述固化的條件沒有的限定，只要能夠?qū)⒊尚偷幕旌狭瞎袒纯桑瑑?yōu)選情況下，所述固化的條件包括固化溫度為室溫至100°c，固化時間為2-24小時。根據(jù)本發(fā)明提供的所述方法，為了使最終制備的磚塊具有較高的強(qiáng)度，優(yōu)選將經(jīng)過固化后得到的磚塊在環(huán)境溫度下放置一段時間(如3-30天)，然后再進(jìn)行后續(xù)使用。本發(fā)明還提供了由上述方法制備的磚塊。以下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。實(shí)施例I本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊及其制備方法。(I)激發(fā)劑的配制將65重量份的水玻璃和35重量份的氫氧化鈉加入200重量份水中，攪拌，從而制
得激發(fā)劑。(2)粘結(jié)劑的制備將40重量份的污泥(源自北京市昌平污水處理中心，其中的水含量約為97重量％)、100重量份的粉煤灰(源自北京市電カ粉煤灰エ業(yè)公司，其中，SiO2的含量約為25重量％，Al2O3的含量約為25重量％，余量為Fe0、Fe203、Ca0、Ti02等)和30重量份的上述步驟(I)中配制的激發(fā)劑在室溫下攪拌混合30分鐘，從而制得粘結(jié)劑。(3)建筑材料組合物的成型和固化將100重量份的水泥塊(顆粒尺寸為5_30mm)、30重量份的粘結(jié)劑和3重量份的CaO進(jìn)行攪拌混合，得到本發(fā)明的建筑材料組合物。然后，將所述建筑材料組合物加入模具中進(jìn)行成型，之后在80°C下固化24小吋，然后進(jìn)行脫摸，并在室溫下放置28天，從而得到55mm X 115mm X 240mm的磚塊Al，通過鼻子沒有聞到異味。實(shí)施例2本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊及其制備方法。
根據(jù)實(shí)施例I的方法制備建筑材料組合物，并制成磚塊，所不同的是，在步驟(I)中，水玻璃的加入量為95重量份，氫氧化鈉的加入量為5重量份，從而制得55mm X 115mm X 240mm的磚塊A2，通過鼻子沒有聞到異味。實(shí)施例3本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊及其制備方法。根據(jù)實(shí)施例I的方法制備建筑材料組合物，并制成磚塊，所不同的是，在步驟(I)中，水玻璃的加入量為55重量份，氫氧化鈉的加入量為45重量份，從而制得55mm X 115mm X 240mm的磚塊A3，通過鼻子沒有聞到異味。實(shí)施例4本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊及其制備方法。根據(jù)實(shí)施例I的方法制備建筑材料組合物，并制成磚塊，所不同的是，在步驟(2)中，所述污泥的加入量為15重量份，所述粉煤灰的加入量為100重量份，所述激發(fā)劑的加入量為55重量份，從而制得55mmX 115mmX 240mm的磚塊A4，通過鼻子沒有聞到異味。實(shí)施例5本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊及其制備方法。根據(jù)實(shí)施例I的方法制備建筑材料組合物，并制成磚塊，所不同的是，在步驟(2)中，所述污泥的加入量為65重量份，所述粉煤灰的加入量為100重量份，所述激發(fā)劑的加入量為5重量份，從而制得55mmX 115mmX 240mm的磚塊A5，通過鼻子沒有聞到異味。實(shí)施例6本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊及其制備方法。根據(jù)實(shí)施例I的方法制備建筑材料組合物，并制成磚塊，所不同的是，在步驟(3)中，不加入CaO，從而得到55mmX 115mmX 240mm的磚塊A6，通過鼻子可以聞到輕微的異味。實(shí)施例7本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊及其制備方法。根據(jù)實(shí)施例I的方法制備建筑材料組合物，并制成磚塊，所不同的是，在步驟(3)中，CaO的加入量為O. 2重量份，從而制得55mmX 115mmX240mm的磚塊A7，通過鼻子可以聞到輕微的異味。實(shí)施例8本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊及其制備方法。(I)激發(fā)劑的配制將50重量份的水玻璃和50重量份的氫氧化鈉加入200重量份水中，攪拌，從而制 得激發(fā)劑。(2)粘結(jié)劑的制備將30重量份的污泥(源自北京市昌平污水處理中心，其中的水含量約為99重量％)、100重量份的粉煤灰(源自北京市電カ粉煤灰エ業(yè)公司，其中，SiO2的含量約為25重量％，Al2O3的含量約為25重量％，余量為Fe0、Fe203、CaO、TiO2等)和40重量份的上述步驟(I)中配制的激發(fā)劑在室溫下攪拌混合30分鐘，從而制得粘結(jié)劑。(3)建筑材料組合物的成型和固化將100重量份的水泥塊(顆粒尺寸為5_30mm)、40重量份的粘結(jié)劑和3重量份的CaO進(jìn)行攪拌混合，得到本發(fā)明的建筑材料組合物。然后，將所述建筑材料組合物加入模具中進(jìn)行成型，之后在80°C下固化24小吋，然后進(jìn)行脫摸，并在室溫下放置28天，從而得到55mm X 115mm X 240mm的磚塊A8，通過鼻子沒有聞到異味。實(shí)施例9本實(shí)施例用于說明本發(fā)明提供的所述用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊及其制備方法。(I)激發(fā)劑的配制將80重量份的水玻璃和20重量份的氫氧化鈉加入200重量份水中，攪拌，從而制
得激發(fā)劑。(2)粘結(jié)劑的制備將50重量份的污泥(源自北京市昌平污水處理中心，其中的水含量約為95重量％)、100重量份的粉煤灰(源自北京市電カ粉煤灰エ業(yè)公司，其中，SiO2的含量約為25重量％，Al2O3的含量約為25重量％，余量為Fe0、Fe203、Ca0、TiO2等)和25重量份的上述步驟(I)中配制的激發(fā)劑在室溫下攪拌混合30分鐘，從而制得粘結(jié)劑。(3)建筑材料組合物的成型和固化將100重量份的水泥塊(顆粒尺寸為5_30mm)、10重量份的粘結(jié)劑和3重量份的CaO進(jìn)行攪拌混合，得到本發(fā)明的建筑材料組合物。然后，將所述建筑材料組合物加入模具中進(jìn)行成型，之后在80°C下固化24小吋，然后進(jìn)行脫摸，并在室溫下放置28天，從而得到55mm X 115mm X 240mm的磚塊A9，通過鼻子沒有聞到異味。測試?yán)?I)根據(jù)JC/T945-2005的方法檢測所述磚塊A1-A9的抗壓強(qiáng)度。(2)根據(jù)GB5085. 3-2007的方法檢測所述磚塊A1-A9的浸出毒性，并根據(jù)浸出毒性的程度，按照0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10將浸出毒性分成i^一個等級，其中，數(shù)值越大表示浸出毒性越大，O表TjV沒有浸出毒性，I表不浸出毒性較低，10表不浸出毒性較高。其檢測結(jié)果如下表I所示。表I
權(quán)利要求
1.一種用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊的制備方法，該方法包括以下步驟 (1)將污泥、激發(fā)劑和工業(yè)廢渣混合接觸，得到粘結(jié)劑，其中，所述污泥的水含量為80重量％以上，所述激發(fā)劑含有水玻璃和堿金屬氫氧化物； (2)將骨料與步驟(I)中得到的所述粘結(jié)劑混合，然后將所得混合物成型為磚坯，并將該磚坯固化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在步驟(I)中，所述混合接觸的條件包括接觸溫度為室溫至100°C，接觸的時間為2-24小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在步驟⑴中，污泥、激發(fā)劑以及含有SiO2和Al2O3的工業(yè)廢渣的用量的重量比為O. 2-0. 6 O. 2-0. 5 1，優(yōu)選為O.3-0. 5 O. 25-0. 4:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的方法，其中，所述污泥的水含量為80-95重量％;所述激發(fā)劑中的水玻璃的含量為60-90重量％，堿金屬氫氧化物的含量為10-40重量％;所述含有SiO2和Al2O3的工業(yè)廢渣為粉煤灰和/或爐渣。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在步驟(2)中，相對于100重量份的所述骨料，所述粘結(jié)劑的用量為5-100重量份，優(yōu)選為10-40重量份。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的方法，其中，所述骨料的顆粒尺寸為5-30mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述方法還包括在將骨料與步驟(I)中得到的所述粘結(jié)劑混合的過程中加入除臭劑，所述除臭劑為能夠去除所述污泥中的異味的物質(zhì)，相對于100重量份的所述骨料，所述除臭劑的含量為O. 25-10重量份。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述除臭劑為氧化鈣和/或氫氧化鈣。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或7所述的方法，其中，所述固化的條件包括固化溫度為室溫至100°C，固化時間為2-24小時。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述磚坯為長方體或正方體，且所述磚坯的長、寬和高的比例為1-10 1-5 I。
11.一種用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊，其特征在于，該磚塊通過權(quán)利要求1-10中任意一項(xiàng)所述的方法制得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用含污泥和建筑垃圾的組合物制成的磚塊的制備方法，該方法包括以下步驟(1)將污泥、激發(fā)劑和工業(yè)廢渣混合接觸，得到粘結(jié)劑，其中，所述污泥的水含量為80重量％以上，所述激發(fā)劑含有水玻璃和堿金屬氫氧化物；(2)將骨料與步驟(1)中得到的所述粘結(jié)劑混合，然后進(jìn)行成型和固化。本發(fā)明還涉及由所述方法制備的磚塊。在本發(fā)明中，不僅可以對未經(jīng)濃縮或者僅經(jīng)過簡單地濃縮的污泥進(jìn)行回收利用，而且還可以對建筑垃圾進(jìn)行回收利用；另外，根據(jù)本發(fā)明的方法制備的磚塊具有較高的抗壓強(qiáng)度，且其浸出毒性較低。
文檔編號C04B28/00GK102826796SQ20111015951
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者秦升益, 賈屹海, 秦申二, 王振邦 申請人:北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)有限公司