本發(fā)明涉及透水磚制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種具備高吸附性能的污泥生物炭透水磚的制備方法。

背景技術(shù)：

我國污水處理廠每天產(chǎn)生的污泥量在3000萬噸左右，黑臭水體治理過程中也會產(chǎn)生大量的污泥，因其含水率高、重金屬含量高的原因，其安全處置是一個巨大的難題。

生物炭是生物質(zhì)在高溫條件下熱解的產(chǎn)物，具有多孔結(jié)構(gòu)、特定官能團(tuán)的穩(wěn)定碳源，對多數(shù)污染物有較強(qiáng)的吸附能力，一般作為吸附劑和污水處理和土壤修復(fù)材料使用。

透水磚是當(dāng)前黑臭水體治理、海綿城市建設(shè)過程中的一種常用材料，一般鋪設(shè)在非機(jī)動車行駛的道路和河道沿岸。目前我國采用的透水性路面磚主要有水泥基透水磚、高分子透水混凝土磚、燒結(jié)透水磚。其中，高分子透水混凝±采用高分子樹脂為膠結(jié)材料，耐候性差，在大氣環(huán)境的作用下容易老化，且溫度升高時容易軟化，使透水性受到影響；燒結(jié)透水磚其燒結(jié)過程需要消耗能量，成本高，僅適用于用量小的高檔地面鋪裝。比較而言，水泥基透水混凝±磚制作工藝簡單，成本低廉且性能穩(wěn)定，適合于大規(guī)模推廣應(yīng)用。但是，由于吸附性能較差，常規(guī)透水磚在透水的同時并不能對水質(zhì)進(jìn)行凈化。

現(xiàn)有的污泥制磚技術(shù)主要是利用污泥生產(chǎn)常規(guī)建筑用磚，而且單塊磚的污泥含量低，污泥利用率低下。同時，由于污泥中含水率和有機(jī)質(zhì)含量過高，單獨(dú)使用污泥或者污泥生物炭制磚強(qiáng)度不夠，難以滿足需要。因此，如何發(fā)明一種可以用于水質(zhì)凈化過程中的污泥生物炭磚是目前亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述情況，為解決現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種具備高吸附性能的污泥生物炭透水磚的制備方法，可有效解決污泥生產(chǎn)常規(guī)建筑用磚，單塊磚的污泥含量低，污泥利用率低下；同時，由于污泥中含水率和有機(jī)質(zhì)含量過高，單獨(dú)使用污泥或者污泥生物炭制磚強(qiáng)度不夠，難以滿足需要的問題。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，脫水污泥經(jīng)過淋洗去除部分重金屬后，板框壓濾，然后加入一定比例的粉煤灰或者高爐渣混合均勻，造粒干燥之后，經(jīng)高溫裂解得到污泥生物炭，碎石骨料與處理過的廢棄織物混合后，加入水?dāng)嚢?，然后加入水泥和減水劑攪拌，再加水?dāng)嚢?，將攪拌好的混凝土和污泥生物炭一起裝模、加壓、成型，脫模，養(yǎng)護(hù)，即得到污泥生物炭透水磚。

本發(fā)明方法制備的生物炭透水磚對重金屬、氮、磷、有機(jī)污染物等都有很強(qiáng)的吸附能力，可以阻止地表徑流中的重金屬氮、磷、有機(jī)污染物等向地下水遷移，防治地下水污染，生物炭透水磚外層由混凝土材料包裹，保證了透水磚的耐壓性能和強(qiáng)度，生物炭在透水磚內(nèi)部不需要承受太大的壓力，不易破碎流失，是廢物協(xié)同處理與資源化利用方面的創(chuàng)新。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的污泥生物炭磚制備流程圖。

圖2為本發(fā)明制成后透水磚的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

由圖1給出，本發(fā)明包括以下步驟：

1)城市污水處理廠污泥或水體疏浚污泥經(jīng)過脫水處理后，添加淋洗劑，每1kg污泥中淋洗劑用量為1-3l，淋洗去除部分重金屬，所述的淋洗劑濃度在0.01-0.20mol/l之間，為檸檬酸、草酸、腐殖酸、乙二胺四乙酸、三氯化鐵溶液中的一種或兩種以上的混合；

2)板框壓濾淋洗劑處理后的污泥，然后加入粉煤灰或者高爐渣，按照污泥：粉煤灰或高爐渣質(zhì)量比為10-20：1的比例混合；

3)造粒干燥，制作成粒徑為3-5mm的顆粒，自然風(fēng)干，或干燥器干燥，含水率降至10％以下；

4)將步驟3)干燥后的材料置于熱解裝置內(nèi)，在絕氧條件下，升溫至500-700℃，燒制3-4h后，降溫到25-27℃，即可得到污泥生物炭；

5)按碎石骨料體積的2-3％取廢棄織物，用剪刀剪成條狀；

6)將碎石骨料與條狀織物混合均勻，得第一混合物；

7)加入第一混合物體積的2-3％的水，攪拌15-25s；

8)加入水泥和減水劑，攪拌80-100s，水泥用量為碎石骨料質(zhì)量的20-30％，減水劑用量為碎石骨料質(zhì)量的1-2％，得第二混合物；

9)加入第二混合物體積6-10％的水，攪拌80-100s，得混凝土；

10)將步驟4)制得的污泥生物炭與步驟9)制得的混凝土按照體積比1：2-5的比例裝入磨具，加壓成型，22-26h后脫模，養(yǎng)護(hù)10-28天，即得。

為了保證使用效果，所述的污泥脫水處理為加藥處理或機(jī)械脫水處理，含水率低于80％即可。

所述的淋洗劑為0.05-0.3mol/l草酸溶液、0.01-0.05mol/l乙二胺四乙酸溶液、0.05-0.2mol/l三氯化鐵溶液、0.01-0.1mol/l腐殖酸溶液、0.01-0.1mol/l檸檬酸溶液中的一種或幾種的組合；主要目的是活化或者螯合污泥中的重金屬，使重金屬與污泥不再緊密結(jié)合。

所述的廢棄織物為被拋棄的舊衣物或者布料。

所述的減水劑為木質(zhì)素磺酸鈉鹽減水劑、萘系高效減水劑、脂肪族高效減水劑、氨基高高效減水劑、聚羧酸高效減水劑的一種。

實(shí)施例1

1)城市污水處理廠污泥或水體疏浚污泥經(jīng)過脫水處理后，添加0.05mol/l乙二胺四乙酸溶液、0.1mol/l腐殖酸溶液，每1kg污泥中淋洗劑用量為2l，淋洗去除部分重金屬；

2)板框壓濾淋洗劑處理后的污泥，然后加入粉煤灰或者高爐渣，按照污泥：粉煤灰或高爐渣質(zhì)量比為15：1的比例混合；

3)造粒干燥，制作成粒徑為5mm的顆粒，自然風(fēng)干，或干燥器干燥，含水率降至10％以下；

4)將步驟3)干燥后的材料置于熱解裝置內(nèi)，在絕氧條件下，升溫至600℃，燒制4h后，降溫到27℃，即可得到污泥生物炭；

5)按7mm碎石骨料體積的2％取廢棄織物，用剪刀剪成長5mm、寬2mm的條狀；

6)將碎石骨料與條狀織物混合均勻，得第一混合物；

7)加入第一混合物體積的2％的水，攪拌20s；

8)加入水泥和減水劑，攪拌90s，水泥用量為碎石骨料質(zhì)量的25％，減水劑用量為碎石骨料質(zhì)量的2％，得第二混合物；

9)加入第二混合物體積8％的水，攪拌90s，得混凝土；

10)將步驟4)制得的污泥生物炭與步驟9)制得的混凝土按照體積比1：2的比例裝入磨具，加壓成型，成型后結(jié)構(gòu)如圖2所示，1為混凝土、2為生物炭，24h后脫模，養(yǎng)護(hù)28天，即得。

本發(fā)明的使用情況是，實(shí)施案例1，人行道道路透水磚的制備，該類透水磚需要承受一定的壓力，對磚體強(qiáng)度有一定要求，因此磚受力面的混凝土層厚度要加強(qiáng)，裝模時混凝土比例應(yīng)該盡量提高，按照生物炭:混凝土＝1：5的比例裝模，透水磚表面覆蓋混凝土厚度為2cm。

實(shí)施案例2，水體岸坡用透水磚的制備，該類透水磚主要功能是水質(zhì)凈化與交換，不需要有很高的強(qiáng)度。因此在裝模時可以提高生物炭的比例至33.33％左右，按照生物炭:混凝土＝1：2的比例裝模，降低磚表面混凝土層厚度至1cm。

本發(fā)明廢棄織物的加入可以使污泥生物炭顆粒之間的連接更緊密，提升污泥生物炭磚的強(qiáng)度，減少污泥生物炭的破碎和流失，板框壓濾目的在于，通過壓濾將淋洗劑活化或者螯合的重金屬從污泥中去除掉，碎石骨料、條狀織物與水泥制成的混凝土材料保證了透水磚的耐壓性能和強(qiáng)度，生物炭在透水磚內(nèi)部不需要承受太大的壓力，不易破碎流失，制得的污泥生物炭透水磚強(qiáng)度可以滿足實(shí)際需要，不需要再添加別的磚類支撐，有效解決了透水磚強(qiáng)度、耐壓性不夠的問題。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個方面，第一，生物炭對重金屬、氮、磷、有機(jī)污染物等都有很強(qiáng)的吸附能力，可以阻止地表徑流中的重金屬氮、磷、有機(jī)污染物等向地下水遷移，防治地下水污染，第二，生物炭透水磚外層由混凝土材料包裹，保證了透水磚的耐壓性能和強(qiáng)度，生物炭在透水磚內(nèi)部不需要承受太大的壓力，不易破碎流失。第三，本發(fā)明屬于廢物協(xié)同處理與資源化利用方面的創(chuàng)新，其實(shí)施將會產(chǎn)生巨大的環(huán)境效應(yīng)和社會效益。