CN111472320A - 一种利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，以建筑垃圾细集料和固化淤泥联合制作河道渠底复合防渗材料，铺设于河道护坡和渠底；以建筑垃圾粗骨料制作预制多孔植生混凝土块；将建筑垃圾细集料和河道淤泥软固化后联合制作绿化种植土作为种植基材；以建筑垃圾细集料和河道淤泥制备免烧景观/净水陶粒；建筑垃圾回收钢材制作预制多孔植生混凝土块固定件；筛选大块建筑垃圾修型作为边坡平台或护脚的砌块材料。本发明充分利用建筑垃圾回收材料、河道淤泥，对黑臭河道边坡、河道渠底等位置进行生态化合理改造，在改善黑臭河道水质的同时，减少石材、水泥等传统建材的用量，完成固废的资源化利用，具有显著的经济和生态效益。

Description

一种利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法
技术领域
本发明涉及一种利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，属于黑臭河道生态化改造技术领域。
背景技术
随着城市化的发展，建筑工程项目在实施建设、拆迁、装修、改造的过程中会产生大量的建筑垃圾，其中混凝土与砂浆砌块占30％～40％，砖瓦占35％～45％，钢材占10％，其他占5％～8％。目前中国每年约产生15.5～24亿吨建筑垃圾，大量建筑垃圾基本停留在简单的填埋式处理方式，存在严重的安全隐患，加重了环境治理的难度。
黑臭河道的出现一定程度上是由于工业生产及生活废水等直接排进河道内导致的，长此以往导致水体出现黑臭，河道在长期正常流动期间会产生淤泥，底泥的大量淤泥导致河道内存有大量高负荷内源污染，对河水水质造成严重影响。建筑垃圾和黑臭河道淤泥如果不加以严格控制和合理处置，以牺牲水环境和资源浪费为代价的发展，不符合可持续发展的基本理念。
目前，以建筑垃圾和淤泥这两种固废用于黑臭河道的生态化改造工程尚未见报道。
发明内容
发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，在净化黑臭河道水质的同时，实现了建筑垃圾和淤泥的资源化价值，具有明显的经济效益和环境效益。
技术方案：为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，包括以下步骤：
(1)将筛分之后粒径≤2.36mm的建筑垃圾细集料和固化淤泥联合制作复合防渗材料，铺设于河道护坡和渠底表面，形成复合防渗层；
(2)以粒径为26～40mm的建筑垃圾粗骨料制作预制多孔植生混凝土块，降碱处理后摊铺到步骤(1)形成的复合防渗层上，形成植生混凝土块层；
(3)将粒径≤4.75mm的建筑垃圾细集料和河道淤泥软固化后联合制作绿化种植土，平铺到步骤(2)所述预制多孔植生混凝土块上，形成种植基材；
(4)将粒径≤2.36mm的建筑垃圾细集料和河道淤泥拌合均匀，并添加改性材料，利用蒸汽养护法制备免烧景观/净水陶粒，然后将其均匀分布至步骤(3)形成的种植基材上；
(5)筛选大块建筑垃圾作为砌块材料，砌筑到河道顶端，形成边坡平台。
作为优选：
步骤(1)所述复合防渗层的平均厚度6～8cm，抗渗系数＜1×10-7cm/s。
步骤(2)所述预制多孔植生混凝土块的骨胶比6.0～7.5:1，抗压强度为2～15Mpa，孔隙率＞25％，孔隙内环境pH≤9.0；混凝土块的形状为矩形或正六边形，厚度为15～30cm，边长为15～60cm，摊铺后表面整体呈平面结构或者阶梯状结构。
步骤(2)所述预制多孔植生混凝土块制作时，采用的胶结材料选自低碱水泥、普通无收缩高强灌浆或M7.5砌筑砂浆；降碱处理方式为0.2～0.3mol/L FeSO4溶液喷洒覆膜养护。
步骤(2)中所述预制多孔植生混凝土块摊铺时，采用建筑垃圾回收钢材制作固定件，将相邻预制多孔植生混凝土块固定连接，进一步由M7.5砂浆砌牢。进一步，所述固定件一般为U型，边长为15～20cm。
步骤(3)所述的软固化，是将如下重量份的原料混合：建筑垃圾细集料25～30份，脱水干化淤泥30～45份，石灰5～10份，磷石膏2～5份，沸石、蛭石粉2～5份，多功能土质改良剂2～5份，搅拌均匀后放置3～4天；
所述(3)所述绿化种植土的平均厚度为8～10cm；所述渠底部位铺设绿化种植土前，每立方绿化种植土添加体积占比为8-12％的河沙，然后再平铺至多孔植生混凝土块上。
步骤(4)所述的免烧景观/净水陶粒，粒径为3～8mm，堆积密度510～600kg/m3，筒压强度＞2.0Mpa，孔隙率＞40％。所述改性材料包括水泥基材料、粘接剂、石膏、生物亲和剂和成孔剂。
步骤(4)在分布所述陶粒之前，先将植物种子以及肥料利用高压设备喷射填充至多孔植生混凝土层中，然后再放置陶粒。进一步，所述植物种子一般选用沉水植物、水生植物、岸生植物的种子，所述肥料一般为活性淤泥或蚯蚓肥。
所述河道护坡上靠近渠底的位置砌筑大块建筑垃圾作为砌块材料的边坡护脚，将植生混凝土块层分隔为两部分。
进一步，所述的边坡平台或边坡护脚，其表面需涂沥青保护层。
进一步，河道护坡生态化改造高度超过8m时，两级护坡之间需设置1.5～2.0m宽的分级平台。
技术效果：相对于现有技术，本发明具有以下优势：
1.本发明合理充分地对建筑垃圾回收料和河道疏浚淤泥进行联合利用，节约黑臭河道治理成本的同时，提高了固体废物的处理效率及品质，以环保的方式解决了废物处置难题；
2.本发明提供的建筑垃圾回收料的使用方法，应用范围广，在黑臭河道生态化改造中各类回收料充分消纳；
3.本发明提供的复合防渗层—预制多孔植生混凝土—绿化种植土的结构，植物的根系在孔隙中不断生长，对整个或起到握裹、锚固的作用，可以进一步加强河道护坡的稳定性。
4.本发明结合固废材料降低工程成本，改造完成后河道护坡植生率高，渠道抗冲刷能力强，河水水质净化能力强。
附图说明
图1本发明实施例1提供的河道生态改造断面和护坡坡面布置图；
图2本发明实施例2提供的河道生态改造断面和护坡坡面布置图；
图3本发明实施例3提供的河道生态改造断面和护坡坡面布置图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
(1)平整黑臭河道护坡坡面，清除所有岩石、碎泥块、杂生植物、垃圾，边坡坡率1:0.75，边坡为一级，高度为4m。河道淤泥进行疏浚作业，清除淤积底泥并平整渠底。
(2)将建筑垃圾将筛分之后的细集料(粒径≤2.36mm)和固化淤泥通过搅拌机均匀拌合，拌合时间为180秒，拌合均匀后，利用聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠保水剂通过水溶液聚合法进行复合插层改性，复合防渗材料制备完成后，铺设于河道护坡和渠底，厚度为8cm，形成河道的复合防渗层。
(3)选取建筑垃圾粗骨料制备厚度为15cm，边长为15cm的矩形预制多孔植生混凝土块，建筑垃圾粗骨料尺寸一般为26～40mm，单位立方原材料组分含量(体积百分比)为：粗骨料80％，低碱水泥7.8％，粉煤灰6.7％，水5.5％。制作完成后，采取0.2mol/LFeSO4溶液喷洒覆膜养护7d以降低其孔隙碱度，预制块制备完成后放置待用。
(4)将建筑垃圾经破碎筛分后选取其细集料(粒径≤4.75mm)与脱水干化后的河道淤泥通过搅拌机均匀搅拌混合，拌合均匀后对混合料进行软固化，每立方米混合料各组分含量(体积百分比)为：建筑垃圾细集料(粒径≤4.75mm)30份，脱水干化淤泥45份，石灰9.3份，磷石膏4.6份，沸石、蛭石粉4.6份，多功能土质改良剂4.5份。其中，上述组分分别为：建筑垃圾细集料，粒径范围2.5～4.75mm；多功能土质改良剂主要成分为磺化甲醛丙酮缩聚物溶液，木质素磺酸盐，无机螯合剂，表面活性剂。搅拌均匀后放置3～4天，制得绿化种植土。
(5)以建筑垃圾细集料(粒径≤2.36mm)和河道淤泥为主要材料，利用蒸汽养护法再加入适当的激发剂、成孔剂以及改性剂的基础制备免烧陶粒，每立方米混合料各组分含量(体积百分比)：建筑垃圾细集料40％、水泥基材料25％、淤泥16％、粘接剂2％、石膏和生物亲和剂8％、成孔剂3％、水6％。其中，上述组分分别为：水泥为325#普通硅酸盐水泥；淤泥是脱水干化后含水率低于25％河道疏浚淤泥。景观/净水陶粒直径为8mm。
(6)回收并筛选建筑垃圾中的钢筋材料，分类挑选后后制作成边长为15cm的等边U型固定件；将大块建筑垃圾修型后用于河道边坡护脚和边坡平台的砌筑，尺寸大致为高30cm，长60cm，宽40cm。修型后砌块的强度不低于MU30。
(7)在距渠底垂直高度2m的位置利用修型后的建筑垃圾砌块砌筑边坡护脚，宽度为80cm，高度为50cm，如图1所示，在边坡顶端砌筑宽度为3m，高度为1.0m的边坡平台，平台顶面应抹上30mm后M7.5砂浆，确保地表水不浸入坡体。
(8)将矩形预制多孔植生混凝土块摊铺在河道渠底和边坡斜面的复合防渗层之上，以U型固定件在平面上将其固定，并用M7.5砂浆砌牢。
(9)将绿化种植土平铺到河道边坡上，厚度为6cm；河道渠底铺设的绿化种植土每立方添加体积占比为10％的河沙，河沙为干净河沙，粒径范围1～2.5mm，，厚度为8cm。铺设完成后用干式高压喷射工艺将植物种子和肥料喷射到河道护坡面层的绿化种植土上，每平方米面积的河道护坡上，紫穗槐30g、白茅和高羊茅30g、大聚草、再力花90g；每平米施蚯蚓肥15g，活性淤泥15g。
(10)植物种子及肥料喷射完成后，均匀放置景观/净水陶粒于河道护坡上，立即覆盖规格为100g/m2的无纺布。
(11)洒水养护2个月，每天白天洒水3次，每次间隔4小时。两个月后揭掉无纺布，生态化改造工程完成。
实施例2
(1)平整黑臭河道护坡坡面，清除所有岩石、碎泥块、杂生植物、垃圾，边坡坡率1:1.25，边坡为一级结构，垂直高度为3m。对黑臭淤泥进行疏浚作业，清除淤积底泥并平整渠底。
(2)将建筑垃圾将筛分之后的细集料(粒径≤2.36mm)和固化淤泥通过搅拌机均匀拌合，拌合时间为180秒，拌合均匀后，利用聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠保水剂通过水溶液聚合法进行复合插层改性，复合防渗材料制备完成后，铺设于河道护坡和渠底，厚度为8cm，形成河道的复合防渗层。
(3)选取建筑垃圾粗骨料制备厚度为15cm，边长为20cm的正六边形预制多孔植生混凝土块，建筑垃圾粗骨料尺寸范围是30～40mm，单位立方原材料组分含量(体积百分比)为：粗骨料79％，低碱水泥8.8％，粉煤灰6.7％，水5.5％。制作完成后，采取0.2mol/L FeSO4溶液喷洒覆膜养护7d以降低其孔隙碱度，预制块制备完成后放置待用。
(4)将建筑垃圾经破碎筛分后选取其细集料(粒径≤4.75mm)与脱水干化后的河道淤泥通过搅拌机均匀搅拌混合，拌合均匀后对混合料进行软固化，没立方米混合料各组分含量(体积百分比)为：建筑垃圾细集料(粒径≤4.75)34％，脱水干化淤泥45％，石灰9.3％，磷石膏4.6％，沸石、蛭石粉4.6％，多功能土质改良剂2.5％。其中，上述组分分别为：建筑垃圾细集料，粒径范围2.5～4.75mm；多功能土质改良剂主要成分为磺化甲醛丙酮缩聚物溶液，木质素磺酸盐，无机螯合剂，表面活性剂。搅拌均匀后放置3～4天，制得绿化种植土。
(5)以建筑垃圾细集料(粒径≤2.36mm)和河道淤泥为主要材料，利用蒸汽养护法再加入适当的激发剂、成孔剂以及改性剂的基础制备免烧陶粒，每立方米混合料各组分含量(体积百分比)：建筑垃圾细集料40％、水泥基材料25％、淤泥16％、粘接剂2％、复合改性剂8％、成孔剂3％、水6％。其中，上述组分分别为：水泥为325#普通硅酸盐水泥；淤泥是脱水干化后含水率低于25％河道疏浚淤泥。景观/净水陶粒直径为8mm。
(6)回收并筛选建筑垃圾中的钢筋材料，分类挑选后后制作成边长为15cm的等边U型固定件；将大块建筑垃圾修型后用于边坡平台的砌筑，尺寸大致为高30cm，长60cm，宽40cm。修型后砌块的强度不低于MU30。在边坡顶端砌筑宽度为3.0m，高度为1.0m的边坡平台，使用M7.5砂浆砌牢，边坡顶部抹上30mm后的M7.5砂浆，防止水体浸入护坡。
(7)将六边形预制多孔植生混凝土块摊铺在河道渠底和边坡斜面的复合防渗层之上，以U型固定件在平面上将其固定，再用M7.5砂浆砌牢，示意图如图2所示。
(9)将绿化种植土平铺到河道边坡上，厚度为6cm；河道渠底铺设的绿化种植土每立方添加体积占比为10％的河沙，河沙为干净河沙，粒径范围1～2.5mm，，厚度为8cm。铺设完成后用干式高压喷射工艺将植物种子和肥料喷射到面层的绿化种植土上，每平方米面积的护坡，紫穗槐30g，白茅和高羊茅30g，大聚草、香根草、再力花90g，每平米施蚯蚓肥15g，活性淤泥15g。河道渠底每平米播撒金鱼藻30g，马来眼子菜30g，河道通水后每平米河道水面在播撒30g浮萍种子。
(9)植物种子及肥料喷射完成后，均匀放置景观/净水陶粒于河道护坡上，并覆盖规格为100g/m2的无纺布。
(10)洒水养护2个月，每天白天洒水3次，每次间隔4小时。两个月后揭掉无纺布，生态化改造工程完成。
实施例3
(1)平整黑臭河道护坡坡面，清除所有岩石、碎泥块、杂生植物、垃圾，并沿坡修筑阶梯状基础，边坡坡率1:1.25，垂直高度为3m。河道淤泥进行疏浚作业，清除淤积底泥并平整渠底。边坡排水沟施工，开挖宽度20cm，深度为20cm的矩形沟槽。
(2)将建筑垃圾将筛分之后的细集料(粒径≤2.36mm)和固化淤泥通过搅拌机均匀拌合，拌合时间为180秒，拌合均匀后，利用聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠保水剂通过水溶液聚合法进行复合插层改性，复合防渗材料制备完成后，铺设于河道护坡和渠底的基础之上，厚度为8cm，形成河道的复合防渗层。
(3)选取建筑垃圾粗骨料制备厚度为30cm，长边60cm，短边40cm的矩形形预制多孔植生混凝土块，建筑垃圾粗骨料尺寸范围是30～40mm，单位立方原材料组分含量(体积百分比)为：粗骨料79％，425#水泥8.8％，粉煤灰6.7％，水5.5％。制作完成后，采取0.3mol/LFeSO4溶液喷洒覆膜养护7d以降低其孔隙碱度，预制块制备完成后放置待用。
(4)将建筑垃圾经破碎筛分后选取其细集料(粒径≤4.75mm)与脱水干化后的河道淤泥通过搅拌机均匀搅拌混合，拌合均匀后对混合料进行软固化，没立方米混合料各组分含量(体积百分比)为：建筑垃圾细集料(粒径≤4.75)34％，脱水干化淤泥45％，石灰9.3％，磷石膏4.6％，沸石、蛭石粉4.6％，多功能土质改良剂2.5％。其中，上述组分分别为：建筑垃圾细集料，粒径范围2.5～4.75mm；多功能土质改良剂主要成分为磺化甲醛丙酮缩聚物溶液，木质素磺酸盐，无机螯合剂，表面活性剂。搅拌均匀后放置3～4天，，制得绿化种植土，堆置待用。
(5)以建筑垃圾细集料(粒径≤2.36mm)和河道淤泥为主要材料，利用蒸汽养护法再加入适当的激发剂、成孔剂以及改性剂的基础制备免烧陶粒，每立方米混合料各组分含量(体积百分比)：建筑垃圾细集料40％、水泥基材料25％、淤泥16％、粘接剂2％、复合改性剂8％、成孔剂3％、水6％。其中，上述组分分别为：水泥为325#普通硅酸盐水泥；淤泥是脱水干化后含水率低于25％河道疏浚淤泥。景观/净水陶粒直径为8mm。
(6)回收并筛选建筑垃圾中的钢筋材料，分类挑选后后制作成边长为15cm的等边U型固定件；建筑垃圾修型后尺寸大致为高30cm，长60cm，宽40cm。强度不低于MU30。在边坡顶端砌筑宽度为3.0m，高度为1.0m的边坡平台，使用M7.5砂浆砌牢，边坡顶部抹上30mm后的M7.5砂浆，防止水体浸入护坡。
(7)将矩形预制多孔植生混凝土块沿着步骤(1)修筑的阶梯状基础依次砌筑，平面上使用U型固定件将相邻预制块固定，再使用M7.5砂浆砌牢，如图3所示。
(8)将绿化种植土、植物种子、肥料利用干式高压喷射工艺喷射到河道护坡的预制多孔植生混凝土和渠底的复合防渗层上，厚度为10cm。混合料每立方米有植物种子及肥料组分如下：紫穗槐30g，白茅和高羊茅30g，大聚草、香根草、再力花90g，每平米施蚯蚓肥15g，活性淤泥15g。其中，喷射到河道渠底的混合料每立方添加体积占比为10％的河沙，河沙为干净河沙，粒径范围1～2.5mm。渠底喷射的混合料每立方有金鱼藻30g，马来眼子菜30g，河道通水后每平米河道水面在播撒30g浮萍种子。
(9)植物种子及肥料喷射完成后，在护坡和渠底均匀播撒景观/净水，并覆盖规格为100g/m2的无纺布。
(10)洒水养护2个月，每天白天洒水3次，每次间隔4小时。两个月后揭掉无纺布，生态化改造工程完成。
黑臭河道生态化改造完成三个月后，现场实测各种河道水质指标参数如表1所示，由实测的参数可知，经过生态化改造，河水水质主要指标符合《地表水环境质量标准》GB3838-2002中的Ⅴ类水标准，达到了消除劣五类，提升人居环境质量的目的。表1 黑臭河道生态化改造后水质情况(单位：mg/L)
Figure BDA0002453449820000081

Claims (10)

1.一种利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将筛分之后粒径≤2.36mm的建筑垃圾细集料和固化淤泥联合制作复合防渗材料，铺设于河道护坡和渠底表面，形成复合防渗层；
(2)以粒径为26～40mm的建筑垃圾粗骨料制作预制多孔植生混凝土块，降碱处理后摊铺到步骤(1)形成的复合防渗层上，形成植生混凝土块层；
(3)将粒径≤4.75mm的建筑垃圾细集料和河道淤泥软固化后联合制作绿化种植土，平铺到步骤(2)所述预制多孔植生混凝土块上，形成种植基材；
(4)将粒径≤2.36mm的建筑垃圾细集料和河道淤泥拌合均匀，并添加改性材料，利用蒸汽养护法制备免烧景观/净水陶粒，然后将其均匀分布至步骤(3)形成的种植基材上；
(5)筛选大块建筑垃圾作为砌块材料，砌筑到河道顶端，形成边坡平台。
2.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，其特征在于，步骤(1)所述复合防渗层的平均厚度6～8cm，抗渗系数＜1×10-7cm/s。
3.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，其特征在于，步骤(2)所述预制多孔植生混凝土块的骨胶比6.0～7.5:1，抗压强度为2～15Mpa，孔隙率＞25％，孔隙内环境pH≤9.0；混凝土块的形状为矩形或正六边形，厚度为15～30cm，边长为15～60cm，摊铺后表面整体呈平面结构或者阶梯状结构。
4.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，其特征在于，步骤(2)所述预制多孔植生混凝土块制作时，采用的胶结材料选自低碱水泥、普通无收缩高强灌浆或M7.5砌筑砂浆；降碱处理方式为0.2～0.3mol/L FeSO4溶液喷洒覆膜养护。
5.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，其特征在于，步骤(2)中所述预制多孔植生混凝土块摊铺时，采用建筑垃圾回收钢材制作固定件，将相邻预制多孔植生混凝土块固定连接。
6.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，其特征在于，步骤(3)所述的软固化，是将如下重量份的原料混合：建筑垃圾细集料25～30份，脱水干化淤泥30～45份，石灰5～10份，磷石膏2～5份，沸石、蛭石粉2～5份，多功能土质改良剂2～5份，搅拌均匀后放置3～4天。
7.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，其特征在于，所述(3)所述绿化种植土的平均厚度为8～10cm；所述渠底部位铺设绿化种植土前，每立方绿化种植土添加体积占比为8-12％的河沙，然后再平铺至多孔植生混凝土块上。
8.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，其特征在于，步骤(4)所述的免烧景观/净水陶粒，粒径为3～8mm，堆积密度510～600kg/m3，筒压强度＞2.0Mpa，孔隙率＞40％。
9.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，其特征在于，步骤(4)在分布所述陶粒之前，先将植物种子以及肥料利用高压设备喷射填充至多孔植生混凝土层中，然后再放置陶粒。
10.根据权利要求1所述的利用建筑垃圾回收料和淤泥的黑臭河道生态化改造方法，其特征在于，所述河道护坡上靠近渠底的位置砌筑大块建筑垃圾作为砌块材料的边坡护脚，将植生混凝土块层分隔为两部分。
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