一种具有净化功能的自净砖及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有净化功能的自净砖及其制备方法和应用，所述自净砖由包括如下重量份原料制得：胶凝材料10～20份、炉渣60～80份、碱性透水砼专用粘结剂0.15～0.25份、碱激发剂0.15～0.25份、粉煤灰0.15～0.25份、沸石粉10～20份、增强剂1.5～2.5份、铝污泥50～70份、净化剂1.5～2.5份和水10～20份；本发明专利技术自净砖具有超强吸附性能，能够吸附污水中的磷、氨氮、有机物质以及重金属离子等污染物，对水质起到净化作用，具体达到了对总氮16.6％的去除率以及对总磷25.3％的去除率。除率以及对总磷25.3％的去除率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有净化功能的自净砖及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及污水处理
，具体涉及一种具有净化功能的自净砖及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前普通混凝土自净砖技术有利于保护地表径流水土不被流失，但不利于农田沟渠内水体与护坡的能量交流，无法通过护坡进行相应的水质净化作用，从而导致水体自净能力下降；此外，制备传统混凝土自净砖等建筑材料通常需要水泥掺比不低于20％，而水泥的生产是一种高能耗、高碳排放的过程，对环境造成了重大影响，故对水泥替代材料的摸索尝试迫在眉睫。
[0003]农田标准化建设所使用的生态渠道净化技术是一种污染物原位拦截技术，主要分为两类，一类是生态分级拦截阻控，这种方式是在现有的农田排水沟渠中种植漂浮植物或布设一些净化装置，如生物净化箱等，利用水流通过净化装置时发生的物理化学反应来截留和降低污染物浓度。但由于布设路线长且分散，维护较为困难，有时会由于维护不及时而造成植物腐败后将污染物重新释放到水体中，造成二次污染。另一类方法是在农田排水沟渠中设置集中的生态净化池，这种方式维护较为简单方便，易于实施。但在实施时发现，净化池的容积直接决定了净化效果，占用大量耕地来建设大容量净化池是不合适的。
[0004]农业生产过程中，因氮、磷化肥施用量大，造成农田尾水氮磷含量高。经农田灌溉和降雨径流的侵蚀，氮、磷等污染物给后续受纳水体带来富营养化隐患。农业废水处理运行费用预算有限、布置灵活维护方便等的污水处理技术是一个很大的瓶颈。因此，现有技术在运行的过程中存在将给后续受纳水体带来富营养化隐患的缺陷。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种具有净化功能的自净砖及其制备方法和应用，本专利技术自净砖能够通过过滤、吸附、生物膜三重方式进行污水的净化，进而高效去除污水中总氮、总磷以及有机物，实现污水的高效、快速净化处理。
[0007]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008]本专利技术第一方面提供一种具有净化功能的自净砖，所述具有净化功能的自净砖由包括如下重量份原料制得：
[0009]胶凝材料10～20份、炉渣60～80份、碱性透水砼专用粘结剂0.15～0.25份、碱激发剂0.15～0.25份、粉煤灰0.15～0.25份、沸石粉10～20份、增强剂1.5～2.5份、铝污泥50～70份、净化剂1.5～2.5份和水10～20份。
[0010]在本专利技术中，自来水厂铝污泥既是污染物，又是资源。铝污泥中含有不定形铝的化合物并具有较为发达的微孔结构和较大的比表面积，这使得铝污泥吸附速率较大、吸附点位较多、对水中的磷和其他阴离子有很强的亲和吸附能力。
[0011]炉渣是生活垃圾焚烧处理、发电厂等所排出的废渣，其具有较为发达的微孔结构，孔隙率大；较大的比表面积能够给微生物的生长提供良好的空间；其表面富含多种官能团，使得其吸附速率较大、吸附点位较多、很强的亲和吸附能力，吸附容量达107.53mg/g，能够有效吸附重金属及有机污染物。炉渣中含有大量的铝硅酸盐，在除磷方面有着显著的优势，主要通过化学转化和物理吸附两种方法，其粒径越小，除磷效果越好，一方面是由于小粒径的炉渣具有更大的比表面积，使得颗粒中的无机矿物质的吸附活性中心增多，对磷的表面吸附作用增强；另一方面是小粒径的炉渣中含的重金属比例较多，同时浸出也会增多，而这些重金属可以与废水中的磷酸盐产生反应生成沉淀析出，从而去除废水中的磷元素。
[0012]本专利技术自净砖制备原料中炉渣、铝污泥、胶凝材料和粉煤灰协同营造了一个中性的水化环境，生成水化硅酸钙等凝胶物质，进而形成孔隙率更高的结构。当水被水化所利用和其他原因所蒸发,在内部水泥水化物中就留下孔隙,即孔隙是存在于水泥水化粒子之间的水分蒸发后残留的空间。这一部分属于毛细孔,呈分布联通的网状,能发生毛细作用,孔径在16～2.5nm之间变化；另一部分为与水发生化学物理作用，要生成50％左右C
‑
S
‑
H，通称凝胶体。大量的微毛细孔，电镜无法分辨，孔径约在2.5～0.5nm，甚至于小于0.5nm，C
‑
S
‑
H体积中1/4为孔隙。而C
‑
S
‑
H又是决定混凝土(水泥石)性质的决定因素,这个孔隙率为T
·
C
·
Powers公式计算所得。
[0013]本专利技术上述自净砖将废弃物铝污泥、炉渣以及粉煤灰制成自净砖，实现了废弃资源的利用，同时利用具有高比表面积、高挂膜性能、含有碳源、具有强吸附性能的炉渣和具有高比表面积、具有对磷强吸附性能的铝污泥为主要材料制备的自净自净砖，能够给微生物的生长提供良好的空间，并能够有效吸附磷、重金属及有机污染物。本专利技术自净砖在无动力、无管理维护便捷的前提下，通过表面定植的微生物以及具有的超强吸附性能，达到对水质的净化作用，具体达到了对总氮16.6％的去除率，对总磷25.3％的去除率，使排水口水质达到准五类水标准，解决河道二次污染难题。
[0014]优选地，所述碱性透水砼专用粘结剂选自氯化钠、石英、氧化铁、白云石、硅酸三钙、氧化镁和氧化铝中的至少一种；
[0015]所述胶凝材料为硅铝基胶凝材料和/或水泥。
[0016]优选地，所述增强剂选自羟丙基甲纤维素、水镁石纤维、羟丙基淀粉醚和水合硅酸镁中的至少一种。
[0017]优选地，净化剂为介孔复合分子筛。通过净化剂的添加能够提高吸附性能，进而能够更好的净化水质。
[0018]优选地，所述原料还包括复合微生物菌剂2～3份，每份所述复合微生物菌剂包括脱氮菌1～3份、除磷菌3～5份和KS50复合微生物菌剂15～20份。
[0019]本专利技术中对脱氮菌和除磷菌中的种类不作严格限制，本领域技术人员可以采用本领域常规用于水处理的脱氮菌和除磷菌；例如可以为反硝化细菌；除磷菌可以为SCA
‑
P除磷菌。
[0020]优选地，所述炉渣的孔隙率为50％～60％；
[0021]所述污泥含水率为75％～80％。
[0022]本专利技术第二方面提供一种上述具有净化功能的自净砖的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0023](a)将铝污泥、碱激发剂和净化剂进行混合并搅拌均匀，得到混合物1；
[0024](b)再向混合物1中添加炉渣、胶凝材料、增强剂和粉煤灰进行搅拌均匀，得到混合物2；
[0025](c)向混合物2中加入沸石粉、碱性透水砼专用粘结剂和水并搅拌均匀，得到混合浆料；
[0026](d)将混合浆料进行挤压成型、养护，即得所述具有净化功能的自净砖。
[0027]优选地，所述制备方法还包括复合微生物菌剂的添加步骤，所述复合微生物菌剂的添加步骤包括：将复合微生物菌剂配制成复合微生物溶液，待步骤(d)中养护结束后在表面喷洒复合微生物溶液；或将复合微生物菌剂先与步骤(c)中的水混合后再加入混合物2中。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有净化功能的自净砖，其特征在于，由包括如下重量份原料制得：胶凝材料10～20份、炉渣60～80份、碱性透水砼专用粘结剂0.15～0.25份、碱激发剂0.15～0.25份、粉煤灰0.15～0.25份、沸石粉10～20份、增强剂1.5～2.5份、铝污泥50～70份、净化剂1.5～2.5份和水10～20份。2.根据权利要求1所述的具有净化功能的自净砖，其特征在于，所述碱性透水砼专用粘结剂选自氯化钠、石英、氧化铁、白云石、硅酸三钙、氧化镁和氧化铝中的至少一种。3.根据权利要求1所述的具有净化功能的自净砖，其特征在于，所述增强剂选自羟丙基甲纤维素、水镁石纤维、羟丙基淀粉醚和水合硅酸镁中的至少一种。4.根据权利要求1所述的具有净化功能的自净砖，其特征在于，所述胶凝材料为硅铝基胶凝材料和/或水泥。5.根据权利要求1所述的具有净化功能的自净砖，其特征在于，所述原料还包括复合微生物菌剂2～3份，每份所述复合微生物菌剂包括脱氮菌1～3份、除磷菌3～5份和KS50复合微生物菌剂15～20份。6.根据权利要求1或2所述的具有净化功能的自净砖，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜健，黄志涛，
申请(专利权)人：常熟市江华新型建筑材料有限公司，
类型：发明
国别省市：