一种由河道淤泥制备生态砌块的装置的制作方法

本公开涉及生态砌砖技术，具体地，涉及一种由河道淤泥制备生态砌块的装置。

背景技术：

河道淤泥是城市河流综合整治过程中产生的固体废弃物之一，我国城市河流众多，随着国家河长制的推行，一河一策制度的实施，河道清淤疏浚必然会产生大量淤泥。当今城市淤泥处置极为困难，目前城市河道淤泥大多采取填埋的简易处理方法，占用填埋场空间且存在二次污染的隐患。如何有效地处置和资源化利用河道淤泥，对解决河道淤泥出路，建设资源节约、环境友好的美丽中国具有重要意义。

国内外对淤泥资源化利用展开了大量研究和应用，主要可以分为：土地利用、建筑和填方材料、生产陶粒等。在建材方面，主要用途有制生态砖和生态砌块、路基回填土方等。目前城市的建设工程中需要大量的再生产品，且是国家鼓励使用的，包括建筑工程、市政工程、水务工程和景观工程需要大量的生态砌块。现有的发明专利和研究文献提出了利用河道淤泥生产烧结砖、复合固化材料、免烧砖，如专利号CN101475397A，CN103086666A等，但是仍存在一些不足，一是砖坯原料中固体废弃物的添加量比较低，不能实现大量处置废弃物；二是淤泥砖块性能欠佳，适用范围受到限制；三是产品尚缺乏环境安全性评价，公众对其接受度不高。现有的河道淤泥制备得到的生态砌砖中往往因为存在重金属等有毒物质而无法安全使用，如何降低河道淤泥生态砌砖中有毒物质的含量是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种由河道淤泥制备生态砌块的装置，本公开的装置生产的生态砌块中重金属离子被有效钝化，环保性能被显著提高，生态砌块的抗压性能好。

第一方面，本公开提供一种由河道淤泥制备生态砌块的方法，该方法包括如下步骤：S1、将原始河道淤泥清除垃圾并分离出砂石，得到预处理后的河道淤泥；向所述预处理后的河道淤泥中加入辅助剂进行钝化调理，得到钝化后的河道淤泥；所述辅助剂包括氧化钙、铁盐、聚丙烯酰胺和膨润土；S2、将所述钝化后的河道淤泥脱水，得到淤泥泥饼；将所述淤泥泥饼破碎为粒径不超过1mm的分散底泥；S3、将所述分散底泥与水泥、粗骨料和细骨料混合并压制成型后静置，得到生态砌块。

可选地，相对于每吨河道淤泥干泥重量，氧化钙的用量为50-80kg、铁盐的用量为40-60kg、聚丙烯酰胺的用量为0.4-1.0kg以及膨润土的用量为30-70kg。

可选地，步骤S1中所述铁盐包括氯化铁和/或硫酸亚铁。

可选地，所述原始河道淤泥中含有如下重量占比的组分：SiO245-60％，Al2O320-30％，Fe2O33-5％，CaO、MgO、Na2O和K2O1-8％，以及有机质5-15％。

可选地，所述生态砌块中的所述组分的重量占比为：分散底泥15-25％、水泥15-20％、粗骨料40-50％和细骨料20-30％。

第二方面，本公开提供根据上述方法制备得到的生态砌块。

第三方面，本公开提供一种由河道淤泥制备生态砌块的装置，该装置包括绞吸式挖泥船、砂石分离机、淤泥浓缩机、淤泥脱水机、淤泥破碎机和砖压机，所述绞吸式挖泥船与所述砂石分离机通过第一污泥泵相连接，所述第一污泥泵用于将所述绞吸式挖泥船清淤后的淤泥输送至所述砂石分离机；所述砂石分离机与所述淤泥浓缩机通过第二污泥泵相连接，所述第二污泥泵用于将经所述砂石分离机分离大粒径砂石后的淤泥输送至所述淤泥浓缩机；所述淤泥浓缩机上还连接有用于向所述淤泥浓缩机投入辅助剂的辅助剂投料器，所述淤泥浓缩机与所述淤泥脱水机通过第三污泥泵相连接，所述第三污泥泵用于将经所述淤泥浓缩机浓缩后的淤泥输送至所述淤泥脱水机脱水得到泥饼；所述淤泥脱水机与所述淤泥破碎机通过第一传送带相连接，所述第一传送带用于将所述淤泥脱水机得到的泥饼输送至淤泥破碎机进行破碎；所述淤泥破碎机与所述砖压机通过第二传送带相连接，所述第二传送带用于将所述淤泥破碎机得到的分散底泥输送至所述砖压机压制成型。

可选地，所述装置还包括破碎机，所述破碎机与所述砂石分离机通过第三传送带相连接，所述第三传送带用于将所述砂石分离机从淤泥中分离出的大粒径砂石输送至所述破碎机进行破碎。

可选地，所述装置还包括尾水净化机，所述尾水净化机与所述淤泥脱水机通过第四污泥泵相连接，所述第四污泥泵用于将所述淤泥脱水机脱水得到的尾水进行净化。

可选地，所述装置还包括辅助剂存储罐，所述辅助剂投料器与所述辅助剂存储罐间具有物料连接。

可选地，所述砂石分离机、所述淤泥浓缩机、所述淤泥脱水机和所述淤泥破碎机位于可移动平台上。

可选地，所述装置还包括用于放置所述砖压机中压制成型的生态砌块的静置养护区。

可选地，所述静置养护区中设置有用于喷施水和/或水蒸气的喷头。

可选地，所述尾水净化机的出口与所述喷头流体连通。

本公开能将河道淤泥有效利用，制备生态砌块的方法能够有效地钝化重金属离子，通过本公开的装置制备的生态砌块环保性更好，制备过程免烧，生态砌块的抗压性能优良。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开的由河道淤泥制备生态砌块的装置的一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1绞吸式挖泥船 2砂石分离机 3淤泥浓缩机

4淤泥脱水机 5淤泥破碎机 6砖压机

7破碎机 8辅助剂存储罐 9尾水净化机

10辅助剂投料器 11第一污泥泵 12第二污泥泵

13第三污泥泵 14第一传送带 15第二传送带

16第四污泥泵 17第三传送带

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

第一方面，本公开提供一种由河道淤泥制备生态砌块的方法，该方法包括如下步骤：S1、可以将原始河道淤泥清除垃圾并分离出砂石，得到预处理后的河道淤泥；可以向所述预处理后的河道淤泥中加入辅助剂进行钝化调理，得到钝化后的河道淤泥；所述辅助剂可以包括氧化钙、铁盐、聚丙烯酰胺和膨润土；S2、可以将所述钝化后的河道淤泥脱水，得到淤泥泥饼，所述淤泥泥饼的含水率可以为25-50重量％；可以将所述淤泥泥饼破碎为粒径不超过1mm的分散底泥；S3、可以将所述分散底泥与水泥、粗骨料和细骨料混合并压制成型后静置，得到生态砌块，所述水泥可以为32.5级普通硅酸盐水泥，所述粗骨料可以由建筑废弃物破碎而得，所述粗骨料的颗粒粒径可以大于4.75mm且小于10mm，所述细骨料可以由建筑废弃物破碎而得，以及可以来自河道淤泥中分离出的砂子，所述细骨料的颗粒粒径可以不大于4.75mm。

步骤S1中，原始河道淤泥中的粒径在2mm以下的物质可以依次进行后续的步骤制备淤泥泥饼，粒径为2-3mm的主要为分离出的砂子，可以作为后续的细骨料使用，粒径在3mm以上的可以作为垃圾被清除；步骤S1得到的钝化后的河道淤泥可以为含水率90重量％以上的泥浆。步骤S2中从河道淤泥中脱水得到的水可以经过水质净化得到清水，该清水可以作为生态砌块养护用水，还可以通过管道输送作为清淤冲挖用水循环使用。步骤S3中的静置可以使生态砌块得到养护，所述静置可以为自然养护的过程，自然养护的时间可以为7-28天，在静置的自然养护过程中，可以优选地对成型后的生态砌块喷施水蒸气然后继续静置，经过多次实验发现，伴随着自然养护过程时间的延长，所述生态砌块的抗压强度会逐渐提高，抗压强度提高到峰值后不再随着养护时间的延长而提高。

原始河道淤泥中往往存在许多有害的重金属离子，已有的河道淤泥制备的生态砌砖在使用过程中，会有许多的重金属离子被浸出，因此，本公开的方法分两次对原始河道淤泥中的重金属离子进行了钝化：第一次钝化，步骤S1中通过向预处理后的河道淤泥中加入辅助剂对河道淤泥进行了钝化，辅助剂中的聚丙烯酰胺和膨润土能够有效地对河道淤泥中的重金属离子进行钝化，使制备得到的生态砌块在后续使用的过程中，能够被浸出的重金属离子的浓度显著降低；第二次钝化，步骤S3中通过水泥对分散底泥中的重金属离子进行了进一步的钝化稳定化，经过静置养护使得生态砌块中的重金属离子进一步被固封。通过本公开的方法制备得到的生态砌块的各项性能指标能够达到GB28635-2012、GB/T8239-2014标准，并且本公开的生态砌块浸出液按照《危险废物鉴别标准浸出液毒性鉴别》(GB5085.3-2007)进行检测时，生态砌块浸出液重金属离子浓度能够达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类水限值要求，即本公开的方法制备得到的生态砌块的环保安全性显著高于已有的淤泥砌砖。

根据本公开，相对于每吨河道淤泥干泥重量，氧化钙的用量可以为50-80kg、铁盐的用量可以为40-60kg、聚丙烯酰胺的用量可以为0.4-1.0kg以及膨润土的用量可以为30-70kg。在本公开的方法中，所述铁盐可以为脱水剂，氧化钙可以为调理剂，聚丙烯酰胺(PAM)和膨润土可以为钝化剂。

根据本公开，步骤S1中所述铁盐可以包括氯化铁和/或硫酸亚铁。

根据本公开，所述原始河道淤泥中可以含有如下重量占比的组分：SiO245-60％，Al2O320-30％，Fe2O33-5％，CaO、MgO、Na2O和K2O1-8％，以及有机质5-15％。

根据本公开，所述生态砌块中的所述组分的重量占比可以为：分散底泥15-25％、水泥15-20％、粗骨料40-50％和细骨料20-30％，优选地，所述生态砌块中的所述组分的重量占比可以为：分散底泥17％、水泥15.9％、粗骨料40.9％和细骨料26.2％，在该优选的配比下得到的生态砌块有更好的性能参数。

本公开的方法可以充分利用河道淤泥、建筑废弃物，替代了天然砂石，节约了宝贵的自然资源，既避免开采自然砂石带来的环境污染问题，又解决了城市淤泥处置的出路问题，同时也利用了建筑废弃物，将建筑废弃物资源化，创造了经济价值并获得良好的环境效益，对建设美丽中国意义重大。与现有的淤泥烧结砖技术相比，本公开制备生态砌块的过程免烧，但得到的生态砌块强度高，各项指标均能满足国标要求，并且通过巧妙的钝化过程使得到的生态砌块浸出液的环保安全性显著被提高，因此，在不产生二次污染的前提下，本公开的生态砌块能够有更广泛的应用范围。

第二方面，本公开提供根据上述方法制备得到的生态砌块。本公开的生态砌块强度高、环境浸出安全，可以做为海绵城市、市政工程、景观工程和水务工程建设中的用砖材料或透水砖使用，也可以作为绿道砖、人行道砖、广场砖、停车场砖、堤防护坡、路基防护和水土保持用砖等。

第三方面，本公开提供一种由河道淤泥制备生态砌块的装置，该装置可以包括绞吸式挖泥船1、砂石分离机2、淤泥浓缩机3、淤泥脱水机4、淤泥破碎机5和砖压机6，所述绞吸式挖泥船1与所述砂石分离机2可以通过第一污泥泵11相连接，所述第一污泥泵11可以用于将所述绞吸式挖泥船1清淤后的淤泥输送至所述砂石分离机2；所述砂石分离机2与所述淤泥浓缩机3可以通过第二污泥泵12相连接，所述第二污泥泵12可以用于将经所述砂石分离机2分离大粒径砂石后的淤泥输送至所述淤泥浓缩机3；所述淤泥浓缩机3上还可以连接有用于向所述淤泥浓缩机3投入辅助剂的辅助剂投料器10，所述淤泥浓缩机3与所述淤泥脱水机4可以通过第三污泥泵13相连接，所述第三污泥泵13可以用于将经所述淤泥浓缩机3浓缩后的淤泥输送至所述淤泥脱水机4脱水得到泥饼；所述淤泥脱水机4与所述淤泥破碎机5可以通过第一传送带14相连接，所述第一传送带14可以用于将所述淤泥脱水机4得到的泥饼输送至淤泥破碎机5进行破碎；所述淤泥破碎机5与所述砖压机6可以通过第二传送带15相连接，所述第二传送带15可以用于将所述淤泥破碎机5得到的分散底泥输送至所述砖压机6压制成型。所述砖压机6通过更换不同的机口模型，可以生产不同规格类型的生态砌块。

通过绞吸式挖泥船可以清淤并抽取河道淤泥，绞吸式挖泥船抽取的河道淤泥可经第一污泥泵泵送至砂石分离机，砂石分离机可以将河道淤泥中的粒径在2mm以上的物质进行分离，其中粒径为2-3mm的主要为分离出的砂子，可以作为后续的细骨料使用，粒径在3mm以上的可以作为垃圾被清除，得到预处理后的河道淤泥；预处理后的河道淤泥可以经第二污泥泵泵送至淤泥浓缩机，同时可以通过辅助剂投料器向淤泥浓缩机中的淤泥投放辅助剂对淤泥进行钝化调理，得到钝化和浓缩后的河道淤泥；钝化和浓缩后的河道淤泥可以经第三污泥泵泵送至淤泥脱水机进行脱水，得到泥饼；泥饼可以经淤泥破碎机进行破碎得到粒径小于1mm的分散底泥，分散底泥与水泥、粗骨料和细骨料混合均匀后可以输送至砖压机压制成型，静置养护后可得到生态砌块。

根据本公开，所述装置还可以包括破碎机7，所述破碎机7与所述砂石分离机2可以通过第三传送带17相连接，所述第三传送带17可以用于将所述砂石分离机2从淤泥中分离出的大粒径砂石输送至所述破碎机7进行破碎。破碎后的小粒径砂石可以作为粗骨料或细骨料使用，进而可以对淤泥中的大粒径砂石进行废物利用。

根据本公开，所述装置还可以包括尾水净化机9，所述尾水净化机9与所述淤泥脱水机4可以通过第四污泥泵16相连接，所述第四污泥泵16可以用于将所述淤泥脱水机4脱水得到的尾水进行净化。尾水经过净化后可以再次被使用，比如可以用于生态砌块的静置养护过程，可以以水蒸气(水雾)状态喷施于生态砌块上以提高砌块抗压强度。

根据本公开，所述装置还可以包括辅助剂存储罐8，所述辅助剂投料器10与所述辅助剂存储罐8间可以具有物料连接。辅助剂存储罐中存储的辅助剂可以首先被输送至辅助剂投料器，辅助剂投料器进而可以将辅助剂投放至淤泥浓缩机的淤泥中对淤泥中的重金属离子进行钝化，进而可以使通过本公开的河道淤泥制备生态砌块的装置制备得到的生态砌块可以更加环保地被应用，具体地，本公开的装置生产的生态砌块的各项性能指标能够达到GB28635-2012、GB/T8239-2014标准，并且本公开的生态砌块浸出液按照《危险废物鉴别标准浸出液毒性鉴别》(GB5085.3-2007)进行检测时，生态砌块浸出液重金属离子浓度能够达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类水限值要求。

根据本公开，所述砂石分离机2、所述淤泥浓缩机3、所述淤泥脱水机4和所述淤泥破碎机5可以位于可移动平台上。进而根据需要可以实时变换可移动平台的位置，进而可以更加方便地操作所述砂石分离机2、所述淤泥浓缩机3、所述淤泥脱水机4和所述淤泥破碎机5，能提高工作效率。

根据本公开，所述装置还可以包括用于放置所述砖压机6中压制成型的生态砌块的静置养护区。砖压机中压制成型的生态砌块需要放置于静置养护区进行自然养护，经过自然养护后的生态砌块的抗压性能可以得到提升。

根据本公开，所述静置养护区中可以设置有用于喷施水和/或水蒸气的喷头。在养护的过程中，可以适量地对养护中的生态砌块喷施水和/或水蒸气，待生态砌块干燥后再次喷施，依次重复，经过这样的养护过程可以进一步提高生态砌块的抗压性能。

根据本公开，所述尾水净化机9的出口与所述喷头可以流体连通。进而可以将净化后的尾水再次应用于生态砌块的养护过程。

以下通过实施例进一步详细说明本公开，以下实施例仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

实施例1

将广东省深圳市某河河道淤泥经过绞吸式挖泥船清淤并得到清淤后的河道淤泥，将清淤后的河道淤泥经第一污泥泵泵送至砂石分离机，砂石分离机将清淤后的河道淤泥中的粒径在2mm以上的物质分离出来，其中粒径在3mm以上的作为垃圾并清除走，粒径在2-3mm的为砂子，砂子可以作为细骨料使用，清除垃圾并分离出砂石后得到预处理后的河道淤泥；预处理后的河道淤泥经第二污泥泵泵送至淤泥浓缩机，通过辅助剂投料器向淤泥浓缩机中的预处理后的河道淤泥中投入辅助剂进行钝化调理并浓缩，得到钝化后的河道淤泥，相对于每吨河道淤泥干泥重量，投入氧化钙50kg、氯化铁50kg、聚丙烯酰胺0.5kg以及膨润土35kg；钝化后的河道淤泥经第三污泥泵泵送至淤泥脱水机进行脱水，得到含水率为40重量％的泥饼；将泥饼破碎为粒径小于1mm的分散底泥，将170Kg分散底泥与159Kg水泥、409Kg粗骨料和262Kg细骨料混合均匀后通过砖压机压制成200×50×50mm，并在在室温静置7天进行养护，在养护过程中喷施水蒸气后继续静置，得到透水生态砌块，为普通实心砌块，砌块强度46.3MPa。

实施例2

将广东省深圳市某河的河道淤泥经过绞吸式挖泥船清淤得到清淤后的河道淤泥，将清淤后的河道淤泥经第一污泥泵泵送至砂石分离机，砂石分离机将清淤后的河道淤泥中的粒径在2mm以上的物质分离出来，其中粒径在3mm以上的作为垃圾并清除走，粒径在2-3mm的为砂子，砂子可以作为细骨料使用，清除垃圾并分离出砂石后得到预处理后的河道淤泥；预处理后的河道淤泥经第二污泥泵泵送至淤泥浓缩机，通过辅助剂投料器向淤泥浓缩机中的预处理后的河道淤泥中投入辅助剂进行钝化调理并浓缩，得到钝化后的河道淤泥，相对于每吨河道淤泥干泥重量，投入氧化钙55kg、硫酸亚铁60kg、聚丙烯酰胺0.6kg以及膨润土40kg；钝化后的河道淤泥经第三污泥泵泵送至淤泥脱水机进行脱水，得到含水率为45重量％的泥饼；将泥饼破碎为粒径小于1mm的分散底泥，将154Kg分散底泥与159Kg水泥、409Kg粗骨料和278Kg细骨料混合均匀后通过砖压机压制成300×300×60mm，并在在室温静置28天进行养护，在养护过程中多次喷施水蒸气后继续静置，得到透水生态砌块，为普通实心砌块，砌块强度57.6MPa。

实施例3

将广东省深圳市某河的河道淤泥经过绞吸式挖泥船清淤得到清淤后的河道淤泥，将清淤后的河道淤泥经第一污泥泵泵送至砂石分离机，砂石分离机将清淤后的河道淤泥中的粒径在2mm以上的物质分离出来，其中粒径在3mm以上的作为垃圾并清除走，粒径在2-3mm的为砂子，砂子可以作为细骨料使用，清除垃圾并分离出砂石后得到预处理后的河道淤泥；预处理后的河道淤泥经第二污泥泵泵送至淤泥浓缩机，通过辅助剂投料器向淤泥浓缩机中的预处理后的河道淤泥中投入辅助剂进行钝化调理并浓缩，得到钝化后的河道淤泥，相对于每吨河道淤泥干泥重量，投入氧化钙60kg、氯化铁50kg、聚丙烯酰胺1.0kg以及膨润土40kg；钝化后的河道淤泥经第三污泥泵泵送至淤泥脱水机进行脱水，得到含水率为40重量％的泥饼；将泥饼破碎为粒径小于1mm的分散底泥，将170Kg分散底泥与159Kg水泥、409Kg粗骨料和262Kg细骨料混合均匀后通过砖压机压制成600×400×150mm，并在在室温静置7天进行养护，在养护过程中多次喷施水蒸气后继续静置，得到WE渗滤砌块，WE渗滤砌块为多孔异形护坡材料，砌块强度15.0MPa。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。