废弃物固化体及生态恢复功能构件的制备方法与流程

1.本发明涉及环保节能技术领域，尤其涉及一种废弃物固化体及生态恢复功能构件的制备方法。


背景技术：

2.大宗固废是指在国民经济生产生活过程中产生及废弃的固态废弃物，一般指年产生量在1000万吨以上，对环境和安全影响较大的固体废物，如煤矸石、粉煤灰、尾矿、工业副产石膏、冶炼渣、垃圾、秸秆、污泥等，可谓量大面广、环境影响突出、利用前景广阔，是当前开展资源综合利用的关键领域。有数据显示，2019年，我国大宗固废总产生量约为62亿吨，占全部固体废弃物总量的62％左右。目前，大宗固废累计堆存量约600亿吨，年新增堆存量近30亿吨，占用了宝贵的土地资源，造成水
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土
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气复合污染突出，成为诱发环境和安全问题的主要因素之一。大宗固废处理不当，其含有的或降解产生的、处理后次生的、以及运输过程中产生的有害物质，会对环境造成污染。如大宗固废中含有的药剂及铜、铅、锌等多种金属元素，随水流入附近河流或渗入地下，将严重污染水源；干涸后的尾砂、粉煤灰等遇大风形成扬尘，煤矸石自燃产生的二氧化硫会形成酸雨；尾矿库、污泥库等超期或超负荷使用，甚至违规操作，会带来极大安全隐患。这些污染都是积少成多、长期存在，危害当地乃至整个生态环境。
3.固体废物经历了“末端治理”、“资源化”和“循环再利用”三个阶段，常见的末端治理方式有减量、填埋、焚烧、堆肥、固化和回收再利用等，传统的处理方法已不能满足国家关于建立健全绿色低碳循环发展经济体系和大宗固废综合利用的要求，仍有大量固体废物以及次生废物难以资源化和循环再利用，成为在一定时间和空间范围内基本或者完全失去使用价值，无法循环利用的排放物。
4.与此同时，我国荒漠化和沙化土地面积基数大、影响广，荒漠化土地面积261.16万平方公里，沙化土地172.12万平方公里，具有明显沙化趋势的土地30万平方公里。目前，现有的沙地生态恢复措施主要包括物理、化学、生物等技术，如混凝土挡沙墙、液态膜覆盖、草方格沙障、植被修复等，这些措施在既有道路、场地等风沙灾害防治工程中起到了一定的作用，但普遍存在施工难度大、造价高、防沙效益低、植物成活率低等问题。尤其是在大风区段进行防沙时，一般结构的防沙措施其耐久性及稳定性较差，而有一些挡沙设施虽然耐久性强、结构稳定，但是存在成本较高等问题而无法得到大面积的推广。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种废弃物固化体及生态恢复功能构件的制备方法，通过对大宗固废进行资源化利用，不仅能减少环境污染，还可为大宗固废循环利用与沙地生态恢复开辟出一条新的途径。
6.为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种废弃物固化体，包括以下重量份的原料：固体废物50
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70份、调理剂10
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20份、固化混合剂5
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25份、溶剂10
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30份；
7.将固体废物、调理剂、固化混合剂和溶剂混合搅拌均匀通过预制模具定型制成地聚合固化体。
8.优选地，所述固化体中还包括植物营养基，所述植物营养基由以下任一种或多种重量份的原料组成：
9.活性污泥15
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35份、垃圾浓缩液10
‑
30份、保水矿物质20
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35份。
10.可选地，所述固体废物为煤矸石、粉煤灰、尾矿、冶炼渣、污泥、生活垃圾中的一种或多种。
11.可选地，所述调理剂为高岭土、偏高岭土、硅石粉、成岩矿中的一种或多种。
12.可选地，所述固化混合剂为用来形成地聚合固化体的碱性激发剂、水玻璃或固体速溶硅酸钠组成的固化剂。
13.优选地，所述碱性激发剂为苛性碱、含碱性元素的硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐中的一种或多种。
14.优选地，所述溶剂为为水、含水剂、垃圾渗滤液中的一种或多种。
15.较佳地，所述固化体为挡沙墙构件、路基构件或者防护网构件。
16.与现有技术相比，本发明提供的废弃物固化体具有以下有益效果：
17.本发明提供一种基于地聚合化学制备固化体的技术方案，该废弃物固化体主要由以下重量份的原料制成：固体废物50
‑
70份、调理剂10
‑
20份、固化混合剂5
‑
25份、溶剂10
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30份；通过将固体废物、调理剂、固化混合剂和溶剂混合搅拌均匀通过预制模具定型制成地聚合固化体。本发明提供的固体废物固化材料具有硬化速度快、便于施工造型，其可用于制作沙地生态恢复材料，由其制备的材料造价低、寿命长、环保价值高、社会效益好。
18.本发明的第二方面提供一种生态恢复功能构件的制备方法，应用于上述技术方案所述的固化体中，所述生态恢复功能构件的制备方法包括：
19.将固体废物50
‑
70份、调理剂10
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20份，固化混合剂5
‑
25份，溶剂10
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30份混合均匀，常温常压下搅拌5
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15分钟，制得浆状混合物料；
20.将制得的浆状材料浇筑在预制模具中，养护7
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20天，固化成型后制得地聚合固化体；
21.将植物营养基10
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30份按照配比混合均匀，填入固化体内部；
22.将沙地植物种子播撒于混合均匀的固化体填充物中。
23.与现有技术相比，本发明提供的生态恢复功能构件的制备方法的有益效果与上述技术方案提供的废弃物固化体制备方法的有益效果相同，在此不做赘述。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
25.图1为本发明实施例中废弃物固化体制造方法的流程示意图；
26.图2为本发明实施例中挡沙墙构件的形状示意图；
27.图3为本发明实施例中道路路基构件的形状示意图；
28.图4为本发明实施例中防护网构件的形状示意图。
具体实施方式
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
30.实施例一
31.请参阅图1，本实施例提供一种废弃物固化体，包括以下重量份的原料：固体废物50
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70份、调理剂10
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20份、固化混合剂5
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25份、溶剂10
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30份；将固体废物、调理剂、固化混合剂和溶剂混合搅拌均匀通过预制模具定型制成地聚合固化体。
32.本实施例提供一种基于地聚合化学制备固化体的技术方案，该废弃物固化体主要由以下重量份的原料制成：固体废物50
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70份、调理剂10
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20份、固化混合剂5
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25份、溶剂10
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30份；通过将固体废物、调理剂、固化混合剂和溶剂混合搅拌均匀通过预制模具定型制成地聚合固化体。本实施例提供的固体废物固化材料具有硬化速度快、便于施工造型，其可用于制作沙地生态恢复材料，由其制备的材料造价低、寿命长、环保价值高、社会效益好。
33.具体实施时，本实施例能够对大宗固废进行资源化利用，不仅能减少环境污染，还可为大宗固废循环利用与沙地生态恢复开辟出一条新的途径。本实施例利用地聚合化学方法对大宗固废进行高效固化及资源化利用，制得的沙地防沙和生态恢复材料不仅具有较好的抗压强度，而且环境风险低，解决了大宗固废外运、堆放，土地占用问题。本实施例以大宗固废为主要原料，制备出了高性能的沙地生态恢复材料，该材料聚合后的终产物具有牢笼型的三维网状结构，能有效地固定废弃物及有害物质。不仅可最大限度地减少资源和能源的消耗，而且最大限度地消耗掉废弃物，同时最大限度地提高了固体废物资源的综合利用。
34.本实施例资源化利用大宗固废，形成绿色低碳的新型产品，在沙地循环应用，通过对大宗固废在城市和沙漠区域间的综合利用，打通大宗固废产生、资源化利用和沙地生态恢复的产业链条，形成互利共生网络，通过物联网、固废利用和现代化的运营手段，寻求一种集合效应，达到资源利用最大化和整个体系向系统外的废弃物零排放，实现区域经济效益、环境效益和社会效益的协调发展。
35.上述实施例中，固化体中还包括植物营养基，植物营养基由以下任一种或多种重量份的原料组成：活性污泥15
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35份、垃圾浓缩液10
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30份、保水矿物质20
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35份。
36.具体地，固体废物为煤矸石、粉煤灰、尾矿、冶炼渣、污泥、生活垃圾中的一种或多种。调理剂为高岭土、偏高岭土、硅石粉、成岩矿中的一种或多种。调理剂为高岭土、偏高岭土、硅石粉、成岩矿中的一种或多种。其中，碱性激发剂为苛性碱、含碱性元素的硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐中的一种或多种。
37.通过预制模具制备成规定形状的地聚合固化体，根据实际用途在固化体内部加入搅拌均匀的包含活性污泥、垃圾浓缩液、保水矿物质(如膨润土)、沙地植物种子等。
38.活性污泥(或安全预处理后发酵的污泥)：15
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35份，作为植物生长的营养源或保水材料。
39.垃圾浓缩液：10
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30份，作为植物生长的营养源或为植物生长提供水分。
40.保水矿物质(如膨润土)：20
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35份，作为保水材料和填充基质。
41.植物种子：5
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15份：植物生长起到涵养水分、防风固沙、绿化景观等作用。
42.作为一种可实施的方式，上述固化体材料，主要由以下重量份的原料制成：固体废物50份、调理剂20份、固化混合剂20份，再加入溶剂10份，混合搅拌均匀，利用预制模具铸型后，养护5
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7天以上。
43.作为一种可实施的方式，固体废物为煤矸石、粉煤灰、尾矿、冶炼渣、污泥、垃圾等大宗固废。
44.调理剂为高岭土、偏高岭土、硅石粉、成岩矿中的一种或多种。
45.固化混合剂为用来形成地聚合物固化体的碱性激发剂、水玻璃或固体速溶硅酸钠组成的固化剂。
46.其中，碱性激发剂为苛性碱、含碱性元素的硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐中的一种或多种。
47.作为一种可实施的方式，溶剂为水、含水剂、垃圾渗滤液中的一种或多种。
48.作为一种可实施的方式，固体废物固化体材料内部还包括外掺营养基质、保水矿物质、沙地植物种子等，营养基质为活性污泥、经安全预处理发酵后的污泥、垃圾浓缩液，保水矿物质主要为膨润土。
49.对于生态恢复功能构件的构造，在一些实施例中，上述固化体可以根据需要施工成不同尺寸、不同形状或不同构造的防护构件，如挡沙网、柱、板、墙、格等。这种材料制备的构件及组合体可实现防沙固沙和生态恢复合二为一的沙区综合治理。
50.如图2所述的挡沙墙构件，中空圆柱形，下底多孔，顶部开口。圆柱体外壳由地聚合固化材料制备，内部填入搅拌均匀的包含活性污泥、垃圾浓缩液、保水矿物质材料(如膨润土)、沙地植物种子等，填充物可以是其中的一种或多种。可以根据需要在沙地任意组合摆放圆柱构件单体，如在道路两侧错落摆放，可以为单层或多层，构件单体连片形成挡沙墙。沙地植物种子在圆柱体内生长，起到涵养水分、防风固沙、绿化景观等作用，从而实现沙区植被恢复。
51.如图3所述的道路路基构件，实心长方体，由地聚合固化材料制备。将长方体组合连片形成沙漠道路。将挡沙墙设在道路两侧，保护道路不受风沙侵害。
52.如图4所述的沙区牧民生产生活场地防护网构件，多孔网状，由地聚合固化材料制备。将防护网构件拼接连片围挡在沙区牧民生产生活场地周边，形成封闭场区，起到防沙固沙的作用。
53.实施例二
54.本实施例提供一种生态恢复功能构件的制备方法，包括：
55.将固体废物50
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70份、调理剂10
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20份，固化混合剂5
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25份，溶剂10
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30份混合均匀，常温常压下搅拌5
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15分钟，制得浆状混合物料；
56.将制得的浆状材料浇筑在预制模具中，养护7
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20天，固化成型后制得地聚合固化体；
57.将植物营养基10
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30份按照配比混合均匀，填入固化体内部；
58.将沙地植物种子播撒于混合均匀的固化体填充物中。
59.由于活性污泥和垃圾浓缩液中含有大量水分、营养物质，再加上保水材料的控制，可以保证填充物中有充足的水分供给植物种子生长，以此来抵御外界干旱的环境。同时外
部的地聚合固化体，坚硬耐腐蚀，对内部的营养物质、保水材料和植物种子起到较好的保护作用。
60.本实施例的沙地生态恢复材料硬化时间短、硬化后强度高，由其制备成的固化体优越于水泥混凝土，施工后不需要任何养护与维护，成型后具有如天然岩石一样的硬度、耐久度和热稳定性，使用寿命超越百年。硬化时间：20℃下2
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3h可干燥，40
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50h可完全干燥，90
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100h强度可增加至10mpa，最终硬化强度可达：10mpa
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30 mpa。
61.沙地生态恢复的一种设计模式，将道路路基构件在预选沙地区域铺成道路，中空圆柱形挡沙墙构件单体在道路两侧错落摆放。挡沙墙构件单体底层做好防渗处理后，置入活性土(大宗固废经安全预处理后)等营养物质，并在其中种植沙地优势植物，进行沙地生态恢复。
62.与现有技术相比，本发明实施例提供的生态恢复功能构件的制备方法的有益效果与上述实施例一提供的废弃物固化体的有益效果相同，在此不做赘述。
63.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。