本发明属于交通建筑工程材料技术领域，特别是涉及一种剩余活性污泥和淤泥混合型泡沫塑料轻质混凝土的制法。
背景技术：
剩余活性污泥是从二次沉淀池(或沉淀区)排出系统外的活性污泥。在生化处理过程中，活性污泥中的微生物不断地消耗着废水中的有机物质。被消耗的有机物质中，一部分被氧化以提供微生物生命活动所需的能量，另一部分则被微生物利用以合成新的细胞质，从而使微生物繁衍生殖，微生物在新陈代谢的同时，又有一部分老的微生物死亡，故产生了剩余活性污泥。剩余活性污泥是污水处理过程中产生的副产物，剩余活性污泥的根本治理出路在于资源化利用。
我国目前用于工程建设的土方资源有限，而我国沿海港口海岸工程、内河航道疏浚工程及内陆湖泊环境治理工程的大规模兴起，大量的疏浚淤泥的产生已成为必然。但疏浚淤泥的就近弃埋会产生占用耕地、堆放时的污染物扩散、污染河流和海洋环境等环境问题，因此大量产生的疏浚淤泥所带来的环境污染，已成为我们目前亟待解决的问题。
目前的泡沫塑料轻质混凝土的泥土来源一般为疏浚淤泥，利用疏浚淤泥制备的泡沫塑料轻质混凝土具有土质轻，强度高的特点，一般湿密度理论值介于0.5-1.2g/cm3之间，干密度理论值介于0.4-0.8g/cm3之间，28天理论值强度一般在100-1000kpa之间，可以消化疏浚淤泥、废旧泡沫塑料，具有废物利用和环境保护双重效益。
但是在实际应用中，现有的泡沫塑料轻质混凝土经常出现诸如强度偏低、商品混凝土开裂或吸水等问题，严重影响其在建筑业中的广泛使用。如何有效提高泡沫塑料轻质混凝土的强度，预防商品混凝土开裂，降低其吸水性，同时实现剩余活性污泥和疏浚淤泥这两种废弃物的综合利用是目前亟待解决的一个重要技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有泡沫塑料轻质混凝土存在的强度偏低、产品开裂或吸水等问题，提供一种剩余活性污泥和淤泥混合型泡沫塑料轻质混凝土的制法，该法有效改善轻质混凝土的力学性能，制得的轻质混凝土强度高，商品不易开裂，具有防水性能，可广泛应用于建筑业，为剩余活性污泥和疏浚淤泥的有效利用起到促进和推动作用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
剩余活性污泥和淤泥混合型泡沫塑料轻质混凝土的制法，包括以下步骤：
(1)取20-40重量份的剩余活性污泥和40-60重量份的淤泥置入厌氧污泥池，加蒸馏水稀释后，再加入表面活性剂，搅拌4-5h后静置过夜，得混合液ⅰ；
(2)向步骤(1)得到的混合液ⅰ中投加10-20重量份的熟石灰和5-10重量份的硫代硫酸钠，在45-50℃温度下搅拌，厌氧发酵2-3天至混合液ⅰ呈稀泥状态；再通入氧气进行曝气处理，并加入3-8重量份的阳离子聚丙烯酰胺使泥水混合物脱水，固液分离后，水洗固含物2-3次，得到除臭剩余活性污泥和淤泥混合液ⅱ；
(3)将步骤(2)得到的混合液ⅱ置入60-70℃的温度下恒温加热，逐滴加入质量分数4-8%的饱和fecl3溶液，边加边搅拌，室温下静置过夜，得到改性剩余活性污泥和淤泥混合液ⅲ；
(4)在步骤(3)得到的混合液ⅲ中加入质量分数5-10%的碱性杀菌剂，搅拌均匀后先置入高压灭菌釜中在120-130℃下灭活45-60min，后再进行超声处理1-2h，最后进行固液分离，水洗固含物，得到灭活改性剩余活性污泥和淤泥混合液ⅳ；
(5)在步骤(4)得到的混合液ⅳ中加入10-20重量份的固化剂水泥，2-5重量份的粘合剂，1-5重量份的螯合剂，5-10重量份的粉煤灰和5-10重量份的纤维，通过搅拌机在混合处理器中均匀搅拌混合后得到原料土浆；
(6)在步骤(5)得到的原料土浆中加入1-5重量份的轻质材料和4-10重量份的硅粉，搅拌均匀后得到剩余活性污泥和淤泥混合型泡沫塑料颗粒轻质混合土。
本发明进一步解决的技术方案是，步骤(1)中所述蒸馏水的加入量为剩余活性污泥和淤泥总重量的40-50%，所述表面活性剂的加入量为剩余活性污泥和淤泥总重量的4-6%。
本发明进一步解决的技术方案是，所述表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或四甲基溴化铵中的一种或多种。
本发明进一步解决的技术方案是，步骤(2)所述的曝气处理中稀泥状态的泥水混合物中溶解氧量为2.0-2.5mg/l。
本发明进一步解决的技术方案是，步骤(4)中所述碱性杀菌剂为石硫合剂或波尔多液。
本发明进一步解决的技术方案是，步骤(4)中所述的超声处理中，超声波的频率为30-40khz，超声强度为80-100db。
本发明进一步解决的技术方案是，步骤(5)中，所述固化剂水泥包括硅酸盐水泥、火山灰水泥、高炉矿渣水泥中的任一种；所述粘合剂包括淀粉胶体或聚乙二醇胶体；所述螯合剂为环状螯合剂；所述纤维为短切玄武岩纤维。
本发明进一步解决的技术方案是，所述环状螯合剂包括卟啉类衍生物或冠醚类衍生物；所述短切玄武岩纤维长度为5-10mm，密度为3.0-3.5g/cm3。
本发明进一步解决的技术方案是，步骤(6)中所述轻质材料包括发泡聚苯乙烯颗粒、废弃泡沫塑料和废弃轮胎粒子中的任一种。
本发明进一步解决的技术方案是，所述发泡聚苯乙烯颗粒的密度为0.02-0.04g/cm3，粒径为1-3mm。
本发明所述的方法，步骤(1)中加入表面活性剂，表面活性剂的带电端与剩余活性污泥和疏浚淤泥中的生物质表面亲和吸附，而不带电端则呈现亲油性，使剩余活性污泥和疏浚淤泥中的物质分散均匀，利于下一步处理；步骤(2)中的通入氧气可有效除臭，使剩余活性污泥和疏浚淤泥中的生物质不会腐败变臭，使剩余活性污泥应用于轻质混凝土成为可能；步骤(3)中滴加饱和fecl3溶液形成氢氧化铁胶体，氢氧化铁胶体使剩余活性污泥和疏浚淤泥产生胶凝效果，胶凝形成离子键吸附的微聚集体胶结，微聚集体胶结呈均匀分散状态，利于下一步处理；步骤(4)中加入碱性杀菌剂，一方面可中和步骤(3)中产生的盐酸，另一方面可对剩余活性污泥和疏浚淤泥进一步地进行杀菌灭活处理，超声与固液分离的联合应用，实现了对剩余活性污泥和疏浚淤泥的高效脱水；步骤(5)中在剩余活性污泥和疏浚淤泥中加入固化剂水泥后，固化剂水泥粒子水化生成硅酸盐水化物，与剩余活性污泥和疏浚淤泥中的微聚集体胶结形成较大的团粒体，同时，固化剂水泥水化生成的纤维网格状、棒条状、六角板状产物填充在团粒体间的孔隙中，起到拉结连锁作用，将剩余活性污泥和疏浚淤泥的微观结构改造成极强的网络状胶结结构，本发明中的原料土浆起到了骨架作用，用于承担大部分的荷载；固化剂水泥中的硅酸盐水泥的加入，增加了原料中的游离氢氧根，促进各原料成分之间的反应，同时，水泥水化后同样会产生水化硅酸钙，也可进一步的增加胶凝物质的产生，最大程度的保证制得的原料的胶凝效果，具有较广的应用范围；加入粉煤灰后，粉煤灰中的氧化硅、氧化铝与剩余活性污泥和疏浚淤泥中的无机物反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，促进胶凝物质的产生；粘合剂和螯合剂的加入，进一步加强了微聚集体胶结的交联作用，粘合剂中的淀粉胶体或聚乙二醇胶体起到物理粘附的作用，螯合剂则起到化学粘附的作用，二者相辅相成，使微聚集体胶结之间交联力强，团粒体结构稳定；纤维的加入，进一步加强了原料土浆的骨架作用，纤维抑制收缩、增加韧性，使骨架承担负载能力进一步增强，同时保证商品不易开裂；步骤(6)中轻质材料的颗粒具有置换作用和空间效应，减少了原料土浆骨架的一部分强度，使得土质变轻，同时起到防水性能；硅粉的加入，起到催化、早凝固化材料作用；步骤(5)中的粉煤灰与步骤(6)中的硅粉相互作用，有效改善原料土浆的力学性能，使原料土浆无侧限抗压强度最高可达400kpa，在降低成本的同时，进一步扩大了轻质混凝土的应用领域。
本发明的有益效果为：
1、本发明提供的一种剩余活性污泥和淤泥混合型泡沫塑料轻质混凝土的制法，该法有效改善轻质混凝土的力学性能，制得的轻质混凝土强度高，商品不易开裂，具有防水性能，可广泛应用于建筑业，为剩余活性污泥和疏浚淤泥的有效利用起到促进和推动作用。
2、本发明在工艺步骤中加入碱性杀菌剂，一方面可中和产生的盐酸，另一方面可对剩余活性污泥和疏浚淤泥进一步地进行杀菌灭活处理，超声与固液分离的联合应用，实现了对剩余活性污泥和疏浚淤泥的高效脱水。
3、本发明在剩余活性污泥和疏浚淤泥中加入固化剂水泥形成较大的团粒体，同时，固化剂水泥水化生成的纤维网格状、棒条状、六角板状产物填充在团粒体间的孔隙中，起到拉结连锁作用；加入粉煤灰后，粉煤灰中的氧化硅、氧化铝与剩余活性污泥和疏浚淤泥中的无机物反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，促进胶凝物质的产生。
4、本发明中粘合剂和螯合剂的加入，进一步加强了微聚集体胶结的交联作用，粘合剂中的淀粉胶体或聚乙二醇胶体起到物理粘附的作用，螯合剂则起到化学粘附的作用，二者相辅相成，使微聚集体胶结之间交联力强，团粒体结构稳定。
5、本发明中轻质材料的颗粒具有置换作用和空间效应，减少了原料土浆骨架的一部分强度，使得土质变轻，同时起到防水性能；硅粉的加入，起到催化、早凝固化材料作用；粉煤灰与硅粉相互作用，有效改善原料土浆的力学性能，使原料土浆无侧限抗压强度最高可达400kpa，在降低成本的同时，进一步扩大了轻质混凝土的应用领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的发明内容作进一步地说明。
实施例1
剩余活性污泥和淤泥混合型泡沫塑料轻质混凝土的制法，包括以下步骤：
(1)取20重量份的剩余活性污泥和40重量份的淤泥置入厌氧污泥池，加蒸馏水稀释，蒸馏水的加入量为剩余活性污泥和淤泥总重量的40%，再加入十二烷基磺酸钠，十二烷基磺酸钠的加入重量为剩余活性污泥和淤泥总重量的4%，搅拌4h后静置过夜，得到混合液ⅰ；
(2)向混合液ⅰ中投加10重量份的熟石灰和5重量份硫代硫酸钠，搅拌，温度保持在45℃，厌氧发酵2天，直至混合液ⅰ呈稀泥状态，再通入氧气，进行曝气处理，使稀泥状态的泥水混合物中溶解氧达到2.0mg/l，再加入3重量份的阳离子聚丙烯酰胺，使泥水混合物脱水，离心后，水洗固含物2次，再离心，即得到除臭剩余活性污泥和淤泥混合液ⅱ；
(3)将混合液ⅱ在60℃的温度下恒温加热，逐滴加入相当于混合液ⅱ重量4%的饱和fecl3溶液，边加边搅拌，饱和fecl3溶液加入完毕后，室温静置过夜，得到改性剩余活性污泥和淤泥混合液ⅲ；
(4)在混合液ⅲ中加入相当于混合液ⅲ重量5%的石硫合剂，搅拌均匀后置入高压灭菌釜中在121℃下灭活45min，再采用低频高强度超声波进行超声处理1h，控制超声功率为30khz，超声强度为80db，然后进行固液分离，水洗固含物，再离心，得到灭活改性剩余活性污泥和淤泥混合液ⅳ；
(5)在混合液ⅳ中加入10重量份的硅酸盐水泥，2重量份的淀粉胶体，1重量份的环状螯合剂，5重量份的粉煤灰和5重量份的短切玄武岩纤维，在混合处理器中通过搅拌机进行搅拌混合，直至搅拌均匀得到原料土浆；所述环状螯合剂为卟啉类衍生物，所述短切玄武岩纤维长度为5mm，密度为3.0g/cm3
(6)将1重量份的发泡聚苯乙烯颗粒和4重量份的硅粉添加到混合处理器中的原料土浆中，然后搅拌均匀后得到剩余活性污泥和淤泥混合型泡沫塑料颗粒轻质混合土；所述发泡聚苯乙烯颗粒的密度为0.03g/cm3，粒径为2mm。
经过测试显示：本实施例制备得到的剩余活性污泥和淤泥混合型泡沫塑料轻质混凝土在标准大气压、温度20℃与湿度100%的标准条件下养护，28d的实密度为0.942g/cm3，无侧限抗压强度为389kpa，产品中轻质混凝土的胶凝材料的总量适宜，使轻质混凝土表面密实凝固，具有防水功能的同时不会产生由干燥收缩引起的裂缝，另外，纤维可起到抑制收缩、增加韧性的作用，故制备的产品不易开裂，产品质量好，使用范围广泛。
实施例2
剩余活性污泥和淤泥混合型泡沫塑料轻质混凝土的制法，包括以下步骤：
(1)取40重量份的剩余活性污泥和60重量份的淤泥置入厌氧污泥池，加蒸馏水稀释，蒸馏水的加入量为剩余活性污泥和淤泥总重量的50%，再加入十六烷基三甲基溴化铵，十六烷基三甲基溴化铵的加入重量为剩余活性污泥和淤泥总重量的6%，搅拌5h后静置过夜，得到混合液ⅰ；
(2)向混合液ⅰ中投加20重量份的熟石灰和10重量份硫代硫酸钠，搅拌，温度保持在50℃，厌氧发酵3天，直至混合液ⅰ呈稀泥状态，再通入氧气，进行曝气处理，使稀泥状态的泥水混合物中溶解氧达到2.5mg/l，再加入8重量份的阳离子聚丙烯酰胺，使泥水混合物脱水，离心后，水洗固含物3次，再离心，即得到除臭剩余活性污泥和淤泥混合液ⅱ；
(3)将混合液ⅱ在70℃的温度下恒温加热，逐滴加入相当于混合液ⅱ重量8%的饱和fecl3溶液，边加边搅拌，饱和fecl3溶液加入完毕后，室温静置过夜，得到改性剩余活性污泥和淤泥混合液ⅲ；
(4)在混合液ⅲ中加入相当于混合液ⅲ重量10%的波尔多液，搅拌均匀后置入高压灭菌釜中在130℃下灭活60min，再采用低频高强度超声波进行超声处理2h，控制超声功率为40khz，超声强度为100db，然后进行固液分离，水洗固含物，再离心，得到灭活改性剩余活性污泥和淤泥混合液ⅳ；
(5)在混合液ⅳ中加入20重量份的火山灰水泥，5重量份的聚乙二醇胶体，5重量份的环状螯合剂，10重量份的粉煤灰和10重量份的短切玄武岩纤维，在混合处理器中通过搅拌机进行搅拌混合，直至搅拌均匀得到原料土浆；所述环状螯合剂为冠醚类衍生物，所述短切玄武岩纤维长度为10mm，密度为3.5g/cm3
(6)将5重量份的废弃泡沫塑料和10重量份的硅粉添加到混合处理器中的原料土浆中，然后搅拌均匀后得到剩余活性污泥和淤泥混合型泡沫塑料颗粒轻质混合土。
经过测试显示：本实施例制备得到的剩余活性污泥和淤泥混合型泡沫塑料轻质混凝土在标准大气压、温度18℃与湿度100%的标准条件下养护，28d的实密度为0.971g/cm3，无侧限抗压强度为402kpa，产品中轻质混凝土的胶凝材料的总量适宜，使轻质混凝土表面密实凝固，具有防水功能的同时不会产生由干燥收缩引起的裂缝，另外，纤维可起到抑制收缩、增加韧性的作用，故制备的产品不易开裂，产品质量好，使用范围广泛。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。