申请日2017.02.28
公开(公告)日2017.07.21
IPC分类号C04B18/02; C04B20/10; C04B28/02; C04B38/08; C05G1/00; C04B111/40
摘要
本发明公开一种利用草食性牲畜粪便和污泥制备多功能混凝土的方法。涉及粪便和污泥利用及功能混凝土制备。步骤如下：粪便中加双氧水和酸，加热反应，分离，得固A和液A;污泥中加硅藻土和液A，加热反应，分离，得固B和液B;调液B pH值，分离，得固C和液体肥;固A用碱处理，得固D和液D;将固D、B和C混合，球磨造粒，煅烧，得多孔球;多孔球浸于液D中，浓缩液D，分离多孔陶瓷球和液D;将多孔球炭化，得载炭多孔球;液D加钛酸钙、亚硫酸钠，加热，得料液E;多孔球:水泥:料液E按比例混合均匀，即得多功能混凝土。本发明利用畜禽粪便和污泥制备具有净化水和空气功能的混凝土，废物利用，无二次污染。
权利要求书
1.一种利用草食性牲畜粪便和污泥制备多功能混凝土的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(1)取新鲜的粪便，调整含水率80-85%，加入粪便质量10%-20%的质量百分含量为30%的双氧水，搅拌均匀，加热微沸5-20min，再按照粪便质量的千克数与酸溶液体积的升数之比为1Kg:1L比例加入浓度为0.5-2mol/L的硝酸溶液，搅拌均匀，继续加热保持微沸10-20min，固液分离，得到固体A和液体A;
(2)取与粪便等质量的含水率为80-90%的新鲜污泥，加入污泥质量的15-30%的硅藻土和步骤一得到液体A，搅拌均匀，加热保持微沸10-20min，固液分离，得到固体B和液体B;
(3)将步骤二中得到的液体B用氢氧化钾调整pH值为6-8，静置12h-24h，固液分离，得到固体C和液体C，液体C可作为液体肥料;
(4)向步骤一得到的固体A中加入水至刚好浸没固体，搅拌均匀，用1mol/L的氢氧化钠溶液调液体的pH值为11-12之间，并加热至60-80℃，搅拌反应1h，补加氢氧化钠，使得液体的pH值保持在11-12范围内，固液分离，得到固体D和液体D;
(5)将步骤四得到的固体D与步骤二得到的固体B以及步骤三得到的固体C混合，105-150℃烘干，球磨2-8h，润湿，制成粒径为8-15mm的小球，105℃烘干，950-1300℃煅烧10-20min，得到多孔陶瓷球;
(6)将步骤五得到的多孔陶瓷球浸泡于步骤四得到的液体D中，加热浓缩至液体D的波美度为26-32时，分离出吸附饱和的多孔陶瓷球和剩余的液体D;
(7)将吸附饱和的多孔陶瓷球105℃烘干，于400-500℃下炭化活化1-6h，得到载炭多孔陶瓷球;
(8)取步骤六剩余的液体D，加入其质量的0.3%的纳米钛酸钙和10%的亚硫酸钠，加热90℃，冷凝回流反应2-4h，得到料液E;
(9)按质量比为载炭多孔陶瓷球:水泥:料液E为6:1:0.2比例取料，混合均匀，即得。
2.根据权利要求1所述的一种利用草食性牲畜粪便和污泥制备多功能混凝土的方法，其特征在于所述的畜禽粪便包括牛、羊、鹿和马草食性动物的粪便。
3.根据权利要求1所述的一种利用草食性牲畜粪便和污泥制备多功能混凝土的方法，其特征在于步骤五中煅烧方法为：以2.5℃/min的升温速度升到360 ℃, 并在此温度下保温20 min，再以6℃/min的速度继续升温到烧成温度，并保温10-20 min，炉内冷却到室温。
说明书
一种利用草食性牲畜粪便和污泥制备多功能混凝土的方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料，特别是涉及一种利用草食性牲畜粪便和城市污水处理厂的剩余污泥制备具有吸附空气中甲醛和净化水质功能的生态混凝土材料的方法。
技术背景
随着经济的快速发展，环境问题越来越引起人们的重视，混凝土是现代建筑不可或缺的材料，近些年生态混凝土得到了人们的广泛重视。人们开发出了大量的环境友好型生态混凝土材料，对生态环境的保护和基础设施的建设起到了积极地作用(生态混凝土研究进展，李化建，孙恒虎，肖雪军，材料导报，2005,19(3):17-24)。但是，目前的生态混凝土大多局限于透水和植物可生长性。随着环境污染和人们对环境质量要求的日益提高，需要一种具备净化水质和空气功能的环境友好的生态混凝土材料。蒋婷(基于生态混凝土的水污染修复技术研究，河北工程大学，硕士学位论文，2015年)通过减少胶凝材料用量和添加硫酸亚铁降低生态混凝土pH值的方法制备了具有净化水中氮磷和有机物功能的生态混凝土。而具有空气净化和水质净化双重功效的生态混凝土尚未见报道。
养殖场排放的畜禽粪便给环境造成了很大的压力，在现代的畜禽养殖产业中，为了提高肉蛋奶的产量和品质，以及防病治病需要，会在饲料里添加大量的富含微量元素的营养成分和各种添加剂，畜禽进食后，这些物质会有很大一部分会以原形的形式随粪尿排泄出来，所以，畜禽粪便中除了含有蛋白质、氨基酸和纤维素木质素外，还会含有大量的铜铁锌等重金属，以及抗生素和生长促进剂等有害物质。传统的堆肥法，不能有效去除这些有害物质，这些有害物质随粪肥进入土壤，会对农产品和环境造成严重的危害。所以，急需开发畜禽粪便利用和处理的新方法。
污泥的处理是水处理行业的一大难题。目前，各国常采用卫生填埋、焚烧和堆肥等方法处理。但是这些方法有的存在着环境安全隐患，有的成本高。污泥中含有大量的有机物和铜锌铁等金属元素，有机物以生物残体为主，富含蛋白质，其中的很多成分都是宝贵的资源。因而，积极探讨污泥的综合利用方法，变废为宝，是污泥处置的最好出路。佟洁(植生型生态混凝土材料制备及其净水性能研究，佟洁，大连理工大学，硕士学位论文，2014)开发了一种以沸石和剩余污泥为主要原料的植生性生态混凝土材料，研究其制备工艺和不同配合比的生态混凝土对水体pH和水质净化效果的影响。但是该方法是直接将污泥添加到混凝土原料中，由于污泥的成分非常复杂，会含有很多有害物质，不经处理，直接添加，制备的混凝土材料存在着严重的环境风险。
发明内容
本发明的目的，是提供一种利用草食性牲畜粪便和污泥制备多功能混凝土的方法，本发明用粪便和污泥制造混凝土，解决了污泥和粪便的污染问题，有利于环境综合治理，而且工艺方法简单，无二次污染。
采用的技术方案是：
一种利用草食性牲畜粪便和污泥制备多功能混凝土的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(1)取新鲜的粪便，调整含水率80-85%，加入粪便质量10%-20%的质量百分含量为30%的双氧水，搅拌均匀，加热微沸5-20min，再按照粪便质量的千克数与酸溶液体积的升数之比为1Kg:1L比例加入浓度为0.5-2mol/L的硝酸溶液，搅拌均匀，继续加热保持微沸10-20min，固液分离，得到固体A和液体A;
(2)取与粪便等质量的含水率为80-90%的新鲜污泥，加入污泥质量的15-30%的硅藻土和步骤一得到液体A，搅拌均匀，加热保持微沸10-20min，固液分离，得到固体B和液体B;
(3)将步骤二中得到的液体B用氢氧化钾调整pH值为6-8，静置12h-24h，固液分离，得到固体C和液体C，液体C可作为液体肥料;
(4)向步骤一得到的固体A中加入水至刚好浸没固体，搅拌均匀，用1mol/L的氢氧化钠溶液调液体的pH值为11-12之间，并加热至60-80℃，搅拌反应1h，补加氢氧化钠，使得液体的pH值保持在11-12范围内，固液分离，得到固体D和液体D;
(5)将步骤四得到的固体D与步骤二得到的固体B以及步骤三得到的固体C混合，105-150℃烘干，球磨2-8h，润湿，制成粒径为8-15mm的小球，105℃烘干，950-1300℃煅烧10-20min，得到多孔陶瓷球;
(6)将步骤五得到的多孔陶瓷球浸泡于步骤四得到的液体D中，加热浓缩至液体D的波美度为26-32时，分离出吸附饱和的多孔陶瓷球和剩余的液体D;
(7)将吸附饱和的多孔陶瓷球105℃烘干，于400-500℃下炭化活化1-6h，得到载炭多孔陶瓷球;
(8)取步骤六剩余的液体D，加入其质量的0.3%的纳米钛酸钙和10%的亚硫酸钠，加热90℃，冷凝回流反应2-4h，得到料液E;
(9)按质量比为载炭多孔陶瓷球:水泥:料液E为6:1:0.2比例取料，混合均匀，制备混凝土材料或直接浇筑，保湿养护，得到具备吸附功能的生态混凝土材料。
上述的畜禽粪便包括牛、羊、鹿和马草食性动物的粪便。
所述步骤五中煅烧方法为：以2.5℃/min的升温速度升到360 ℃, 并在此温度下保温20 min，再以6℃/min的速度继续升温到烧成温度，并保温10-20 min，炉内冷却到室温。
所述步骤九中加入的水泥为标号42.5号及以上普通水泥。
本发明优点在于，综合利用畜禽粪便和污泥的同时，制备了一种具有净化空气和水质双重功能的生态环保型混凝土材料，过程无二次污染，废物各个组分均得到利用，节能环保，具有很高的经济效益和社会及环境效益。
