一种基于生态砌块的底泥资源化利用的方法与流程

1.本发明涉及黑臭水体治理领域，具体涉及一种基于生态砌块的底泥资源化利用的方法。


背景技术：

2.在黑臭水体治理、雨洪排涝通道疏浚时会产生大量河道底泥，这些底泥的减量化、无害化、资源化处置是当前急需解决的问题。目前对河道底泥的处理异位处理技术应用较广，处置方法主要有堆肥、海洋倾倒、卫生填埋、农用绿化等。堆肥处理是借助于微生物分解有机废物来达到处理底泥的目的，但是，堆肥处理一般需要占据较大的场地，且运输和处理费用较高。海洋倾倒是一种既简单又经济的处置方法，但会污染海洋，威胁海洋生态系统。卫生填埋是在传统填埋的基础上发展而来的，虽然卫生填埋成本低、见效快，但其最终只是延缓了环境污染产生时间。农用绿化是指将底泥用于农田施肥和绿化建设等，底泥富含多种有机养分，有机质浓度较高，因此，如果能够合理利用，它可以改善土壤结构，提高土壤肥力，促进作物生长，然而，由于底泥中同时也含有大量有害成分，施用后会污染土壤，影响作物生产进而危害人类健康，因此，底泥必须进行处理后才能使用，这无疑增加了大量成本，且如果河道底泥污染非常严重，处理的难度就会增加，施用的要求也难以达到，这种方法的应用将会受到极大限制。以上集中底泥处置方法存在工程量大、处理费用高，会造成二次污染，底泥后续处理困难，造成资源浪费的缺点。
3.一些专利报道了底泥的处理方法，cn108164106a公开了一种基于废弃生物质和河道污染底泥资源化利用的固化方法，其制备方法包括1、采用普通黏土夯实后做基底，厚度依据河道底泥含水率确定；2、选择粉碎后的稻秆或者麦秸秆平铺在基底层上，平铺层直径至少小于基底层直径1cm；3、将不同含水率的河道污染底泥平铺在稻秆或者麦秸秆上，底泥平铺直径至少小于基底层直径1cm；4、将平铺好的底泥与下层稻秆或者麦秸秆充分搅拌均匀，并集中堆放于基底层中央位置；5、覆盖一层黏土并夯实，覆盖的黏土层厚度以全部包裹好底泥与稻秆或者麦秸秆的混合物后并留有至少1cm的厚度为宜；6、如果想要提高固化体系的总体高度，亦可在基底层上铺一层砂石；7、为了提高固化体系的稳定性，在整个体系外围堆放一圈块石。但该方法只能实底泥的储存，无法实现底泥的资源化利用，且上述方法需要两次施用黏土，施工量大，成本高，后续储存时需避雨保存。
4.目前关于生态砌块的填充物主要是碎石、块石或者卵石，制备生态砌块需要从外部运输大量石材，成本较高，而从河道挖出的底泥需要全部异位处理。
5.为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于生态砌块的底泥资源化利用的方法，将底泥进行原位化处理放入生态砌块中，既实现了底泥的资源化利用，也便于因地制宜，而且不会对环境造成任何污染。


技术实现要素：

6.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种基于生态砌块的底泥资源化利用方法，其特征在于：在生态砌块内将固化后的底泥置于第一层，再用一层黏土封住底泥，最后依次用一层碎石和一层种植土封顶，具体包括如下步骤：
8.步骤1：将底泥固化作为第一层，具体操作为：植物秸秆粉碎后平铺在底部，然后在植物秸秆上平铺不同含水率的底泥，最后将平铺好的底泥与下层植物秸秆充分搅拌均匀，即得固化后底泥；
9.步骤2：夯实普通黏土作为第二层；
10.步骤3：铺一层碎石作为第三层；
11.步骤4：铺一层种植土封顶作为第四层。
12.所述第一层的抗压强度根据可能所受到的最大压力计算得出需大于0.2mpa，平均厚度为100mm-400mm；
13.所述第二层平均厚度为80mm-120mm；
14.所述第三层平均厚度为60-100mm；
15.所述第四层平均厚度100-200mm。
16.在一个实施方案中，所使用的生态砌块为箱型生态砌块，砌块只保留上部开放，其余各面均封闭。
17.在一个实施方案中，所述生态砌块横截面呈不规则几何形状或规则几何形状，所述规则几何形状为长方形、正方形、梯形或圆形。
18.在一个实施方案中，所述植物秸秆为庄稼秸秆。
19.在一个实施方案中，所述庄稼秸秆为小麦秸秆、稻秆、玉米秸秆、高粱秸秆中的一种或多种，优选为小麦秸秆、稻秆、玉米秸秆。
20.在一个实施方案中，底泥含水率为35％～85％。
21.在一个实施方案中，步骤2所述普通黏土含水率为19％～23％。
22.在一个实施方案中，步骤3所述碎石的直径为0.5～10cm。
23.在一个实施方案中，步骤4所述种植土为土质疏松肥沃、酸碱适中，不含建筑和生活垃圾，且无毒害物质的土壤。
24.在一个实施方案中，所述第一层、第二层、第三层和第四层横截面面积相同；所述第一层的平均厚度为250mm，第二层的平均厚度为100mm，第三层的平均厚度为80mm，第四层的平均厚度为150mm。
25.本发明同时提供了一种包含底泥的生态砌块，其采用上述任一项方法制备得到。
26.本发明相比现有的底泥处理、利用方法，具有如下优点：
27.(1)将植物秸秆作为底泥固化剂，底泥原位化利用，无需外运，无二次污染。
28.(2)本发明的底泥资源化利用方法简单，易于工程操作，可实现底泥污染处理，又同时产生一定的经济价值。
29.(3)生态砌块中黏土与碎石用量低，可以用于批量制备生态砌块。生态砌块可种植植物，美化环境，也可以用作护坡、护墙等工程。
附图说明
30.图1为底泥资源化利用后生态砌块正面剖图。
31.图2为应用例1中底泥资源化利用后生态砌块现场照片。
具体实施方式
32.图1为底泥资源化利用后生态砌块正面剖图。如图1所示，6表示生态砌块外挡，5为限位块，典型的生态砌块内分为四层，从下到上第一至四层依次为1底泥层、2黏土层、3碎石层和4种植土层，所述底泥层由河道底泥与植物秸秆组成。
33.所述底泥层中，底泥含水率为30％-85％，若底泥含水率低于30％或超过85％，则底泥难以固化。
34.所述底泥层中，底泥与秸秆的用量取决于底泥中含水率的高低、秸秆种类、秸秆长度，底泥与秸秆的质量比为30:1-5:1，优选为20:1-8:1，更优选18:1-6:1。
35.本发明中普通黏土指含水率控制在19％～23％的黏土，所述黏土层的厚度为80-120mm。验证发现，若黏土层厚度小于80mm，则底泥中的重金属物质会析出造成环境污染；而黏土层厚度大于120mm，会造成成本上涨。
36.本发明中碎石指大小、形状及纹理都呈现规则或不规则状态的破碎的硬质块状物，包括一般石材和建筑材料，如陶土、破碎混凝土、珍珠岩、碳酸钙、水泥颗粒、建筑垃圾、矿渣等。碎石直径为0.5～10cm，优选为2～7cm，更优选为3～6cm；所述碎石层平均厚度为60-100mm，若碎石层厚度过小，则植物难以成活，若碎石层厚度过大，则会造成成本上涨。
37.本发明种植土指土质疏松肥沃、酸碱适中，不含建筑和生活垃圾，且无毒害物质的土壤，其可用于植物生长与发育。所述种植土层的平均厚度100-200mm。
38.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
39.实施例1
40.本实施例生态砌块仅上部开放其余各面均封闭的，第一层、第二层、第三层和第四层横截面面积相同，如图1所示。底泥资源化利用具体包括如下步骤：
41.(1)将稻秆粉碎成长度0.2厘米厚平铺在砌块最底部，然后在稻秆上平铺含水率60％的底泥，底泥与秸秆的用量比为6：1，将平铺好的底泥与秸秆充分搅拌均匀，固化后底泥层抗压强度大于0.25mpa，平均厚度为250mm；
42.(2)铺盖一层普通黏土并夯实，厚度为100mm；
43.(3)黏土层上铺一层直径为3～6cm碎石，平均厚度为80mm；
44.(4)最后在碎石层上铺一层平均厚度为150mm的种植土。
45.实施例2
46.本实施例生态砌块仅上部开放其余各面均封闭的，第一层、第二层、第三层和第四层横截面面积相同，底泥资源化利用具体包括如下步骤：
47.(1)将小麦秸秆粉碎成长度为0.5厘米后平铺在砌块最底部，然后在秸秆上平铺含水率50％的底泥，底泥与秸秆的用量比为12：1，将平铺好的底泥与秸秆充分搅拌均匀，固化后底泥层抗压强度大于0.3mpa，平均厚度为200mm；
48.(2)铺盖一层普通黏土并夯实，平均厚度为80mm；
49.(3)黏土层上铺一层直径为3～6cm碎石，平均厚度为100mm；
50.(4)最后在碎石层上铺一层平均厚度为100mm的种植土。
51.实施例3
52.本实施例生态砌块仅上部开放其余各面均封闭的，第一层、第二层、第三层和第四层横截面面积相同，底泥资源化利用具体包括如下步骤：
53.(1)将玉米秸秆粉碎成长度1cm后平铺在砌块最底部，然后在秸秆上平铺含水率40％的底泥，底泥与秸秆的用量比为18：1，将平铺好的底泥与秸秆充分搅拌均匀，固化后底泥层抗压强度大于0.35mpa，平均厚度为300mm；
54.(2)铺盖一层普通黏土并夯实，平均厚度为110mm；
55.(3)黏土层上铺一层直径为2～7cm碎石，平均厚度为90mm；
56.(4)最后在碎石层上铺一层平均厚度为180mm的种植土。
57.应用例1
58.江苏省常州市某区河流为重污染河道，河道长度约1.8km，平均宽度约为15m，底泥深度约0.3-0.9m，由于多年来的污染，河床底部沉积了大量的垃圾、淤泥等污染物，这些污染物将长期影响河道水质，其大致清淤量为3.27万m3。为实该水体的恢复，需开展清淤工程，将河道底泥中含水率大于85％的部分做外运处理，含水率35％～85％的部分经固化处理后可直接作为生态砌块填充的材料，实现资源化利用。基于实施例1的方法本应用例中选取河道底泥约1000m3用于技术验证，河道底泥处理后作为生态砌块填充材料，实现资源化利用。结合施工单位预算对比，若将现有清淤因需将底泥运输至消纳点，最长运距76.8km，平均运距为30km，每m3底泥综合运输单价为53.37元；而若将这部分底泥清淤后原位资源化利用，则运输费用将全部节约，但底泥资源化利用会增加构筑生态砌块的费用，这部分视筑生态砌块是人工还是机械而定，机械费每个台班2000元，每台班约可构筑生态砌块200m3，每m3砌筑机械成本为10元；若采用人工构筑生态砌块，每人每天可筑10m3，每人每天工资200元，每m3砌筑人工成本为20元。壤土、底层黏土成本按照每吨10元估算，除去其中相同部分的费用，底泥原位资源化利用比转运填埋可降低的费用约为44％～62％，大大节约了工程建设成本。图2为本应用例底泥资源化利用后生态砌块现场照片，生态砌块可防护河道并种植植物，有效提高了河道的环境质量。
59.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求书的保护范围为准。

技术特征：
1.一种基于生态砌块的底泥资源化利用方法，其特征在于：在生态砌块内将固化后的底泥置于第一层，再用一层黏土封住底泥，最后依次用碎石和种植土封顶，具体包括如下步骤：步骤1：将底泥固化作为第一层，具体操作为：植物秸秆粉碎后平铺在底部，然后在植物秸秆上平铺不同含水率的底泥，最后将平铺好的底泥与下层植物秸秆充分搅拌均匀，即得固化后底泥；所述第一层抗压强度大于0.2mpa，平均厚度为100mm-400mm；步骤2：夯实普通黏土作为第二层，第二层平均厚度为80mm-120mm；步骤3：铺一层碎石作为第三层，第三层平均厚度为60-100mm；步骤4：铺一层种植土作为第四层，第四层平均厚度为100-200mm；所述的生态砌块可用于植物种植和生长。2.根据权利要求1所述的一种基于生态砌块的底泥资源化利用方法，其特征在于：所使用的生态砌块为箱型生态砌块，砌块只保留上部开放，其余各面均封闭；所述生态砌块横截面呈不规则几何形状或规则几何形状，所述规则几何形状为长方形、正方形、梯形或圆形。3.根据权利要求1所述的一种基于生态砌块的底泥资源化利用方法，其特征在于：所述植物秸秆为庄稼秸秆。4.根据权利要求3所述的一种基于生态砌块的底泥资源化利用方法，其特征在于：所述庄稼秸秆为小麦秸秆、稻秆、玉米秸秆、高粱秸秆中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的一种基于生态砌块的底泥资源化利用方法，其特征在于：所述庄稼秸秆为小麦秸秆、稻秆或玉米秸秆。6.根据权利要求1所述的一种基于生态砌块的底泥资源化利用方法，其特征在于：步骤1所述的底泥含水率为35％～85％。7.根据权利要求1所述的一种基于生态砌块的底泥资源化利用方法，其特征在于，步骤2所述普通黏土含水率为19％～23％。8.根据权利要求1所述的一种基于生态砌块的底泥资源化利用方法，其特征在于：步骤3所述碎石的直径为0.5～10cm。9.根据权利要求1所述的一种基于生态砌块的底泥资源化利用方法，其特征在于：步骤4所述种植土为土质疏松肥沃、酸碱适中，不含建筑和生活垃圾，且无毒害物质的土壤。10.根据权利要求1所述的一种基于生态砌块的底泥资源化利用方法，其特征在于：所述第一层、第二层、第三层和第四层横截面面积相同；所述第一层的平均厚度为250mm，第二层的平均厚度为100mm，第三层的平均厚度为80mm，第四层的平均厚度为150mm。

技术总结
本发明公开了一种基于生态砌块的底泥资源化利用方法，制备步骤如下：步骤1：将底泥固化作为第一层，具体操作为：植物秸秆粉碎后平铺在底部，然后在植物秸秆上平铺不同含水率的底泥，最后将平铺好的底泥与下层植物秸秆充分搅拌均匀，即得固化后底泥；步骤2：夯实普通黏土作为第二层；步骤3：铺一层碎石作为第三层；步骤4：铺一层种植土作为第四层。本发明将处理后的河道底泥放入生态砌块中从而实现底泥原位资源化利用，底泥无需外运，本发明的制备方法可以避免底泥的二次污染，降低了底泥处理的成本，具有良好的经济效益。具有良好的经济效益。具有良好的经济效益。


技术研发人员：刘睿 阳烨 王文静 孙晨 朱江 白伟岚
受保护的技术使用者：中国城市建设研究院有限公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/7/25