本發(fā)明涉及一種以湖泊污染底泥為原料制備建筑磚的方法，屬于資源綜合利用與環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

目前，國(guó)內(nèi)及世界范圍內(nèi)大部分湖泊由于周邊農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)農(nóng)業(yè)污水、周邊城市污水、垃圾、農(nóng)村地表徑流以及工業(yè)廢水的匯入，都不同程度地受到了污染，致使水質(zhì)化學(xué)污染嚴(yán)重，礦化程度越來越高，富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，造成水生植物迅速蔓延，湖面幾乎全部被沉水植物充塞，水生植物腐爛沉落后造成強(qiáng)烈的生物促淤作用，使湖底上升速度加快，湖水沼澤化進(jìn)程加快，魚類資源，鳥類資源顯著減少，生物填平效應(yīng)加快，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重的破壞，部分年輕湖泊已經(jīng)過早地進(jìn)入了老年期。

面對(duì)湖泊污染程度地日益加劇，很多國(guó)家、地區(qū)和政府均對(duì)受污染的湖泊采取不同的方式處理，治理方法主要以使用清潔水置換污染水體和采取疏挖清淤方式為主，但這種方法都是治標(biāo)不治本，不但耗費(fèi)大量的人力物力，還使污染日趨嚴(yán)重。使用清潔水置換污染水體，湖底的淤泥又會(huì)成為二次污染源，釋放污染物，使清潔水被污染；采取疏挖清淤的方式挖掘出的污泥不是被棄置就是被填埋，由于污泥中往往含有病菌和過量的重金屬，沒有經(jīng)過無害化處理的污泥大量被棄置或填埋，最終作為資源用于土地，常常造成二次污染，嚴(yán)重影響了環(huán)境綜合治理的實(shí)際成果。

目前，采用湖泊污染底泥制備建筑材料的方法是簡(jiǎn)單的將湖泊污染底泥與細(xì)沙、黏土等混合后燒結(jié)成建筑材料，此建筑材料中還含有活潑的重金屬形態(tài)，有較高的浸出毒性，對(duì)人體有害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以湖泊污染底泥為原料制備建筑磚的方法，實(shí)現(xiàn)湖泊污染底泥的資源化利用和無害化處理，保護(hù)環(huán)境。

本發(fā)明的技術(shù)方案：在湖泊污染底泥中加入磷酸將化學(xué)活潑態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變成溶解度非常低的鈣磷酸鹽礦物，然后燒結(jié)使其有機(jī)物質(zhì)分解去除，再將泥與水、細(xì)沙、黏土混合澆筑或震動(dòng)壓制成磚，高溫?zé)Y(jié)即得抗壓強(qiáng)度高、金屬浸出率低的建筑磚。

一種以湖泊污染底泥為原料制備建筑磚的方法，具體步驟如下：

（1）將湖泊污染底泥干燥至含水率為50~70%，然后加入磷酸反應(yīng)2~6h；

（2）在步驟（1）所得反應(yīng)產(chǎn)物煅燒得到氣體和泥，氣體采用活性炭吸附后排出；

（3）將步驟（2）所得泥與細(xì)沙、黏土混合得到干燥基，在干燥基中加入水混合均勻，然后澆筑或壓制成磚；

（4）將步驟（3）所得磚煅燒即得建筑磚；

所述磷酸的加入量為湖泊污染底泥質(zhì)量的30~45%，磷酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度為4~7.5%；

所述步驟（2）中煅燒溫度為650~780℃，煅燒時(shí)間為2~3h；

以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述步驟（3）干燥基中含有泥25~45%、細(xì)沙20~40%、黏土35~55%；

所述步驟（4）中煅燒溫度為1000~1200℃，煅燒時(shí)間為1~2h；

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明在湖泊污泥中加入磷酸，將化學(xué)活潑的重金屬轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的鈣磷酸鹽，降低了成品磚的浸出毒性，避免磚對(duì)環(huán)境的污染；

（2）本發(fā)明在成型磚之前進(jìn)行焙燒，進(jìn)一步穩(wěn)定化重金屬，有效地除去了泥中的有機(jī)物質(zhì)，大幅提高了磚的抗壓強(qiáng)度；

（3）本發(fā)明將湖泊污染底泥實(shí)現(xiàn)建材磚的資源化利用，有效去除湖泊內(nèi)部的大部分內(nèi)源性污染物，減少底泥污染物向水體的釋放，提高湖泊水質(zhì)，降低湖泊富營(yíng)養(yǎng)化，豐富湖泊內(nèi)物種，增加湖泊的庫(kù)存和自凈化能力，有效地維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施步驟對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：本實(shí)施例中湖泊污染底泥的主要成分見表1

表1湖泊污染污泥主要成分

一種以湖泊污染底泥為原料制備建筑磚的方法，具體步驟如下：

（1）將湖泊污染底泥干燥至含水率為50%，然后轉(zhuǎn)移至管式反應(yīng)器內(nèi)，加入湖泊污染底泥質(zhì)量的30%的磷酸反應(yīng)2h，其中磷酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度為4%；

（2）在溫度為650℃條件下，在步驟（1）所得反應(yīng)產(chǎn)物煅燒3h得到氣體和泥，氣體采用活性炭吸附凈化后排出；

（3）將步驟（2）所得泥與細(xì)沙、黏土混合得到干燥基，其中以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，干燥基中泥25%、細(xì)沙20%、黏土55%；在干燥基中加入水混合均勻，其中水的加入量為干燥基質(zhì)量的25%，然后澆筑成240×115×53mm的磚；

（4）將步驟（3）所得磚在溫度為1000℃條件下煅燒1h即得建筑磚；

本實(shí)施例制備得到的建筑磚，抗壓強(qiáng)度為42.23mpa，達(dá)到燒結(jié)普通磚國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t5101-2003的抗壓強(qiáng)度性能。煅燒前，湖泊污染底泥中砷元素浸出結(jié)果為375.83mg/l，鉛元素浸出結(jié)果為289.65mg/l；固化后，磚中砷元素浸出≤0.02mg/l，鉛元素浸出≤0.89mg/l，毒性達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)廢棄物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—浸出毒性鑒別》（gb5085.3-1996）中砷元素浸出≤1.5mg/l，鉛元素浸出≤3mg/l的要求。

實(shí)施例2：本實(shí)施例中湖泊污染底泥與實(shí)施例1相同；

一種以湖泊污染底泥為原料制備建筑磚的方法，具體步驟如下：

（1）將湖泊污染底泥干燥至含水率為55%，然后轉(zhuǎn)移至管式反應(yīng)器內(nèi)，加入湖泊污染底泥質(zhì)量的35%的磷酸反應(yīng)3h，其中磷酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度為4.5%；

（2）在溫度為680℃條件下，在步驟（1）所得反應(yīng)產(chǎn)物煅燒2.5h得到氣體和泥，氣體采用活性炭吸附凈化后排出；

（3）將步驟（2）所得泥與細(xì)沙、黏土混合得到干燥基，其中以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，干燥基中泥35%、細(xì)沙20%、黏土45%；在干燥基中加入水混合均勻，其中水的加入量為干燥基質(zhì)量的20%，然后澆筑成240×115×53mm的磚；

（4）將步驟（3）所得磚在溫度為1050℃條件下煅燒1.3h即得建筑磚；

本實(shí)施例制備得到的建筑磚，抗壓強(qiáng)度為36.20mpa，達(dá)到燒結(jié)普通磚國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t5101-2003的抗壓強(qiáng)度性能。煅燒前，湖泊污染底泥中砷元素浸出結(jié)果為375.83mg/l，鉛元素浸出結(jié)果為289.65mg/l；固化后，磚中砷元素浸出≤0.02mg/l，鉛元素浸出≤0.85mg/l，毒性達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)廢棄物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—浸出毒性鑒別》（gb5085.3-1996）中砷元素浸出≤1.5mg/l，鉛元素浸出≤3mg/l的要求。

實(shí)施例3：本實(shí)施例中湖泊污染底泥與實(shí)施例1相同；

一種以湖泊污染底泥為原料制備建筑磚的方法，具體步驟如下：

（1）將湖泊污染底泥干燥至含水率為60%，然后轉(zhuǎn)移至管式反應(yīng)器內(nèi)，加入湖泊污染底泥質(zhì)量的38%的磷酸反應(yīng)4h，其中磷酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度為5.2%；

（2）在溫度為700℃條件下，在步驟（1）所得反應(yīng)產(chǎn)物煅燒2.8h得到氣體和泥，氣體采用活性炭吸附凈化后排出；

（3）將步驟（2）所得泥與細(xì)沙、黏土混合得到干燥基，其中以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，干燥基中泥45%、細(xì)沙20%、黏土35%；在干燥基中加入水混合均勻，其中水的加入量為干燥基質(zhì)量的26%，然后澆筑成240×115×53mm的磚；

（4）將步驟（3）所得磚在溫度為1080℃條件下煅燒1.5h即得建筑磚；

本實(shí)施例制備得到的建筑磚，抗壓強(qiáng)度為46.58mpa，達(dá)到燒結(jié)普通磚國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t5101-2003的抗壓強(qiáng)度性能。煅燒前，湖泊污染底泥中砷元素浸出結(jié)果為375.83mg/l，鉛元素浸出結(jié)果為289.65mg/l；固化后，磚中砷元素浸出≤0.02mg/l，鉛元素浸出≤0.79mg/l，毒性達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)廢棄物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—浸出毒性鑒別》（gb5085.3-1996）中砷元素浸出≤1.5mg/l，鉛元素浸出≤3mg/l的要求。

實(shí)施例4：本實(shí)施例中湖泊污染底泥與實(shí)施例1相同；

一種以湖泊污染底泥為原料制備建筑磚的方法，具體步驟如下：

（1）將湖泊污染底泥干燥至含水率為65%，然后轉(zhuǎn)移至管式反應(yīng)器內(nèi)，加入湖泊污染底泥質(zhì)量的42%的磷酸反應(yīng)5h，其中磷酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度為6.5%；

（2）在溫度為730℃條件下，在步驟（1）所得反應(yīng)產(chǎn)物煅燒2h得到氣體和泥，氣體采用活性炭吸附凈化后排出；

（3）將步驟（2）所得泥與細(xì)沙、黏土混合得到干燥基，其中以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，干燥基中泥28%、細(xì)沙30%、黏土42%；在干燥基中加入水混合均勻，其中水的加入量為干燥基質(zhì)量的24%，然后澆筑成240×115×53mm的磚；

（4）將步驟（3）所得磚在溫度為1150℃條件下煅燒1.8h即得建筑磚；

本實(shí)施例制備得到的建筑磚，抗壓強(qiáng)度為40.16mpa，達(dá)到燒結(jié)普通磚國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t5101-2003的抗壓強(qiáng)度性能。煅燒前，湖泊污染底泥中砷元素浸出結(jié)果為375.83mg/l，鉛元素浸出結(jié)果為289.65mg/l；固化后，磚中砷元素浸出≤0.02mg/l，鉛元素浸出≤0.92mg/l，毒性達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)廢棄物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—浸出毒性鑒別》（gb5085.3-1996）中砷元素浸出≤1.5mg/l，鉛元素浸出≤3mg/l的要求。

實(shí)施例5：本實(shí)施例中湖泊污染底泥與實(shí)施例1相同；

一種以湖泊污染底泥為原料制備建筑磚的方法，具體步驟如下：

（1）將湖泊污染底泥干燥至含水率為70%，然后轉(zhuǎn)移至管式反應(yīng)器內(nèi)，湖泊污染底泥質(zhì)量的45%的磷酸反應(yīng)6h，其中磷酸的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)濃度為7.5%；

（2）在溫度為780℃條件下，在步驟（1）所得反應(yīng)產(chǎn)物煅燒3h得到氣體和泥，氣體采用活性炭吸附凈化后排出；

（3）將步驟（2）所得泥與細(xì)沙、黏土混合得到干燥基，其中以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，干燥基中泥25%、細(xì)沙40%、黏土35%；在干燥基中加入水混合均勻，其中水的加入量為干燥基質(zhì)量的28%，然后澆筑成240×115×53mm的磚；

（4）將步驟（3）所得磚在溫度為1200℃條件下煅燒2h即得建筑磚；

本實(shí)施例制備得到的建筑磚，抗壓強(qiáng)度為41.25mpa，達(dá)到燒結(jié)普通磚國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/t5101-2003的抗壓強(qiáng)度性能。煅燒前，湖泊污染底泥中砷元素浸出結(jié)果為375.83mg/l，鉛元素浸出結(jié)果為289.65mg/l；固化后，磚中砷元素浸出≤0.02mg/l，鉛元素浸出≤0.92mg/l，毒性達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《危險(xiǎn)廢棄物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—浸出毒性鑒別》（gb5085.3-1996）中砷元素浸出≤1.5mg/l，鉛元素浸出≤3mg/l的要求。