一种利用固体废弃物再生填土材料的装置与方法

1.本发明涉及淤泥固化处理技术领域，具体是一种利用固体废弃物再生填土材料的装置与方法。


背景技术：

2.据估算，仅珠三角地区每年清理出来的疏浚淤泥量就高达8000万立方米。疏浚淤泥不能直接用作工程填料，通常需要场地安置或者抛淤，导致占用耕地、影响环境生态等问题。疏浚淤泥主要由粘粒组成，含水量高且脱水困难、强度低、土力学性质差，并含有大量的有机质及重金属。
3.城市生活垃圾焚烧因其减量化效果显著越来越受到重视，全国生活垃圾焚烧炉渣年产生量约为2100万吨，大量的垃圾焚烧炉渣急需合理化处置。垃圾焚烧炉渣主要由粒径0.1～5.0毫米的无机矿物颗粒组成，具有火山灰活性，具备作为胶凝材料的特征。
4.中国专利申请文献cn102941209a中公开了一种掺合生活垃圾焚烧底灰固化疏浚淤泥的方法，生活垃圾焚烧底灰的掺加量与疏浚淤泥重量之比为0.3～0.5:1，固化剂掺量与生活垃圾焚烧底灰重量比为0.1～0.2:1，28天龄期的固化体无侧限抗压强度为50～80kpa，水浸泡不坍塌崩散。
5.中国专利cn112341127a公开了一种淤泥固化剂及其生产方法，所述的淤泥固化剂由硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、超细矿渣微粉、粉煤灰、可分散乳胶粉、硅酸钠、羟基磷酸钙、改性纳米蒙脱石；对硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰、硅酸钠、羟基磷酸钙配比组成，经过研磨并通过200-300目筛，再加入超细矿渣微粉、可分散乳胶粉、改性纳米蒙脱石充分混合均匀即得到固化剂成品。
6.中国专利cn111348961a公开了一种利用城市污泥及城市建筑垃圾生产一类土的处置方法，将城市污泥和城市建筑垃圾混合搅拌得到污泥垃圾混合物；将污泥垃圾混合物平摊在温室大棚内，在污泥垃圾混合物的表面喷入em菌种调理剂，对污泥垃圾混合物进行翻堆，干燥到一定含水率时进行堆垛；在堆垛上面平摊红土壤，并播种玉米种子，增幅后将种植物粉碎并连同污泥垃圾混合物、红土壤混合搅拌，即可达到园林绿化用土及裸露山体修复的用土需要。
7.现有技术至少存在以下不足：
8.1.未能针对疏浚淤泥粒径小、含水量高、强度低等特点，同时提出粒径增粗、水分减少、强度提高等相应措施，从而满足填土材料的性能要求；
9.2.未能协同利用多种固体废弃物的特征，对疏浚淤泥进行混合固化处理，从而实现固体废弃物的协同资源化利用，达到“废物利用，变废为宝”的目标；
10.3.上述技术方案流程较复杂、工艺较繁琐，且较难实现机械化和自动化生产，不具备现场可应用性。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于提供一种利用固体废弃物再生填土材料的装置与方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
12.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
13.一种利用固体废弃物再生填土材料的装置，包括淤泥预处理仓，所述淤泥预处理仓的下端通过管道连接有压滤脱水系统，所述压滤脱水系统通过管道连接有混合搅拌系统，所述混合搅拌系统的左端通过出料管连接有再生集料仓，所述搅拌室的下端连接有出料系统。
14.作为本发明进一步的方案，所述淤泥预处理仓的上端固定连接有进泥口，所述进泥口的下端位于淤泥预处理仓内固定连接有振动格筛板，所述淤泥预处理仓的内壁上固定连接有环壁滤网，所述淤泥预处理仓的下端还固定连接有集液箱，所述淤泥预处理仓的左端通过二号输液排管连接有二号药物室，所述淤泥预处理仓定右端通过一号输液排管连接有一号药物室，所述淤泥预处理仓与压滤脱水系统之间的连接管道上安装有一号电控下料阀门。
15.作为本发明再进一步的方案，所述压滤脱水系统包括单侧导水管，所述单侧导水管的下端固定连接有废液收集箱，所述单侧导水管内壁上固定有复合滤网，所述单侧导水管内转动连接有第一螺旋转轴，所述单侧导水管的右侧设有第一电机，所述第一电机与第一螺旋转轴连接。
16.作为本发明再进一步的方案，所述第一螺旋转轴为变径螺旋转轴，所述第一螺旋转轴的直径从左到右逐渐增大。
17.作为本发明再进一步的方案，所述混合搅拌系统包括搅拌仓，所述搅拌仓内转动连接有搅拌杆，所述搅拌仓的下端设有第二电机，所述搅拌仓的内部底端安装有压力传感器，所述再生集料仓与搅拌仓之间的出料管上安装有三号电控下料阀门。
18.作为本发明再进一步的方案，所述出料系统包括出料圆管，所述出料圆管的下端开设有出料口，所述出料圆管内部转动连接有第二螺旋转轴，所述出料圆管的左端设有第三电机，所述第三电机与第二螺旋转轴连接。
19.作为本发明再进一步的方案，
20.s100：疏浚淤泥除杂。将疏浚淤泥输送至淤泥预处理仓进泥口，经过振动格筛板去除大尺寸杂物后进入淤泥预处理仓内；
21.s200：疏浚淤泥有机质降解。打开一号电控加压阀门，让复合酶制剂进入淤泥预处理仓与疏浚淤泥发生降解反应，将疏浚淤泥中有机质进行分解；
22.s300：疏浚淤泥絮凝脱水。打开二号电控加压阀门，让絮凝剂溶液进入淤泥预处理仓与疏浚淤泥发生絮凝反应，将疏浚淤泥中泥和水快速分离；分离后的水通过环壁滤网进入废液收集箱内，分离后的泥经过一号电控下料阀门进入压滤脱水系统；
23.s400：疏浚淤泥压滤脱水。启动压滤脱水系统，将疏浚淤泥进一步脱水处理；在转速为r1的第一螺旋转轴作用下，疏浚淤泥自进料端向出料端传输，且受到的挤压力逐渐变大，挤压出的水经过复合滤网进入废液收集箱内；上述过程持续t1时间；
24.s500：填土材料混合搅拌。完成压滤脱水后的疏浚淤泥自动进入搅拌仓，通过压力传感器自动监测进入到搅拌仓内疏浚淤泥的重量；启动混合搅拌系统，打开三号电控下料
阀门，再生集料仓内的物质通过出料管进入搅拌仓内，与压滤脱水后的疏浚淤泥进行混合搅拌，形成再生填土材料；
25.s600：填土材料匀速出料。打开二号电控下料阀门，再生填土材料进入出料圆管内；启动出料系统，让出料系统内的第二螺旋转轴匀速转动，在转速为r2的第二螺旋转轴的作用下，再生填土材料会被匀速传输至出料口，即可投入使用；上述过程持续t2时间。
26.作为本发明再进一步的方案，所述混合酶制剂由蛋白质酶：纤维素酶：mgso4：水按质量比例1:5:4:90配制而成，所述混合酶制剂需要保持ph值为5.6～6.1；
27.所述絮凝剂采用阴离子聚丙烯酰胺，粒径为0.6～1.2mm，分子量在1600万以上，所述絮凝剂溶液由聚丙烯酰胺:水按质量比1:99比例配制而成，溶解过程需要搅拌至少20min；
28.所述建筑垃圾再生骨料由废弃混凝土、废弃砂浆、废弃石料、废弃砖瓦等加工而成，加工后的再生骨料粒径为10～45mm；
29.所述生活垃圾焚烧炉渣再生微粉由生活垃圾焚烧炉渣经磁选、研磨等加工而成，加工后的再生微粉粒径小于75μm，比表面积大于300m2/kg；
30.所述再生集料各组分的质量比例为：建筑垃圾再生骨料66％～78％；生活垃圾焚烧炉渣再生微粉22％～34％，其中再生集料各组分需要均匀混合；
31.所述混合搅拌系统搅拌时各物料的质量比例为：再生集料62％～72％；疏浚淤泥28％～38％；
32.所述疏浚淤泥压滤脱水持续时间t1，可以通过调整变径螺旋转轴转速r1进行控制；所述填土材料匀速出料持续时间t2，可以通过调整等径螺旋转轴转速r2进行控制。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
34.本发明充分利用固体废物的土力学特征，将建筑垃圾再生骨料作为骨架材料，疏浚淤泥作为孔隙填充材料，生活垃圾焚烧炉再生微粉作为胶凝材料，采用对疏浚淤泥先絮凝后固化的工艺及配套装置，能够实现疏浚淤泥、垃圾焚烧炉渣再生微粉及建筑垃圾的协同处理和资源化利用，生产满足工程要求的填土材料，从而实现“废物利用，变废为宝”。该处理方法成本低、周期短、处置量大、效果良好，具有显著的经济、环保和社会效益。
附图说明
35.图1为一种利用固体废弃物再生填土材料的装置结构图。
36.图2为一种利用固体废弃物再生填土材料的装置与方法中的方法步骤图。
37.图中：1、一号电控加压阀门；2、进泥口；3、振动格筛板；4、一号电控下料阀门；5、二号电控加压阀门；6、一号输液排管；7、一号药物室；8、复合滤网；9、第一螺旋转轴；10、废液收集箱；11、第一电机；12、搅拌轴；13、搅拌仓；14、搅拌叶片；15、压力传感器；16、第二电机；17、二号电控下料阀门；18、出料管；19、三号电控下料阀门；20、第二螺旋转轴；21、出料圆管；22、出料口；23、第三电机；24、再生集料仓；25、单侧导水管；26、集液箱；27、环壁滤网；28、二号输液排管；29、二号药物室。
具体实施方式
38.请参阅图1～2，本发明实施例中，一种利用固体废弃物再生填土材料的装置与方
法，包括淤泥预处理仓，淤泥预处理仓的下端通过管道连接有压滤脱水系统，压滤脱水系统通过管道连接有混合搅拌系统，混合搅拌系统的左端通过出料管18连接有再生集料仓24，搅拌室的下端连接有出料系统；
39.淤泥预处理仓的上端固定连接有进泥口2，进泥口2的下端位于淤泥预处理仓内固定连接有振动格筛板3，淤泥预处理仓的内壁上固定连接有环壁滤网27，环壁滤网27的孔径为3000目，淤泥预处理仓的下端还固定连接有集液箱26，通过集液箱26可对废水进行收集，淤泥预处理仓的左端通过二号输液排管28连接有二号药物室29，二号药物室29内盛装有复合酶制剂，淤泥预处理仓定右端通过一号输液排管6连接有一号药物室7，一号药物室7内盛装有絮凝剂，一号输液排管6和二号输液排管28均由一个主管体和若干辅助管体均匀排列组合而成，且主管体与辅助管体之间的间距小于200mm，若干辅助管体之间的间距也小于200mm，二号输液排管28的主管体上安装有一号电控加压阀门1，一号输液排管6的主管体上安装有二号电控加压阀门5，通过一号电控加压阀门1和二号电控加压阀门5可控制液体的输送速率，淤泥预处理仓与压滤脱水系统之间的连接管道上安装有一号电控下料阀门4；
40.压滤脱水系统包括单侧导水管25，单侧导水管25的下端固定连接有废液收集箱10，单侧导水管25内壁上固定有复合滤网8，复合滤网8内侧为土工布，外侧为环形滤网，其中环形滤网孔径为3000目，单侧导水管25内转动连接有第一螺旋转轴9，第一螺旋转轴9为变径螺旋转轴，第一螺旋转轴9的直径从左到右逐渐增大，且第一螺旋转轴9的右端直径等于左端直径的两倍，单侧导水管25的右侧设有第一电机11，第一电机11与第一螺旋转轴9连接；
41.混合搅拌系统包括搅拌仓13，搅拌仓13内转动连接有搅拌杆，搅拌杆包括搅拌轴12，搅拌轴12上固定连接有搅拌叶片14，搅拌仓13的下端设有第二电机16，第二电机16的输出轴与搅拌轴12连接，搅拌仓13的内部底端安装有压力传感器15，再生集料仓24与搅拌仓13之间的出料管18上安装有三号电控下料阀门19，再生集料仓24内装有生活垃圾焚烧炉渣再生微粉、建筑垃圾再生骨料；
42.出料系统包括出料圆管21，出料圆管21与搅拌仓13之间固定连接有二号电控下料阀门17，出料圆管21的下端开设有出料口22，出料圆管21内部转动连接有第二螺旋转轴20，出料圆管21的左端设有第三电机23，第三电机23与第二螺旋转轴20连接。
43.方法步骤：
44.s100：疏浚淤泥除杂。将疏浚淤泥输送至淤泥预处理仓进泥口2，经过振动格筛板3去除大尺寸杂物后进入淤泥预处理仓内。
45.s200：疏浚淤泥有机质降解。打开一号电控加压阀门1，让复合酶制剂进入淤泥预处理仓与疏浚淤泥发生降解反应，将疏浚淤泥中有机质进行分解。
46.s300：疏浚淤泥絮凝脱水。打开二号电控加压阀门5，让絮凝剂溶液进入淤泥预处理仓与疏浚淤泥发生絮凝反应，将疏浚淤泥中泥和水快速分离；分离后的水通过环壁滤网27进入废液收集箱10内，分离后的泥经过一号电控下料阀门4进入压滤脱水系统。
47.s400：疏浚淤泥压滤脱水。启动压滤脱水系统，将疏浚淤泥进一步脱水处理；在转速为r1的第一螺旋转轴9作用下，疏浚淤泥自进料端向出料端传输，且受到的挤压力逐渐变大，挤压出的水经过复合滤网8进入废液收集箱10内；上述过程持续t1时间。
48.s500：填土材料混合搅拌。完成压滤脱水后的疏浚淤泥自动进入搅拌仓13，通过压
力传感器15自动监测进入到搅拌仓13内疏浚淤泥的重量；启动混合搅拌系统，打开三号电控下料阀门19，再生集料仓24内的物质通过出料管18进入搅拌仓13内，与压滤脱水后的疏浚淤泥进行混合搅拌，形成再生填土材料。
49.s600：填土材料匀速出料。打开二号电控下料阀门17，再生填土材料进入出料圆管21内；启动出料系统，让出料系统内的第二螺旋转轴20匀速转动，在转速为r2的第二螺旋转轴20的作用下，再生填土材料会被匀速传输至出料口22，即可投入使用；上述过程持续t2时间；
50.所述混合酶制剂由蛋白质酶：纤维素酶：mgso4：水按质量比例1:5:4:90配制而成，所述混合酶制剂需要保持ph值为5.6～6.1。
51.所述絮凝剂采用阴离子聚丙烯酰胺，粒径为0.6～1.2mm，分子量在1600万以上，所述絮凝剂溶液由聚丙烯酰胺:水按质量比1:99比例配制而成，溶解过程需要搅拌至少20min。
52.所述建筑垃圾再生骨料由废弃混凝土、废弃石料、废弃砖瓦等加工而成，加工后的再生骨料粒径为10～45mm。
53.所述生活垃圾焚烧炉渣再生微粉由生活垃圾焚烧炉渣经磁选、研磨等加工而成，加工后的再生微粉粒径小于75μm，比表面积大于300m2/kg。
54.所述再生集料各组分的质量比例为：建筑垃圾再生骨料66％～78％；生活垃圾焚烧炉渣再生微粉22％～34％，其中再生集料各组分需要均匀混合。
55.所述混合搅拌系统搅拌时各物料的质量比例为：再生集料62％～72％；疏浚淤泥28％～38％。
56.所述疏浚淤泥压滤脱水持续时间t1，可以通过调整变径螺旋转轴转速r1进行控制；所述填土材料匀速出料持续时间t2，可以通过调整等径螺旋转轴转速r2进行控制。