CN102219417A - 一种利用污泥制备人造轻集料的方法 - Google Patents

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黄川�
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Abstract

本发明公开了一种利用污泥制备人造轻集料的方法,将脱水污泥、粉煤灰和粘土按质量比42.5~48∶45~54∶4~6.5混合搅拌均匀后造粒，将造好的陶粒依次抛光、干燥后进行烧结，烧结物冷却即为人造轻集料。本发明污泥用量大，能够实现污泥的快速及时处理处置，最大化实现废物利用。在整个处理过程中，没有任何需要废弃的物料，并且不会产生需要进一步处理的残渣，处置过程环保。本方法可生产出一种在建筑业中惯用的人造沙石，可以减少甚至杜绝挖掘自然石头、采砂等破坏生态的不环保行为，使污泥变废为宝，且制备得到的人造轻集料优质，符合甚至高于相关标准。

Description

一种利用污泥制备人造轻集料的方法
技术领域
本发明涉及城市污水处理后留下的污泥的处理处置方法，具体指利用污泥制备人造轻集料的方法，属于污泥处置技术领域。
背景技术
城市污水处理厂对污水处理后会产生大量污泥。长期以来，污泥处理处置就是一个棘手的问题，主要以寻找合适地点加以“消纳”为目的。就申请人所在的重庆而言，城市污水厂是按各区分散处理的方式进行，污泥具体的处理方法是以填埋为主，很少部分能够资源化利用。即使资源化利用，费用也比较高，技术难度大。而填理易造成二次污染，还占用大量土地资源和填埋容量，垃圾填埋场周围臭气熏天，严重影响大气环境。堆肥则是污泥常见的另一种处理方法，它是利用污泥中的有机物质发酵而成，而占污泥中一半以上的无机物还得进一步处理。不少有害物质如重金属进入有机物中一起堆肥，而重金属在食物链中积累作用不可忽视。因此，城市污水污泥处理在我国无论在认识上，还是在技术上都处于发展阶段，推广和更新城市废物处理观念和技术迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种污泥资源化利用新方法，本方法可以利用污泥制备得到符合要求的人造优质轻集料，且污泥用量比较大。
本发明解决上述技术问题的技术手段是这样实现的：一种利用污泥制备人造轻集料的方法,将污泥脱水后形成的脱水污泥、粉煤灰和粘土（可以是建筑弃土）按质量比脱水污泥42.5~48∶粉煤灰45~54∶粘土4~6.5混合搅拌均匀后造粒，将造好的陶粒依次抛光、干燥后进行烧结，烧结物冷却即为人造轻集料。
所述烧结条件为：进窑窑温471~490℃，500~1000℃烧结时间10~11min，最高烧结温度1161~1171℃，最高温度停留时间2.5~3min，出窑时窑内温度1101~1150℃。
一个优选的实施例为：所述脱水污泥、粉煤灰和粘土的质量比为 44.4∶50.1∶5.5；烧结条件为：烧结窑转速10转/分，进窑窑温490℃，500~1000℃烧结时间10min，最高烧结温度1165℃，最高温度停留时间3min，出窑时窑内温度1120℃。
相比现有的污泥处理处置方法，本发明的积极效果是：
1、本方法污泥用量大，接近总原料的45%，能够实现污泥的快速及时处理处置。同时粉煤灰可选用发电厂废料，最大化实现废物利用。
2、提供一个完全环保的固体废物处理方法；在整个过程中，没有任何需要废弃的物料，并且不会产生需要进一步处理的残渣，处置过程环保。
3、本方法可生产出一种在建筑业中惯用的人造沙石，可以减少甚至杜绝挖掘自然石头、采砂等破坏生态的不环保行为，使污泥变废为宝，且制备得到的人造轻集料优质，符合甚至高于相关标准。
4、污泥处理过程中所产生的热量可以回收利用，从而可以取代矿物燃料以减轻全球气候中的温室效应。
具体实施方式
本发明利用污泥制备人造轻集料的方法,是将污水厂脱水后的脱水污泥与发电厂的粉煤灰、粘土按一定比例混合搅拌均匀、造粒，将造好的陶粒送入抛光筒抛光，然后进入干燥机干燥，干燥后的陶粒直接送至烧结窑烧结，烧结后最后进入硫化冷却器冷却即为人造轻集料。脱水污泥、粉煤灰和粘土质量比为42.5~48∶45~54∶4~6.5。脱水污泥含水率跟现有要求一样，为70-75%。
所述烧结条件为：进窑窑温471~490℃，500~1000℃烧结时间10~11min，最高烧结温度1161~1171℃，最高温度停留时间2.5~3min，出窑时窑内温度1101~1150℃。
污泥（垃圾）陶粒是由三种原料脱水污泥（有机生活垃圾）、粉煤灰和粘土组成，本方法重点关注的是配方的确定，因为不同的配方比例对烧成陶粒性能指标有很大的影响。因此，本发明的一个目的就是寻找满足人造轻集料品要求的废物最大化的最佳配比。
最佳配比的筛选目标为：满足陶粒松散容重、吸水率、颗粒强度要求的前提下使污泥用量最大，同时粘土用量最少。
本发明最佳配比为：脱水污泥、粉煤灰和粘土的质量比为 44.4∶50.1∶5.5；对应的烧结条件为：转速10转/分，进窑窑温490℃，500~1000℃烧结时间10min，最高烧结温度1165℃，最高温度停留时间3min，出窑时窑内温度1120℃。
污泥烧制的人造轻集料性能说明：
一、形貌特征
从外表上看，人造轻集料外表面是一层隔水保气的釉层，表面粗糙，光滑度低。将陶粒击碎观察其内部结构，陶粒剖面是一圈棕色的较致密的外壳，陶粒内部的核心部分呈铅灰色或黑色，并有互不连通的小气孔（也被称为蜂窝状结构）。采用BET动态氮吸附法测得本方法所制备的污泥陶粒的比表面积为2.85m2/g。
二、性能测试
将按照研究的最佳配比和烧结条件烧制的人造轻集料送往重庆大学建设工程质量检测中心，按照国家标准《轻集料及其试验方法》（GB/T17431.1－1998）进行检测，并进行了人造轻料的重金属浸出检测和放射性检测。
监测结果表明，污泥烧制的人造轻集料为普通轻集料600~700级，所有技术检测项目均满足《轻集料及其试验方法》（GB/T17431.1－1998）所规定的普通轻集料600~700级的技术要求，其放射性也满足B类装修材料的放射性要求。陶粒成品的浸出液中重金属浓度都较低，不仅均满足环境标准，甚至与粘土的浸出值基本相当。
三、陶粒混凝土性能测试
重庆大学建设工程质量检测中心，按照标准《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ51-2002）、《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）对本研究提供的陶粒混凝土进行了检测。
本次测定采用的原材料为：水泥为重庆拉发基水泥厂42.5R普通硅酸盐水泥，细骨料为河砂，粗骨料为本方法制备的污泥轻集料。
测试表明，采用污泥陶粒作为轻粗集料可以配制出强度等级CL45以上，表观密度1660kg/m3（600级）、1840kg/m3（700级）的轻集料混凝土。轻集料混凝土可以用于高层建筑中，基础、框架、楼板、外墙筒体等，与普通混凝土相比，可以减轻结构质量。
污泥含有大量的灰分，尤其是混凝法处理废水的污泥中含有大量的 Al、Fe 等成分，是建筑材料可用的添加剂。因此，污泥的建材利用是一个很有发展潜力的污泥处置及资源化的方法，不仅解决了污泥惯用处理处置方式的费用高、难处理、极易造成二次污染的问题，还使处理处置融入“循环经济”体系，符合循环经济的3R原则之——废弃物的再循环(Recycle)原则：最大限度地减少废弃物排放，力争做到排放的无害化，实现资源再循环。
本发明生产出的人造轻质料主要有以下用途：
①代替混凝土中天然石头以降低混凝土的重量，特别是在高层建筑物中的使用，为建筑业带来极大的益处；混凝土的重量大大降低，相应地对基础与钢筋的承重要求也降低了。
② 低密度的人造轻质料是理想的地板、框架、过粱、排水工程建筑材料。
③高强度的混凝土材料还可用于空心砖、天面隔热、地面垫层、防潮层，天台花园绿化，无土栽培等方面。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种利用污泥制备人造轻集料的方法,其特征在于：将污泥脱水后形成的脱水污泥、粉煤灰和粘土按质量比脱水污泥42.5~48∶粉煤灰45~54∶粘土4~6.5混合搅拌均匀后造粒，将造好的陶粒依次抛光、干燥后进行烧结，烧结物冷却即为人造轻集料。
2.根据权利要求1所述的利用污泥制备人造轻集料的方法，其特征在于：所述烧结条件为：进窑窑温471~490℃，500~1000℃烧结时间10~11min，最高烧结温度1161~1171℃，最高温度停留时间2.5~3min，出窑时窑内温度1101~1150℃。
3.根据权利要求2所述的利用污泥制备人造轻集料的方法，其特征在于：所述脱水污泥、粉煤灰和粘土的质量比为 44.4∶50.1∶5.5；烧结条件为：转速10转/分，进窑窑温490℃，500~1000℃烧结时间10min，最高烧结温度1165℃，最高温度停留时间3min，出窑时窑内温度1120℃。
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