CN102491731B - 一种生物陶粒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污泥资源化处理技术领域，具体涉及一种生物陶粒的制备方法。本发明方法包括：制备原料，搅拌配料，机械造粒，烧制陶粒，冷却筛分等。其中，原料采用城镇污水处理厂产出的剩余原始污泥经过添加药剂后进行机械压滤得到压滤污泥和脱水粘土。本发明不仅实现了压滤污泥的再利用，而且制成的陶粒具有比表面积大、机械强度大、隔热等特点，可作为污水处理中的生物填料。
Description
技术领域
本发明属于污泥资源化处理技术领域，具体涉及一种生物陶粒的制备方法。
背景技术
污水处理厂污泥是污水处理后的附属品，是一种由有机质、氮、磷、重金属、病原体以及灰分等组成的极其复杂的非均质体，一般是指用物理化学和生物法等处理废水时产生的沉淀物、颗粒物和漂浮物。污泥一般介于液体和固体之间的浓稠物，很难通过沉降进行固液分离。并且由于污泥的来源及水处理方法不同，产生的污泥性质不一，污泥的种类很多，分类比较复杂。
由于我国社会经济的快速发展和城市人口的急剧增加，城市污水处理量增加的同时也带来了污泥处理问题，很多城市形成了“污泥围城”的局面。国内对于污泥的处理方法主要有填埋、焚烧和堆肥，这些方法都存在明显的缺陷。卫生填埋的优点是能将污泥和其他固体废弃物一起处理，不需要高度脱水或自然干化，操作费用较低，缺点是固体废物填埋场选址困难，导致运输成本增加，同时大量污泥占用宝贵的土地资源，给土壤、水体和大气环境带来二次污染。污泥焚烧虽然可最大限度的减容减量，在焚烧前必须脱水，另外焚烧处理一般要求其热值在1000KJ/kg以上，焚烧成本是其他处理工艺的2-4倍，且焚烧的过程会产生一定量的有害气体，例如HCI、HF，尤其是二恶英等空气污染物。污泥堆肥具有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点，但存在病原体扩散和重金属污染的潜在危险。鉴于此，当前已有很多学者将污泥处理的研究热点集中于寻求一种经济合理、与环境发展相适应的新的污泥处理方法，其中热点之一是利用污泥中的灰分和可燃成分制作陶粒。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用城镇处理后的压滤污泥、粘土烧制生物陶粒的方法。
本发明方法一方面提高了压滤污泥在在原料中的比例，做到了污泥的资源化处理，实现了以废制废、节省土地填埋用地的目的；另一方面提高污泥与其他物料混合均匀度，提高了陶粒质量和产量。
本发明提供烧制生物陶粒的方法，具体步骤为：
第一步，制备原料
压滤污泥的制备，该压滤污泥是城镇污水处理厂产出的剩余原始污泥经过添加药剂后进行机械压滤得到，压滤后的污泥含水率为50%~60%。药剂添加总量为原始污泥重量的2%~6% ；所述药剂为三氯化铁和粉煤灰，三氯化铁添加量为1%~3%，粉煤灰添加量为1%~3% ；
粘土制备，将粘土脱水干化，含水率控制在2%~3%，然后粉碎细化，细度≤200目，粘土的干化采用晒干或晾干或烘干。
第二步，搅拌配料
将上述压滤污泥和粘土混合，物料按质量配比为，污泥55%~65%，粘土35%~45%，另添加压滤污泥和粘土总重量的0.5%~1%的机油，加水搅拌并混合均匀，得到混合湿料。其中机油即发动机润滑油。本发明可采用废机油，即经使用后混入了水分、灰尘、其他杂油和机件磨损产生的金属粉末等杂质的机油，采用废机油做添加剂，可确保烧制的陶粒性能，并且做到了废物的重复利用。
第三步，机械造粒
将第二步得到混合湿料用造粒机进行造粒，得到粒胚，粒径控制在5mm~25mm，水分控制在16%~24%。
第四步,烧制陶粒
将第三步获得的粒胚送入预热窑进行预热烘干，预热烘干采取渐进式升温，温度范围为120℃~600℃，预热烘干渐进时间为15~20分钟。烘干后的粒胚转入回转窑高温带，采用渐进式升温，高温带温度范围为600℃~1180℃，高温焙烧时间过程20~25分钟。
第五步，冷却筛分
焙烧窑出来的高温陶粒进入冷却筒，冷却过程中产生的热空气一部分作为燃烧器的助燃风，一部分作为烧成段的二次风，冷却后的陶粒产品经冷却窑上的陶粒分级装置设备筛选分级，得到相应规格的成品陶粒。
本发明的第一步中，所述原始剩余污泥含水率为97%~99.5%，添加的药剂为三氯化铁1%~3%，粉煤灰1%~3%，药剂添加总量为原始污泥重量的2%~6% ；采用机械板框压滤的方式，将含水率降到50%~60% ，达到城镇污水处理厂剩余污泥外运标准规定。
本发明的有益效果是：⑴采用污水处理厂的含水率低于60%机械压滤污泥，与粘土混合，不需要外加添加剂，并且实现了污泥的资源化。⑵本发明制成的陶粒具有比表面积大、机械强度大、隔热等特点，可在污水处理中作为生物填料。⑶整个***热利用效率高，无固体废物排放。
具体实施方式
以下实施例将对本发明作进一步的说明。
实施例1，取含水率为97%~99%的城镇污水处理厂剩余原始污泥放入机械板框压滤机，按重量比添加2%的三氯化铁液体溶液搅拌均匀，搅拌时间为10min-15min，然后添加2%的粉煤灰继续搅拌，搅拌时间为10min-15min，搅拌均匀后开始压滤，压滤后的污泥一般含水率为50%~57%。取经过干化处理的粘土，含水率控制在2%~3%，然后粉碎细化，细度≤200目。
将压滤污泥和粘土混合，物料按质量配比，取污泥55%~60%，粘土40%~45%，另添加占机械压滤污泥和粘土总量0.5%~1%比例的废机油加水搅拌均匀，得到混合湿料。将混合湿料用造粒机进行造粒，粒径控制在10mm-25mm，水分控制在16%-24%。将获得的粒胚送入预热窑进行预热烘干，预热烘干采取渐进式升温，温度范围为120℃~600℃，预热烘干渐进时间需约15~20分钟。烘干后的粒胚转入回转窑高温带，采用渐进式升温，高温带温度范围为600℃~1180℃，高温焙烧时间过程约20~25分钟。焙烧窑出来的高温陶粒进入冷却筒，冷却过程中产生的热空气一部分作为燃烧器的助燃风，一部分作为烧成段的二次风，冷却后的陶粒产品经冷却窑上的陶粒分级装置设备进行筛选分级，得到相应规格的成品陶粒。
所得陶粒的技术参数如下：
① 、堆积密度：450~500kg/m3; ②、表观密度：750~800kg/m3
③ 、筒压强度：1MP~2.5MP; ④、产品粒径：5mm~2mm
⑤、1h吸收率%：≤12； ⑥、导热系数：≤0.12w/m.k
生产的陶粒表面粗糙，比表面积大，适合微生物在其上面附着生长。
产品符合轻集料（陶粒）国家标准GB/T17431.1-1998要求，产品经质检部门检测，其产品质量达到优等品。
实施例2，取含水率为97%~99%的城镇污水处理厂剩余原始污泥放入机械板框压滤机，按重量比添加2%的三氯化铁液体溶液搅拌均匀，搅拌时间为10min-15min，然后添加2%的粉煤灰继续搅拌，搅拌时间为10min-15min，搅拌均匀后开始压滤，压滤后的污泥一般含水率为50%~57%。取经过干化处理的粘土，含水率控制在2%~3%，然后粉碎细化，细度≤300目。
将压滤污泥和粘土混合，物料按质量配比，取污泥60%~65%，粘土35%~40%，另添加占机械压滤污泥和粘土总量0.5%~1%比例的废机油加水搅拌均匀，得到混合湿料。将混合湿料用造粒机进行造粒，粒径控制在10mm-25mm，水分控制在16%-24%。将获得的粒胚送入预热窑进行预热烘干，预热烘干采取渐进式升温，温度范围为120℃~600℃，预热烘干渐进时间需约15~20分钟。烘干后的粒胚转入回转窑高温带，采用渐进式升温，高温带温度范围为600℃~1180℃，高温焙烧时间过程约20~25分钟。焙烧窑出来的高温陶粒进入冷却筒，冷却过程中产生的热空气一部分作为燃烧器的助燃风，一部分作为烧成段的二次风，冷却后的陶粒产品经冷却窑上的陶粒分级装置设备进行筛选分级，得到相应规格的成品陶粒。
所得陶粒的技术参数如下：
① 、堆积密度：450~500kg/m3; ②、表观密度：750~800kg/m3
③、筒压强度：1MP~3MP; ④、产品粒径：5mm~21mm
⑤、1h吸收率%：≤12； ⑥、导热系数：≤0.12w/m.k
生产的陶粒表面粗糙，比表面积大，适合微生物在其上面附着生长。
产品符合轻集料（陶粒）国家标准GB/T17431.1-1998要求，产品经质检部门检测，其产品质量达到优等品。
本发明得到的陶粒作为生物填料，易于挂膜，可用于塔式蚯蚓生态滤池、曝气生物滤池、人工湿地等废水处理工艺之中。
Claims (1)
1.一种生物陶粒的制备方法，其特征在于具体步骤为：
第一步，制备原料
压滤污泥的制备，将城镇污水处理厂产出的剩余原始污泥经过添加药剂后进行机械压滤得到压滤污泥，压滤后的污泥含水率为50%~60% ；所述药剂为三氯化铁和粉煤灰，三氯化铁添加量为原始污泥重量的1%~3%，粉煤灰添加量为原始污泥重量的1%~3% ；
粘土制备，将粘土脱水干化，含水率控制在2%~3%，然后粉碎细化，细度≤200目，粘土的干化采用晾干或烘干；
第二步，搅拌配料
将上述压滤污泥和粘土混合，物料按质量配比为，污泥55%~65%，粘土35%~45% ，
另添加压滤污泥和粘土总重量的0.5%~1%的机油，加水搅拌并混合均匀，得到混合湿料；
第三步，机械造粒
将第二步得到混合湿料用造粒机进行造粒，得到粒坯，粒径控制在5mm~25mm，水分控制在16%~24% ；
第四步, 烧制陶粒
将第三步获得的粒坯送入预热窑进行预热烘干，预热烘干采取渐进式升温，温度范围为120℃~600℃，预热烘干渐进时间为15~20分钟；烘干后的粒坯转入回转窑高温带，采用渐进式升温，高温带温度范围为600℃~1180℃，高温焙烧时间过程20~25分钟；
第五步，冷却筛分
焙烧窑出来的高温陶粒进入冷却筒，冷却后的陶粒产品经冷却窑上的陶粒分级装置设备筛选分级，得到相应规格的成品陶粒。
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