CN111196700A - 一种利用污泥和炉渣制备的环保免烧砖及制备方法 - Google Patents

一种利用污泥和炉渣制备的环保免烧砖及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用污泥和炉渣制备的环保免烧砖，原料包括：污泥、生活垃圾焚烧炉渣、水泥、固化剂和水，按质量比计，污泥︰生活垃圾焚烧炉渣︰水泥︰固化剂为35～40︰10～15︰40～50︰5～10。制备方法为：将原生污泥经热水解、高温厌氧消化处理后进行脱水，得脱水污泥；向脱水污泥加入除臭剂，进行自然除臭和晾干，然后破碎，过100目筛，得污泥粉末，将生活垃圾焚烧炉渣过50目筛，得炉渣颗粒；将污泥粉末和炉渣颗粒与硅酸盐水泥、固化剂及水混合，所得混合物放入模具中，进行挤压、压制成型，于空气中养护，即得环保免烧砖。本发明能利用废料污泥和炉渣作为原料制备性质稳定、无污染、强度能满足需求的环保免烧砖。

Description

一种利用污泥和炉渣制备的环保免烧砖及制备方法
技术领域
本发明涉及废弃物资源化领域，尤其涉及一种利用污泥和炉渣制备的环保免烧砖及制备方法。
背景技术
伴随着经济的快速发展、能源紧张和环境污染的问题日益突出，发展节能环保的绿色经济是经济发展的重点，对废弃物的回收利用也是绿色经济的重要组成部分。
炉渣是生活垃圾焚烧的副产品，其可浸出重金属和溶解盐浓度相对较低，直接废弃造成资源的浪费。污泥是污水处理过程中产生的废弃物，由于含有大量有机物和无机物，因此难以处理，若直接作为固体废弃物舍弃，往往容易发生二次污染，目前有将污泥用于制备环保砖，然而现有的污泥制砖工艺存在如下缺陷：（1）现在市场上流行的大多砖制品都是烧结砖，在制作过程中会产生烟气等高污染，而且能源消耗也大；（2）普通污泥作为制砖原料制成的免烧砖往往强度不够、容易对环境造成二次污染，且在制作环保砖的过程中往往需要添加化学药剂；（3）现有污泥制免烧砖工艺主要用粉煤灰等物质作为骨料，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废弃物，在制砖过程中容易产生扬尘，污染大气。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能利用废料污泥和炉渣作为原料、性质稳定、无污染、强度能满足需求的环保免烧砖；本发明还提供一种工艺简单、设备易购、成本低廉、能实现污泥和炉渣资源化和环保化的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种利用污泥和炉渣制备的环保免烧砖，所述环保免烧砖的制造原料包括：污泥、生活垃圾焚烧炉渣、水泥、固化剂和水，且按质量比计，污泥︰生活垃圾焚烧炉渣︰水泥︰固化剂为35～40︰10～15︰40～50︰5～10，所述污泥是对原生污泥依次进行热水解、高温厌氧消化和脱水后所得的污泥，所述生活垃圾焚烧炉渣为生活垃圾焚烧所得的炉渣。
上述的利用污泥和炉渣制备的环保免烧砖，优选地，所述固化剂为NTMC4固化剂。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，包括如下步骤：
S1、将原生污泥经过热水解、高温厌氧消化处理后进行脱水，得到脱水污泥；
S2、向所得脱水污泥加入除臭剂，于自然通风下进行自然除臭和晾干；
S3、将S2所得污泥进行破碎，过100目筛，得到污泥粉末，将生活垃圾焚烧炉渣过50目筛，得炉渣颗粒；
S4、将S3所得污泥粉末和炉渣颗粒与硅酸盐水泥、固化剂及水进行混合，按质量百分比计，污泥粉末︰炉渣颗粒︰水泥︰固化剂为35～40︰10～15︰40～50︰5～10；
S5、对S4所得混合物放入模具中，进行挤压、压制成型，然后于空气中养护，即得环保免烧砖。
上述的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，优选地，所述固化剂为NTMC4固化剂。
上述的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，优选地，所述S2中，所述除臭剂为生物复合剂，其主要成分为乳酸菌和酵母菌及其代谢产物。
上述的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，优选地，所述S2中，所述自然除臭和晾干包括：将污泥于自然通风条件下晾晒3～5d，每天翻搅1至2次。
上述的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，优选地，所述S1中，所述原生污泥的含水量为75～85%，所述脱水污泥的含水量为55～60%。
上述的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，优选地，所述S3中，对污泥进行破碎时，将污泥破碎至5mm以下。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明利用经热水解+高温厌氧消化+板框脱水处理所得污泥与生活垃圾焚烧所得炉渣为原料，与水泥、固化剂按一定比例制备得到，充分利用了废弃的污泥和炉渣得到的环保免烧砖性质稳定、无污染、强度能满足需求。
2、本发明通过热水解+高温厌氧消化+板框脱水对原生污泥进行处理，来获得含水率适宜、有机物含量低、污染物少的污泥，能用于联合生活垃圾焚烧后的炉渣就地制造免烧砖，一方面有效解决了污泥和焚烧炉渣的归宿问题，变废为保，在节省成本的同时，也间接起到了绿色环保的作用，可用于填埋场的绿化等；另一方面以污泥和炉渣制作免烧砖克服了传统烧结砖产业的高污染和能源消耗量大等问题，也在一定程度上缓解了建材原料紧缺问题，实现了经济和环境的双向提升。
3、本发明通过采用NTMC4固化剂与脱水污泥、生活垃圾焚烧所得炉渣及炉渣进行特定成分的配合，有利于提高环保免烧砖的强度，降低成本。
4、本发明通过用生活垃圾焚烧炉渣作为骨料，有其机物含量较少，坚固性较好，炉渣的物理性质满足作为骨料的使用要求，适合进行资源化利用。与粉煤灰等其他传统骨料相比，炉渣的重金属含量、浸出毒性、溶解盐含量及二噁英类物质对环境的影响较小，并且炉渣没有放射性危害，资源化利用具有环境安全性。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
一种本发明的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，包括如下步骤：
（1）原生污泥经过热水解+高温厌氧消化+板框脱水后，得到含水率约为60％的脱水污泥，除含水率外，污泥的理化、生物学指标（pH，蛔虫卵死亡率等）和污染物浓度指标（重金属等）均满足GB/T 25031-2010《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》。经研究分析发现，现有的污泥环保砖之所以强度不够、容易对环境造成二次污染，且在制作环保砖的过程中往往需要添加化学药剂，是因为常规的污泥存在水分过高、有机分过高、污染物较大等缺点，通过采用本步骤来处理原生污泥，得到适宜用于制造环保免烧砖的污泥，后续在制造环保砖时不需要再添加化学药剂，且强度能满足需求，不易对环境造成污泥。
（2）得到的脱水污泥加入生物复合剂除臭，再将污泥放在自然通风条件下晾晒3～5d，每天翻搅一到两次，进行自然除臭和晾干。
（3）先人工将污泥破碎至5mm以下，再用生物质破碎机将污泥碎块进行破碎处理得到污泥粉末，直至粒径均匀，再将污泥粉末用100目的筛子进行筛分，得到制砖原料；将生活垃圾焚烧后炉渣用50目筛子进行筛分，得到炉渣颗粒原料。
（4）将上述得到的污泥、炉渣、普通硅酸盐水泥和NTMC4固化剂按质量比35～40%︰10～15%︰40～50%︰5～10%的比例充分混合，并加入适量的水，加水靠经验，通过向混料中缓慢加水，待混料中的水泥等物料稍微稀状就可，人工搅拌直至均匀。按此配比做出的免烧砖抗压强度满足非烧结普通粘土砖（JC 422-91）7.5级标准）
本步骤中，由于脱水污泥仍有较高的水含量，并不利于制成强度及其他性能达标的环保免烧砖，经发明人的研究发现，但相对于其他的固化剂，采用NTMC4固化剂至少有以下优点：1. 碱度低，对有机质含量较高的污泥有非常快速的脱水效果；2.成本低，添加量少。
本发明中， NTMC4固化剂可以用其他的固化剂代替，只是效果不及NTMC4固化剂。
（5）将搅拌后的混合物料送到自制的成型塑料模具内（100mm*80mm*50mm），并以手工捶打，压制成型，放在空气中养护10～12d，即得。
实施例1
一种本发明的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，包括如下步骤：
（1）热水解+高温厌氧消化+板框脱水
含水率为80%的原生污泥经过热水解、高温厌氧消化处理后进入板框压滤机进行脱水，得到含水率为60%的板框污泥：经过该工艺，除含水率外，污泥的理化、生物学指标和污染物浓度指标均满足GB/T 25031-2010《城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质》）。
（2）除臭
得到的脱水污泥加入生物复合剂除臭，其主要成分为乳酸菌和酵母菌等环境有益菌群及其代谢产物，放在自然通风场地下下晾4d，每天热工翻搅两次，进行自然除臭和晾干。
（3）破碎+筛分
人工揉搓将污泥破碎成小块，再用生物质破碎机破碎3min，破碎后用100目筛子进行筛分，得到污泥粉末；将炉渣同样用50目筛子进行筛分。
（4）混合
将上述污泥、炉渣和普通32.5硅酸盐水泥，NTMC4固化剂和水进行混合，按质量比计，污泥︰炉渣︰水泥︰固化剂=35%︰15%︰45%︰5%。
（5）成型
将物料送入100mm*80mm*50mm的自制塑料模具中，手工挤压捶打15min，压制成型后放在空气中养护12d。
做出的免烧砖进行抗压强度测试，强度平均值在8MPa，其满足非烧结普通粘土砖（JC 422-91）7.5级标准。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种利用污泥和炉渣制备的环保免烧砖，其特征在于，所述环保免烧砖的制造原料包括：污泥、生活垃圾焚烧炉渣、水泥、固化剂和水，且按质量比计，污泥︰生活垃圾焚烧炉渣︰水泥︰固化剂为35～40︰10～15︰40～50︰5～10，所述污泥是对原生污泥依次进行热水解、高温厌氧消化和脱水后所得的污泥，所述生活垃圾焚烧炉渣为生活垃圾焚烧所得的炉渣。
2.如权利要求1所述的利用污泥和炉渣制备的环保免烧砖，其特征在于，所述固化剂为NTMC4固化剂。
3.一种利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将原生污泥经过热水解、高温厌氧消化处理后进行脱水，得到脱水污泥；
S2、向所得脱水污泥加入除臭剂，于自然通风下进行自然除臭和晾干；
S3、将S2所得污泥进行破碎，过100目筛，得到污泥粉末，将生活垃圾焚烧炉渣过50目筛，得炉渣颗粒；
S4、将S3所得污泥粉末和炉渣颗粒与硅酸盐水泥、固化剂及水进行混合，按质量百分比计，污泥粉末︰炉渣颗粒︰水泥︰固化剂为35～40︰10～15︰40～50︰5～10；
S5、对S4所得混合物放入模具中，进行挤压、压制成型，然后于空气中养护，即得环保免烧砖。
4.如权利要求3所述的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，其特征在于，所述固化剂为NTMC4固化剂。
5.如权利要求3所述的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，其特征在于，所述S2中，所述除臭剂为生物复合剂，其主要成分为乳酸菌和酵母菌及其代谢产物。
6.如权利要求3～5任一项所述的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，其特征在于，所述S2中，所述自然除臭和晾干包括：将污泥于自然通风条件下晾晒3～5d，每天翻搅1至2次。
7.如权利要求3～5任一项所述的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，其特征在于，所述S1中，所述原生污泥的含水量为75～85%，所述脱水污泥的含水量为55～60%。
8.如权利要求3～5任一项所述的利用污泥和炉渣制备环保免烧砖的方法，其特征在于，所述S3中，对污泥进行破碎时，将污泥破碎至5mm以下。
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