專利名稱：一種利用污泥制備人造輕集料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市污水處理后留下的污泥的處理處置方法，具體指利用污泥制備人造輕集料的方法，屬于污泥處置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
城市污水處理廠對(duì)污水處理后會(huì)產(chǎn)生大量污泥。長期以來，污泥處理處置就是一個(gè)棘手的問題，主要以尋找合適地點(diǎn)加以“消納”為目的。就申請(qǐng)人所在的重慶而言，城市污水廠是按各區(qū)分散處理的方式進(jìn)行，污泥具體的處理方法是以填埋為主，很少部分能夠資源化利用。即使資源化利用，費(fèi)用也比較高，技術(shù)難度大。而填理易造成二次污染，還占用大量土地資源和填埋容量，垃圾填埋場(chǎng)周圍臭氣熏天，嚴(yán)重影響大氣環(huán)境。堆肥則是污泥常見的另一種處理方法，它是利用污泥中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)酵而成，而占污泥中一半以上的無機(jī)物還得進(jìn)一步處理。不少有害物質(zhì)如重金屬進(jìn)入有機(jī)物中一起堆肥，而重金屬在食物鏈中積累作用不可忽視。因此，城市污水污泥處理在我國無論在認(rèn)識(shí)上，還是在技術(shù)上都處于發(fā)展階段，推廣和更新城市廢物處理觀念和技術(shù)迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種污泥資源化利用新方法，本方法可以利用污泥制備得到符合要求的人造優(yōu)質(zhì)輕集料，且污泥用量比較大。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)手段是這樣實(shí)現(xiàn)的一種利用污泥制備人造輕集料的方法，將污泥脫水后形成的脫水污泥、粉煤灰和粘土 (可以是建筑棄土)按質(zhì)量比脫水污泥42.5、8 粉煤灰45飛4 粘土 4飛.5混合攪拌均勻后造粒，將造好的陶粒依次拋光、 干燥后進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)物冷卻即為人造輕集料。所述燒結(jié)條件為進(jìn)窯窯溫47廣490°C，50(Tl00(rC燒結(jié)時(shí)間l(Tllmin，最高燒結(jié)溫度116廣1171°C，最高溫度停留時(shí)間2. 5 3min，出窯時(shí)窯內(nèi)溫度110廣1150°C。一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例為所述脫水污泥、粉煤灰和粘土的質(zhì)量比為 44.4 50. 1 5. 5 ；燒結(jié)條件為燒結(jié)窯轉(zhuǎn)速10轉(zhuǎn)/分，進(jìn)窯窯溫490°C，50(Tl00(rC燒結(jié)時(shí)間lOmin，最高燒結(jié)溫度1165°C，最高溫度停留時(shí)間3min，出窯時(shí)窯內(nèi)溫度1120°C。相比現(xiàn)有的污泥處理處置方法，本發(fā)明的積極效果是
1、本方法污泥用量大，接近總原料的45%，能夠?qū)崿F(xiàn)污泥的快速及時(shí)處理處置。同時(shí)粉煤灰可選用發(fā)電廠廢料，最大化實(shí)現(xiàn)廢物利用。2、提供一個(gè)完全環(huán)保的固體廢物處理方法；在整個(gè)過程中，沒有任何需要廢棄的物料，并且不會(huì)產(chǎn)生需要進(jìn)一步處理的殘?jiān)幹眠^程環(huán)保。3、本方法可生產(chǎn)出一種在建筑業(yè)中慣用的人造沙石，可以減少甚至杜絕挖掘自然石頭、采砂等破壞生態(tài)的不環(huán)保行為，使污泥變廢為寶，且制備得到的人造輕集料優(yōu)質(zhì)，符合甚至高于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。4、污泥處理過程中所產(chǎn)生的熱量可以回收利用，從而可以取代礦物燃料以減輕全球氣候中的溫室效應(yīng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明利用污泥制備人造輕集料的方法，是將污水廠脫水后的脫水污泥與發(fā)電廠的粉煤灰、粘土按一定比例混合攪拌均勻、造粒，將造好的陶粒送入拋光筒拋光，然后進(jìn)入干燥機(jī)干燥，干燥后的陶粒直接送至燒結(jié)窯燒結(jié)，燒結(jié)后最后進(jìn)入硫化冷卻器冷卻即為人造輕集料。脫水污泥、粉煤灰和粘土質(zhì)量比為42. 5、8 45飛4 4 6. 5。脫水污泥含水率跟現(xiàn)有要求一樣，為70-75%。所述燒結(jié)條件為進(jìn)窯窯溫47廣490°C，50(Tl00(rC燒結(jié)時(shí)間l(Tllmin，最高燒結(jié)溫度116廣1171°C，最高溫度停留時(shí)間2. 5 3min，出窯時(shí)窯內(nèi)溫度110廣1150°C。污泥(垃圾)陶粒是由三種原料脫水污泥(有機(jī)生活垃圾)、粉煤灰和粘土組成，本方法重點(diǎn)關(guān)注的是配方的確定，因?yàn)椴煌呐浞奖壤龑?duì)燒成陶粒性能指標(biāo)有很大的影響。 因此，本發(fā)明的一個(gè)目的就是尋找滿足人造輕集料品要求的廢物最大化的最佳配比。最佳配比的篩選目標(biāo)為滿足陶粒松散容重、吸水率、顆粒強(qiáng)度要求的前提下使污泥用量最大，同時(shí)粘土用量最少。本發(fā)明最佳配比為脫水污泥、粉煤灰和粘土的質(zhì)量比為44.4 50. 1 5. 5 ；對(duì)應(yīng)的燒結(jié)條件為轉(zhuǎn)速10轉(zhuǎn)/分，進(jìn)窯窯溫490°C，50(Tl000°C燒結(jié)時(shí)間lOmin，最高燒結(jié)溫度1165°C，最高溫度停留時(shí)間3min，出窯時(shí)窯內(nèi)溫度1120°C。污泥燒制的人造輕集料性能說明 一、形貌特征
從外表上看，人造輕集料外表面是一層隔水保氣的釉層，表面粗糙，光滑度低。將陶粒擊碎觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，陶粒剖面是一圈棕色的較致密的外殼，陶粒內(nèi)部的核心部分呈鉛灰色或黑色，并有互不連通的小氣孔(也被稱為蜂窩狀結(jié)構(gòu))。采用BET動(dòng)態(tài)氮吸附法測(cè)得本方法所制備的污泥陶粒的比表面積為2. 85m2/g。二、性能測(cè)試
將按照研究的最佳配比和燒結(jié)條件燒制的人造輕集料送往重慶大學(xué)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心，按照國 家標(biāo)準(zhǔn)《輕集料及其試驗(yàn)方法》(GB/T17431. 1 一 1998)進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行了人造輕料的重金屬浸出檢測(cè)和放射性檢測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，污泥燒制的人造輕集料為普通輕集料60(Γ700級(jí)，所有技術(shù)檢測(cè)項(xiàng)目均滿足《輕集料及其試驗(yàn)方法》(GB/T17431. 1 一 1998)所規(guī)定的普通輕集料600 700 級(jí)的技術(shù)要求，其放射性也滿足B類裝修材料的放射性要求。陶粒成品的浸出液中重金屬濃度都較低，不僅均滿足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，甚至與粘土的浸出值基本相當(dāng)。三、陶粒混凝土性能測(cè)試
重慶大學(xué)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心，按照標(biāo)準(zhǔn)《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ51-2002)、 《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50081-2002)對(duì)本研究提供的陶粒混凝土進(jìn)行了檢測(cè)。
本次測(cè)定采用的原材料為水泥為 重慶拉發(fā)基水泥廠42. 5R普通硅酸鹽水泥，細(xì)骨料為河砂，粗骨料為本方法制備的污泥輕集料。測(cè)試表明，采用污泥陶粒作為輕粗集料可以配制出強(qiáng)度等級(jí)CL45以上，表觀密度 1660kg/m3 (600級(jí))、1840kg/m3 (700級(jí))的輕集料混凝土。輕集料混凝土可以用于高層建筑中，基礎(chǔ)、框架、樓板、外墻筒體等，與普通混凝土相比，可以減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量。污泥含有大量的灰分，尤其是混凝法處理廢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劑。因此，污泥的建材利用是一個(gè)很有發(fā)展?jié)摿Φ奈勰嗵幹眉百Y源化的方法，不僅解決了污泥慣用處理處置方式的費(fèi)用高、難處理、極易造成二次污染的問題，還使處理處置融入“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”體系，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的3R原則之——廢棄物的再循環(huán) (Recycle)原則最大限度地減少廢棄物排放，力爭(zhēng)做到排放的無害化，實(shí)現(xiàn)資源再循環(huán)。本發(fā)明生產(chǎn)出的人造輕質(zhì)料主要有以下用途
①代替混凝土中天然石頭以降低混凝土的重量，特別是在高層建筑物中的使用，為建筑業(yè)帶來極大的益處；混凝土的重量大大降低，相應(yīng)地對(duì)基礎(chǔ)與鋼筋的承重要求也降低了。②低密度的人造輕質(zhì)料是理想的地板、框架、過粱、排水工程建筑材料。③高強(qiáng)度的混凝土材料還可用于空心磚、天面隔熱、地面墊層、防潮層，天臺(tái)花園綠化，無土栽培等方面。本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動(dòng)。這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
權(quán)利要求
1.一種利用污泥制備人造輕集料的方法，其特征在于將污泥脫水后形成的脫水污泥、粉煤灰和粘土按質(zhì)量比脫水污泥42. 5 48 粉煤灰45 54 粘土 4 6. 5混合攪拌均勻后造粒，將造好的陶粒依次拋光、干燥后進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)物冷卻即為人造輕集料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用污泥制備人造輕集料的方法，其特征在于所述燒結(jié)條件為進(jìn)窯窯溫47廣490°C，50(Tl00(rC燒結(jié)時(shí)間l(Tllmin，最高燒結(jié)溫度116廣11711，最高溫度停留時(shí)間2. 5 3min，出窯時(shí)窯內(nèi)溫度110廣1150°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用污泥制備人造輕集料的方法，其特征在于所述脫水污泥、粉煤灰和粘土的質(zhì)量比為44.4 50. 1 5. 5;燒結(jié)條件為轉(zhuǎn)速10轉(zhuǎn)/分，進(jìn)窯窯溫 490°C，50(Tl00(rC燒結(jié)時(shí)間lOmin，最高燒結(jié)溫度1165°C，最高溫度停留時(shí)間3min，出窯時(shí)窯內(nèi)溫度1120°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用污泥制備人造輕集料的方法,將脫水污泥、粉煤灰和粘土按質(zhì)量比42.5~48∶45~54∶4~6.5混合攪拌均勻后造粒，將造好的陶粒依次拋光、干燥后進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)物冷卻即為人造輕集料。本發(fā)明污泥用量大，能夠?qū)崿F(xiàn)污泥的快速及時(shí)處理處置，最大化實(shí)現(xiàn)廢物利用。在整個(gè)處理過程中，沒有任何需要廢棄的物料，并且不會(huì)產(chǎn)生需要進(jìn)一步處理的殘?jiān)幹眠^程環(huán)保。本方法可生產(chǎn)出一種在建筑業(yè)中慣用的人造沙石，可以減少甚至杜絕挖掘自然石頭、采砂等破壞生態(tài)的不環(huán)保行為，使污泥變廢為寶，且制備得到的人造輕集料優(yōu)質(zhì)，符合甚至高于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C04B18/30GK102219417SQ20111007537
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者何必繁, 楊威, 王里奧, 陸磊, 陳大勇, 黃川 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)