專利名稱：利用城市污泥生產(chǎn)水泥壓制品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用城市污泥生產(chǎn)水泥壓制品的方法。
背景技術(shù)：
城市污水處理廠在使生活污水和工業(yè)廢水得到凈化的同時所產(chǎn)生的污泥和河、湖疏浚污泥具有數(shù)量大，且富集高濃度污染物和重金屬的特點(表1，表2)，因此，如果這些污泥得不到妥善處理，會給環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。
表1典型城市污水處理廠污泥中重金屬的含量變化

表2典型污染河流疏浚污泥中重金屬和有機物的含量變化

目前，我國對城市污水處理廠污泥和河、湖疏浚污泥主要采取臨時堆埋的處置方法，由此而產(chǎn)生的環(huán)境二次污染問題日趨尖銳，而事實上城市周圍不可能有適合堆放這類污泥的空間和地點。有些地方試圖通過焚燒的方法，使污泥減量化，但污泥焚燒設(shè)備投資額高，能源消耗量大，運行費用昂貴，加上污泥在焚燒時，可能給大氣環(huán)境帶來污染和焚燒后的殘渣仍需再處置，根據(jù)我國的現(xiàn)狀，污泥焚燒處理在經(jīng)濟上難以承受，在技術(shù)上還不成熟。更多的地方希望能將污泥作為肥料，用于農(nóng)業(yè)或綠化，但是，污泥中所含的重金屬限制了土壤對污泥利用的適應(yīng)性，根據(jù)研究表明，從廢水中去除1mg/L的重金屬，就會在污泥中積累10000mg/L的重金屬，污染的河、湖底泥中吸附了大量的重金屬，它們會在土壤中富集，并通過作物的吸收進入食物鏈，最終危害到人體的健康。有些沿海城市或者那些擁有與海洋相通航道的城市，可能會采用污泥直接投海的處置方案，這會污染沿海水域，對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成威脅，因此，這種方法受到環(huán)境保護界和公眾的嚴(yán)厲批評，已被明令禁止。
隨著人們對環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高，所有工業(yè)廢水和城市生活污水必須經(jīng)過處理，達標(biāo)后才能排放，同時為了有效地治理和改善污染河、湖水體的質(zhì)量，幾乎所有靠近城市的河段和湖泊需要疏浚，這意味著污泥的數(shù)量將與日俱增。因此，對污泥進行無害化和減量化處理，最終實現(xiàn)資源化綜合利用，是科學(xué)地處理這類污泥的唯一途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用城市污泥生產(chǎn)水泥壓制品的方法。
方法的步驟為1)將含水率為70-80％的城市污水處理廠污泥或經(jīng)過初次脫水，含水率為70-80％的河、湖疏浚污泥，在污泥堆放場翻混2-5天后，通過擠條機，被制成條柱狀；2)用回流干燥細粒污泥，使條柱狀污泥裹粉后，被送入第一個烘干窯，進行第一階段干化，由安裝在供熱爐(燃煤爐，或燃氣爐，或燃油爐)與烘干窯之間的噴射引風(fēng)器的控制下，使提供污泥干化的熱量為200-220℃，去除25-30％的水份；3)污泥出窯后，通過冷卻輸送帶，被送入第二個烘干窯，進行第二階段干化，由安裝在供熱爐(燃煤爐，或燃氣爐，或燃油爐)與烘干窯之間的噴射引風(fēng)器的控制下，使提供污泥干化的熱量為190-200℃，去除30-40％的水份；4)上述污泥出窯后，通過冷卻輸送帶，經(jīng)過回轉(zhuǎn)篩，將粒徑大于6毫米的污泥顆粒送燃煤供熱爐作為輔助燃料，粒徑小于1毫米的污泥顆粒，一部分回流，作為條柱狀污泥的裹粉，一部分送燃煤供熱爐作為輔助燃料；5)粒徑為1-6毫米的污泥顆粒被送入第三個烘干窯，進行第三階段干化，由安裝在供熱爐(燃煤爐，或燃氣爐，或燃油爐)與烘干窯之間的噴射引風(fēng)器的控制下，使提供污泥干化的熱量為160-200℃，污泥出窯后，通過振動篩，粒徑小于1毫米的污泥顆?；亓鳎鳛闂l柱狀污泥的裹粉，粒徑為1-6毫米的污泥團粒，作為生產(chǎn)水泥壓制品(各種形狀和規(guī)格的人行道板磚、植草磚、側(cè)石和水泥壓制磚等)的原料；
6)用體積比為5-30％的上述污泥團粒，與體積比為15-30％的水泥、體積比為85-70％的石粉和水經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，形成濕混合料?)上述濕混合料放入模具中，經(jīng)150-500噸的壓力制成坯體，坯體從模具中取出后，在常溫下，每24小時內(nèi)，早晚兩次用水澆淋養(yǎng)護，連續(xù)養(yǎng)護7-8天，然后在露天下，自然放置28-30天，便可投入使用。
本發(fā)明利用污泥壓制的人行道板磚和側(cè)石可以用于人行道、車行道、廣場、庭園和住宅小區(qū)便道的鋪設(shè)等；植草磚可用于綠化植草，擋土護坡等；壓制磚可以作為建筑墻體材料等。本項技術(shù)為城市污水處理廠污泥和河、湖疏浚污泥徹底的無害化資源化處理開辟了一條有效的途徑，不僅能夠產(chǎn)生顯著的社會和環(huán)境效益，而且也能獲得明顯的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明根據(jù)試驗結(jié)果，污泥中起固結(jié)作用的混凝劑，在大于250℃時開始揮發(fā)，因此，為了保證污泥中的混凝劑能夠起到固結(jié)作用，使污泥團粒的硬度滿足技術(shù)要求，該方法通過安裝在供熱爐(燃煤爐，或燃氣爐，或燃油爐)與回轉(zhuǎn)式烘干窯之間的噴射引風(fēng)器，控制提供污泥干化的熱量為180-220℃，從而使污泥干化效率在達到理想的程度下，污泥團粒的硬度達到生產(chǎn)水泥壓制品的要求。通過監(jiān)測表明，在干化過程中，污泥中的病源體與細菌全部被殺滅，污泥中的重金屬離子有利于轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸铮瑥奈勰嘀嗅尫诺乃袣怏w和煙塵通過除塵除氣設(shè)備，達到國家大氣排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。
本發(fā)明已在浙江杭州市政水泥制品廠投入生產(chǎn)，實踐表明，采用該項技術(shù)所生產(chǎn)的人行道板磚、植草磚、側(cè)石和水泥壓制磚等水泥壓制品，它們的抗壓強度、抗折強度和抗凍性強度等指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)(GB8239-1997)和國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC446-91。通過對利用污泥生產(chǎn)的水泥壓制品的淋濾試驗表明，溶出液中的重金屬含量與普通水泥壓制品無明顯差異(表3)，這說明當(dāng)污泥團粒與水泥、石粉、水一起成為混凝土后，污泥中的物質(zhì)包括重金屬已被完全固表4利用污泥生產(chǎn)的水泥壓制品重金屬淋溶試驗結(jié)果(mg/l)

注1.重金屬淋濾試驗按照國家標(biāo)準(zhǔn)(GB8239-1997)和美國TCLP標(biāo)準(zhǔn)磚體被粉碎后進行淋濾；2.CK指普通水泥壓制品；3.泥指摻入體積比15％污泥的水泥壓制品；4.pH指淋濾液(去離子水)的pH值；4.時間指淋濾試驗連續(xù)震蕩的時間。化，不會釋放出來對環(huán)境產(chǎn)生影響，這是因為水泥混凝土對固化污染物具有特殊的效果，目前，對核廢料的處理多采用水泥混凝土的固化方法。
具體實施例方式
該方法主要是首先通過低溫干燥系統(tǒng)，使污泥干化，并形成粒徑為1-6毫米的堅硬污泥團粒。然后，用該污泥團粒，以一定的比例與水泥、石粉、水均勻混合，在高壓下，制成包括人行道板磚、植草磚、側(cè)石和壓制磚等水泥壓制品。
該方法是將含水率為70-80％的城市污水處理廠污泥或經(jīng)過初次脫水的河、湖疏浚污泥，在污泥堆放場翻混2-5天后，這一過程不僅可以使污泥自然蒸發(fā)掉一部分水份，而且可以使來自不同地點的污泥均勻化。為了提高污泥干化的效率，同時為污泥成粒創(chuàng)造條件，將經(jīng)過翻混蒸發(fā)后的污泥通過擠條機，制成條柱狀，經(jīng)過回流干燥污泥細粒的裹粉，被送入第一個回轉(zhuǎn)式烘干窯，進行第一階段干化，去處25-30％的水份，污泥出窯后，通過冷卻輸送帶(在熱污泥被冷卻的過程中可以進一步脫水)，被送入第二個回轉(zhuǎn)式烘干窯，進行第二階段干化，去處30-40％的水份，污泥出窯后，通過冷卻輸送帶(在熱污泥被冷卻的過程中可以進一步脫水)，經(jīng)過回轉(zhuǎn)篩，將粒徑大于6毫米的污泥顆粒送燃煤供熱爐作為輔助燃料，粒徑小于1毫米的污泥顆粒，一部分回流，作為條柱狀污泥的裹粉，一部分送燃煤供熱爐作為輔助燃料，粒徑為1-6毫米的污泥顆粒被送入第三個回轉(zhuǎn)式烘干窯，進行第三階段干化，污泥出窯后，通過振動篩，粒徑小于1毫米的污泥顆粒回流，作為條柱狀污泥的裹粉，粒徑為1-6毫米的污泥團粒，作為生產(chǎn)水泥壓制品的原料。污泥干化的三個階段均在低溫條件下進行，通過安裝在供熱爐(燃煤爐，或燃氣爐，或燃油爐)與回轉(zhuǎn)式烘干窯之間的噴射引風(fēng)器(可以定量地控制冷風(fēng)摻入量)，控制提供污泥干化的熱量為180-220℃。用體積比為5-30％的粒徑為1-6毫米的污泥團粒，與體積比為15-30％的水泥、體積比為70-85％的石粉和水經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，形成濕混合料，該濕混合料的濕度以手抓緊放開后成團為宜。將該濕混合料放入根據(jù)產(chǎn)品需要設(shè)計的不同形狀的模具中，經(jīng)150-500噸的壓力制成坯體，該坯體從模具中取出后，在常溫下，每24小時內(nèi)，早晚兩次用水澆淋養(yǎng)護，連續(xù)養(yǎng)護7-8天，使水泥和石粉之間充分結(jié)合，形成水泥混凝土，污泥團粒均勻分布在其中。然后在露天下，自然放置28-30天后使該水泥混凝土完全固結(jié)強化，成為符合產(chǎn)品要求的人行道板磚、植草磚、側(cè)石和水泥壓制磚等，便可投入使用。
表 4典型城市污水處理廠污泥和污染河流疏浚污泥的礦物組成

表5典型城市污水處理廠(工業(yè)廢水40％，生活污水60％)污泥的化學(xué)組成

表4給出了典型城市污水處理廠污泥和污染河流疏浚污泥的礦物組成，表5給出了典型城市污水處理廠(工業(yè)廢水40％，生活污水60％)污泥的化學(xué)組成。
為了使人行道板磚和植草磚表面具有色彩，在成坯時可以在模具底部，先加入3-10毫米厚的水泥、黃沙、水和顏料粉按比例混合而成的彩色混合料，其中水泥和黃沙的比例為15-25％∶75-85％，不同色彩顏料粉的加入量根據(jù)產(chǎn)品的需要而定，水的添加量以該混合料用手抓緊放開后成團為宜。然后，再加入污泥團粒、水泥和石粉的濕混合料，經(jīng)過同樣壓力制作和在相同條件下養(yǎng)護而成的人行道板磚和植草磚，具有各種鮮艷的色彩，并且永不褪色。
權(quán)利要求
1.一種利用城市污泥生產(chǎn)水泥壓制品的方法，其持征在于，方法的步驟為1)將含水率為70-80％的城市污水處理廠污泥或經(jīng)過初次脫水，含水率為70-80％的河、湖疏浚污泥，在污泥堆放場翻混2-5天后，通過擠條機，制成條柱狀；2)采用回流干燥細粒污泥，使條柱狀污泥裹粉后，被送入第一個烘干窯，進行第一階段干化，由安裝在供熱爐與烘干窯之間的噴射引風(fēng)器的控制下，使提供污泥干化的熱量為200-220℃，去除25-30％的水份；3)上述污泥出窯后，通過冷卻輸送帶，被送入第二個烘干窯，進行第二階段干化，由安裝在供熱爐與烘干窯之間的噴射引風(fēng)器的控制下，使提供污泥干化的熱量為190-200℃，去除30-40％的水份；4)上述污泥出窯后，通過冷卻輸送帶，經(jīng)過回轉(zhuǎn)篩，將粒徑大于6毫米的污泥顆粒送燃煤供熱爐作為輔助燃料，粒徑小于1毫米的污泥顆粒，一部分回流，作為條柱狀污泥的裹粉，一部分送燃煤供熱爐作為輔助燃料；5)粒徑為1-6毫米的污泥顆粒被送入第三個烘干窯，進行第三階段干化，由安裝在供熱爐與烘干窯之間的噴射引風(fēng)器的控制下，使提供污泥干化的熱量為160-200℃，污泥出窯后通過振動篩，粒徑小于1毫米的污泥顆粒回流，作為條柱狀污泥的裹粉，粒徑為1-6毫米的污泥團粒，作為生產(chǎn)水泥壓制品的原料；6)用體積比為5-30％的上述污泥團粒，與體積比為15-30％的水泥、體積比為85-70％的石粉和水經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，形成濕混合料?)上述濕混合料放入模具中，經(jīng)150-300噸的壓力制成坯體，坯體從中取出后，在常溫下，每24小時內(nèi)，早晚兩次用水澆淋養(yǎng)護，連續(xù)養(yǎng)護7-8天，然后在露天下，自然放置28-30天，便可投入使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用城市污泥生產(chǎn)水泥壓制品的方法，其持征在于，所述的供熱爐為燃煤爐、燃氣爐或燃油爐。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用城市污泥生產(chǎn)水泥壓制品的方法。它通過安裝在供熱爐與烘干窯之間的噴射引風(fēng)器，在控制提供污泥干化的熱量為180－220℃的基礎(chǔ)上，制成堅硬的污泥團粒。采用體積比為5－30％的上述污泥團粒，與體積比為15－30％的水泥、體積比為85－70％的石粉和水經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅纬蓾窕旌狭?；該濕混合料放入模具中，?jīng)150－500噸的壓力制成坯體，坯體從模具中取出后，在常溫下，每24小時內(nèi)，早晚兩次用水澆淋，連續(xù)養(yǎng)護7－8天，然后在露天下，自然放置28－30天，便可投入使用。本發(fā)明為城市污水處理廠污泥和河、湖疏浚污泥的無害化資源化處理開辟了一條有效的途徑，不僅能夠產(chǎn)生顯著的社會和環(huán)境效益，而且也能獲得明顯的經(jīng)濟效益。
文檔編號C04B7/38GK1613810SQ20041006817
公開日2005年5月11日 申請日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月10日
發(fā)明者翁煥新 申請人:浙江大學(xué)