專利名稱：城市生活污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固體廢物處理、處置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及污泥無害化、減量化和 資源化的一種城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法。
技術(shù)背景目前我國城鎮(zhèn)污水處理率為42%，污水污泥每年的排放量大約為130萬噸(干 重)，而且年增長率大于10%。如果城鎮(zhèn)污水全部得到處理，則年產(chǎn)污泥量將達(dá) 到840萬噸(干重)，占我國總固體廢棄物的3.2%。污泥除含有無機(jī)質(zhì)、有機(jī)質(zhì)外， 還含有大量的病菌、寄生蟲、重金屬等有毒、有害物質(zhì)，處理不當(dāng)極易造成嚴(yán)重 的二次污染。因此，解決大量城鎮(zhèn)污水污泥的出路在于尋找使污水污泥無害化、 減量化并資源化的方法。我國的污泥處置技術(shù)剛起步不久，與國外先進(jìn)國家相比差距很大。目前，我 國對城鎮(zhèn)污水污泥的處置還僅限于填埋、焚燒、堆肥等方法，但這些方法均存在 一定的弊端我國大部分地區(qū)采用填埋處置污泥，但隨著污泥量的增加，同時市 政建設(shè)也正在迅速占用可利用的土地資源，使填埋場的大面積選址困難。此外， 由于我國進(jìn)入填埋場的污泥含水率往往達(dá)不到規(guī)定要求，這給填埋場的運行和管 理帶來了許多問題，很多填埋場開始拒絕含水率75%~80%的脫水污泥入場。而 焚燒處理由于成本高昂，只在部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)有少量應(yīng)用。傳統(tǒng)的堆肥工藝由 于占地面積大、周期長，肥料品質(zhì)差，易產(chǎn)生臭味等而逐漸被淘汰，新的堆肥工 藝由于機(jī)械通風(fēng)、高溫好氧發(fā)酵等設(shè)備投資較高，因此只在美國、日本、歐洲等 發(fā)達(dá)國家得到很好的應(yīng)用，而我國由于生活污水中?；烊牍I(yè)污水，污泥中的重 金屬含量通常較高，使堆制得到的肥料中重金屬超標(biāo)進(jìn)一步限制了其應(yīng)用。利用生活污水污泥制造建材是近年來新興的污泥處置和資源化方法，是解決 產(chǎn)生量日益增長的污水污泥的重要途徑，但是現(xiàn)有的技術(shù)存在污泥摻加比例低、 需要大量的粘土和頁巖資源等問題，難以實現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上各污泥處置方法均存在不同的弊端，限制了它們在實際中的應(yīng)用， 本發(fā)明的目的在于提供一種城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法，使污泥燒制陶粒資 源化的同時，實現(xiàn)污泥的無害化和減量化，對于解決我國生活污水污泥的出路有 很大的實際意義。所述城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法具體包括如下步驟1. 以城鎮(zhèn)污水污泥干粉粒為主原料，以粉煤灰和粘土為輔助原料，其中城 鎮(zhèn)污水污泥干粉粒為主原料、粉煤灰、粘土按重量比為(7 9): (3 6): (0.5 1);2. 采用干法造粒，將城鎮(zhèn)污水污泥干粉粒、粉煤灰、粘土按上述比例配制 混勻后用粉末壓片機(jī)加壓成型；成型壓力7.5MPa，保壓30秒；得到直徑2cm， 高約lcm的圓柱，每片重約6g。3. 成型后坯料經(jīng)300 38(TC預(yù)熱、預(yù)熱時間10 40min，在1030-1 IO(TC高 溫焙燒5 45min，冷卻后得陶粒產(chǎn)品。所述城鎮(zhèn)污水污泥干粉粒是將脫水污泥在105"C溫度下烘干，成后用粉碎機(jī) 粉碎成粉粒。所述粘土經(jīng)105"C烘干后用粉碎機(jī)粉碎成粉粒。 所述粉煤灰過篩，去除石頭，金屬類雜物。所述陶粒產(chǎn)品的表面是一層較致密的釉層，內(nèi)部呈鉛灰色并有大量微小氣孔。本發(fā)明的有益效果是所得到的陶?？箟簭?qiáng)度，表觀密度和吸水率等物理性能 符合國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T17431-1998輕集料及其試驗方法》。分析陶粒的重金屬浸 出毒性，溶出液的總金屬濃度低于《GB5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和 《GB3828-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定濃度。說明燒結(jié)陶粒產(chǎn)品的性能穩(wěn) 定，不會對環(huán)境造成二次污染。因此具有如下優(yōu)點1、利用城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒做建材是利用污泥中無機(jī)組分資源化的一 種方法，同時可使污泥無害化和減量化。 2、 本發(fā)明采用干法造粒，可使污泥的摻加量達(dá)到70~卯％，提高了污泥的處 理效率。3、 污泥的熔點較低，摻加量的提高有利于焙燒溫度的降低，可有效節(jié)約能 源。污泥中的助熔組分Fe203和堿金屬氧化物的含量與粘土含量相當(dāng)，可替代粘 土，符合目前國家限制粘土使用的規(guī)定。4、 陶粒坯料經(jīng)預(yù)熱后，其中的有機(jī)成分大部分被驅(qū)除，防止了高溫階段陶 粒爆裂，降低其物理性能。使得到的陶粒產(chǎn)品內(nèi)部呈鉛灰色并有大量微小氣孔， 具有輕骨料建材的優(yōu)點。5、 通過對重金屬在陶粒中固定情況的硏究及產(chǎn)品的重金屬浸出實驗，確認(rèn) 污泥所含重金屬大部分被固定在陶中，并且產(chǎn)品重金屬浸出率和浸出濃度都很 低。6、 以粉煤灰為輔料，為這種工業(yè)固體廢物的資源化利用找到新的途徑。7、 本方法實用、先進(jìn)，流程簡單，占地少，無二次污染，運行簡便、可靠， 具有明顯的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明城市生活污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供一種城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法。具體步驟如圖1所示城市 生活污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法流程圖；在圖中，以城鎮(zhèn)污水污泥為主原料，其 余以粉煤灰和粘土為輔助原料，按城鎮(zhèn)脫水污水污泥、粘土分別干燥和粉碎、將 三種原料按比例混合均勻，加壓成型、預(yù)熱、高溫焙燒后得到陶粒產(chǎn)品。下面列 舉實施例予以說明。實施例1某城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的脫水污泥，污泥的含水率為80.6%，有機(jī)質(zhì)含量(干 基)為50.4wt%，容重為1.07g/cm3，干污泥熔點為1050°C。將脫水污泥105。C烘 干后用粉碎機(jī)粉碎，粘土經(jīng)105"C烘干后用粉碎機(jī)粉碎，粉煤灰過篩，將3種原 料按重量比7: 2.5: 0.5比例充分混合，然后用粉末壓片機(jī)加壓成型。成型壓力 7.5MPa，保壓30秒。得到直徑2cm，高約lcm的圓柱，每片重約6g。成型后坯 料經(jīng)32(TC預(yù)熱、預(yù)熱時間20min， 105(TC高溫焙燒35 min。冷卻后得陶粒產(chǎn)品， 其表面是一層較致密的釉層，內(nèi)部呈鉛灰色并有大量微小氣孔。得到的陶?？箟?強(qiáng)度為65MPa，表觀密度1.2g/cm3，吸水率10%，物理性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 17431-1998輕集料及其試驗方法》。分析陶粒的重金屬浸出毒性，溶出液的總 金屬濃度低于《GB5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《GB3828-2002地表水環(huán) 境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定濃度。說明燒結(jié)陶粒產(chǎn)品的性能穩(wěn)定，不會對環(huán)境造成二次 污染。實施例2某城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)生的脫水污泥，污泥的含水率為80%，有機(jī)質(zhì)含量(干 基)為52wt%，容重為1.01g/cm3，干污泥熔點為1049°C。將脫水污泥105。C烘 干后用粉碎機(jī)粉碎，粘土經(jīng)105C烘干后用粉碎機(jī)粉碎，粉煤灰過篩，將3種原 料按重量比8: 1.5: 0.5比例充分混合，然后用粉末壓片機(jī)加壓成型。成型壓力 7.5MPa，保壓30秒。得到直徑2cm，高約lcm的圓柱，每片重約6g。成型后坯 料經(jīng)35(TC預(yù)熱、預(yù)熱時間35min， 1080°C高溫焙燒20 min。冷卻后得陶粒產(chǎn)品， 其表面是一層較致密的釉層，內(nèi)部呈鉛灰色并有大量微小氣孔。得到的陶?？箟?強(qiáng)度為70MPa，表觀密度1.0g/cm3，吸水率9%，物理性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 17431-1998輕集料及其試驗方法》。分析陶粒的重金屬浸出毒性，溶出液的總 金屬濃度低于《GB5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《GB3828-2002地表水環(huán) 境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定濃度。說明燒結(jié)陶粒產(chǎn)品的性能穩(wěn)定，不會對環(huán)境造成二次 污染。
權(quán)利要求
1.一種城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法，其特征在于，所述城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法具體包括如下步驟(1)以城鎮(zhèn)污水污泥干粉粒為主原料，以粉煤灰和粘土為輔助原料，其中城鎮(zhèn)污水污泥干粉粒為主原料、粉煤灰、粘土按重量比為(7～9)∶(3～6)∶(0.5～1)；(2)采用干法造粒，將城鎮(zhèn)污水污泥干粉粒、粉煤灰、粘土按上述比例配制混勻后用粉末壓片機(jī)加壓成型；成型壓力7.5MPa，保壓30秒；得到直徑2cm，高約1cm的圓柱，每片重約6g；(3)成型后坯料經(jīng)300～380℃預(yù)熱、預(yù)熱時間10～40min，在1030～1100℃高溫焙燒5～45min，冷卻后得陶粒產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法，其特征在于，所述 城鎮(zhèn)污水污泥干粉粒是將脫水污泥在105"C溫度下烘干，成后用粉碎機(jī)粉碎成粉 粒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法，其特征在于，所述 粘土經(jīng)105t:烘干后用粉碎機(jī)粉碎成粉粒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法，其特征在于，所述 粉煤灰過篩，去除石頭，金屬類雜物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法，其特征在于，所述 陶粒產(chǎn)品的表面是一層較致密的釉層，內(nèi)部呈鉛灰色并有大量微小氣孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法，其特征在于，所述 城鎮(zhèn)污水污泥干粉粒為主原料、粉煤灰、粘土按重量比為7: 2.5: 0.5比例充分 混合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述城鎮(zhèn)污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法，其特征在于，所述 城鎮(zhèn)污水污泥干粉粒為主原料、粉煤灰、粘土按重量比為8: 1.5: 0.5比例充分混合。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于固體廢物處理、處置技術(shù)領(lǐng)域的一種城鎮(zhèn)污水污泥的無害化、減量化和資源化方法。本發(fā)明陶粒的制備方法，以70％以上城鎮(zhèn)污水污泥為主原料，以粉煤灰和粘土為輔助原料；原料經(jīng)過干燥、粉碎混合，再經(jīng)混料、加壓成型、預(yù)熱、焙燒，得陶粒產(chǎn)品。燒制的陶粒產(chǎn)品表面是一層較致密的釉層，內(nèi)部呈鉛灰色并有大量微小氣孔。其抗壓強(qiáng)度、吸水率等物理性能及產(chǎn)品環(huán)境安全性均符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，且產(chǎn)品具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明利用生活污水污泥制造建材，對于解決我國生活污水污泥的出路有很大的實際意義，具有較好的社會效益和環(huán)保效益。
文檔編號C04B33/02GK101148348SQ20071012129
公開日2008年3月26日 申請日期2007年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日
發(fā)明者欣 杜, 王志玉, 聶永豐, 金宜英 申請人:清華大學(xué)