申请日2017.05.17
公开(公告)日2017.08.01
IPC分类号C04B33/132; C04B33/32
摘要
本发明属于固体废弃物的处理处置技术领域，具体涉及到一种利用城市生活污水处理过程中所产生的污泥烧制陶粒的资源化、无害化和减量化的生产方法。包含如下步骤：材料选择：选用污水处理厂产生的含水率为80%的污泥和粘土作为原料;干燥：污泥自然堆放，并对污泥进行干燥，使得干燥后的污泥中含水率为40‑50%;混合：粘土和经过干燥的污泥按照重量比为1:1的比例送入搅拌机混合均匀，得混合物料;造粒：所得的混合物料送入制粒机造粒，制成粒径为1‑2cm的粒料;烧制：烧制分为三个阶段。本发明提供了一种利用污泥烧制轻质陶粒的方法，为处理污泥提供了新思路。
权利要求书
1.一种利用活性污泥烧制陶粒的方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)材料选择：选用污水处理厂产生的含水率为80%的污泥和粘土作为原料;
(2)干燥：将步骤(1)中所得的污泥自然堆放，并对污泥进行干燥，使得干燥后的污泥中含水率为40-50%;
(3)混合：将步骤(1)中所得的粘土和步骤(2)中经过干燥的污泥按照重量比为1:1的比例送入搅拌机混合均匀，得混合物料;
(4)造粒：将步骤(3)中所得的混合物料送入制粒机造粒，制成粒径为1-2cm的粒料;
(5)烧制：将步骤(4)中所得的粒料送入旋转窑进行烧制，烧制分为三个阶段，第一阶段为预热阶段，控制粒料进入旋转窑中小窑入口处的温度为300-350℃，以17-18℃/min的速率加热至1000℃;第二阶段为高温烧制阶段，烧制温度为1050-1200℃，烧制时间为9-10min;第三阶段为冷却阶段，将经过高温烧制后的粒料通过自然冷却至室温，即制得陶粒，所制得的陶粒的堆积密度≤500kg/m3。
2.根据权利要求1所述的一种利用活性污泥烧制陶粒的方法，其特征在于，步骤(1)中选用的污泥为昆明主城区污水处理厂所产生的污泥。
3.根据权利要求1所述的一种利用活性污泥烧制陶粒的方法，其特征在于，步骤(2)中采用烧制过程中所产生的烟气的余热对污泥进行干燥。
4.根据权利要求1所述的一种利用活性污泥烧制陶粒的方法，其特征在于，步骤(5)中第二阶段采用“喷煤”加热的方式进行高温烧制，通过控制喷煤量来控制烧制温度。
说明书
一种利用活性污泥烧制陶粒的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物的处理处置技术领域，具体涉及到一种利用城市生活污水处理过程中所产生的污泥烧制陶粒的资源化、无害化和减量化的生产方法。
背景技术
城市污泥是城市污水处理厂在污水净化处理过程中产生的沉积物。其体积一般约占处理污水体积的 0.5%～1%，而污泥的处理费用约占污水厂总运行费用的40%～50%。随着污水处理设施的新建和污水处理效率的提高，污泥的产生量越来越大。
近年来，随着我国经济高速发展以及人们环境意识的提高，国家对各类污水处理的排放制订了较为严格的标准。然而，对于污泥的处理却没有引起足够的重视。大部分水处理厂对含有各种有害物质的污泥，多采用直接排放、用于农肥和填埋的办法，目前，污泥的处置方式主要有填埋、焚烧、海洋排放和土地利用等。对环境造成二次污染，对人体健康造成了很大危害。因此，对污泥进行积极的处理与处置是非常必要和紧迫的。
填埋存在有害成分渗漏污染地下水的风险，填埋技术对污泥的土力学性质要求较高，并受到土地面积、填埋场的选址及运输花费等问题的限制。
焚烧与其它方法相比，污泥焚烧的优点在于其产物为无菌、无臭的无机残渣，能够迅速地实现无菌化和减量化的目的。然而其不足也是显而易见的，首先，基建费用和运行费用高。其次，燃烧时产生大量的有害物质，如二噁英、二氧化硫、盐酸等气体容易造成二次污染。同时，焚烧时产生的重金属烟雾和污泥烧烬的污泥灰也有造成污染的可能性。
海洋排放并没有从根本解决环境污染问题，污泥进入水体后，导致水生环境恶化。
污泥的土地利用主要是由于污泥能改良土壤结构、增加土壤生物活性及能够回收利用有机质等有点而被一些国家广泛运用，但是仍然存在重金属污染的风险。
烧制陶粒，存在着污泥掺入比例低、陶粒使用时有重金属溶出等问题。
伴随着土地资源日益匮乏、环境标准的严格化，传统的污泥处置方式已经不能够适应今后环境可持续发展的要求，污泥处理的根本出路必然是资源化和能源化。
发明内容
本发明是为了解决现有技术的不足，提供一种利用城市生活污水处理过程中所产生的污泥烧制陶粒的资源化、无害化和减量化的生产方法。
本发明是通过如下技术方案来实施的：
一种利用活性污泥烧制陶粒的方法，包含如下步骤：
(1)材料选择：选用污水处理厂产生的含水率为80%的污泥和粘土作为原料;
(2)干燥：将步骤(1)中所得的污泥自然堆放，并对污泥进行干燥，使得干燥后的污泥中含水率为40-50%;
(3)混合：将步骤(1)中所得的粘土和步骤(2)中经过干燥的污泥按照重量比为1:1的比例送入搅拌机混合均匀，得混合物料;
(4)造粒：将步骤(3)中所得的混合物料送入制粒机造粒，制成粒径为1-2cm的粒料;
(5)烧制：将步骤(4)中所得的粒料送入旋转窑进行烧制，烧制分为三个阶段，第一阶段为预热阶段，控制粒料进入旋转窑中小窑入口处的温度为300-350℃，以17-18℃/min的速率加热至1000℃;第二阶段为高温烧制阶段，烧制温度为1050-1200℃，烧制时间为9-10min;第三阶段为冷却阶段，将经过高温烧制后的粒料通过自然冷却至室温，即制得陶粒，所制得的陶粒的堆积密度≤500kg/m3。
步骤(1)中选用的污泥为昆明主城区污水处理厂所产生的污泥。
步骤(2)中采用烧制过程中所产生的烟气的余热对污泥进行干燥。
步骤(5)中第二阶段采用“喷煤”加热的方式进行高温烧制，通过控制喷煤量来控制烧制温度。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、本发明提供了一种利用污泥烧制轻质陶粒的方法，为处理污泥提供了新思路。2、以污泥为主要原料，加入一定的辅料(粘土)，经过高温烧制，不但能够使内部病原微生物、有机高聚物及氮、磷等有害成分挥发或分解，而且能够使重金属稳定固结在陶粒内部，使本属于危险废弃物的污泥能够安全应用于实际生产变为现实。3、本发明所制得的制陶粒作为一种轻集料，具有密度小、强度高、保温、隔热、耐火、抗震性能好的特点，可以取代普通砂石配制轻集料混凝土。4、本发明的方法的污泥掺入量达50%，既增加了污泥的使用，又有效降低了粘土资源的消耗。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不受实施例所限制。
实施例1
本实例采用污水处理厂排放的污泥，所采集的污泥中的重金属含量见表1。
表1、昆明市主城区第七污水厂污泥重金属含量/mg·kg-1
镉Cd铅Pb铬Cr砷As镍Ni锌Zn铜Cu汞Hg3.7074.30105.5353.5461.60843.60214.903.81
烧制污泥陶粒的操作步骤如下：
(1)材料选择：选用污水处理厂产生的含水率为80%的污泥和粘土作为原料;
(2)干燥：将步骤(1)中所得的污泥自然堆放，并对污泥进行干燥，使得干燥后的污泥中含水率为40%;
(3)混合：将步骤(1)中所得的粘土和步骤(2)中经过干燥的污泥按照重量比为1:1的比例送入搅拌机混合均匀，得混合物料;
(4)造粒：将步骤(3)中所得的混合物料送入制粒机造粒，制成粒径为1cm的粒料;
(5)烧制：将步骤(4)中所得的粒料送入旋转窑进行烧制，烧制分为三个阶段，第一阶段为预热阶段，控制粒料进入旋转窑中小窑入口处的温度为300℃，以17℃/min的速率加热至1000℃;第二阶段为高温烧制阶段，烧制温度为1050℃，烧制时间为9min;第三阶段为冷却阶段，将经过高温烧制后的粒料通过自然冷却至室温，即制得陶粒，所制得的陶粒的堆积密度为271kg/m3。
步骤(1)中选用的污泥为昆明主城区污水处理厂所产生的污泥。
步骤(2)中采用烧制过程中所产生的烟气的余热对污泥进行干燥。
步骤(5)中第二阶段采用“喷煤”加热的方式进行高温烧制，通过控制喷煤量来控制烧制温度。
对生产出来的陶粒进行毒物浸出实验，用日本岛津生产的等离子体原子发射光谱仪(检出下限是0.5ug/ml)检测陶粒浸出液的重金属含量,重金属元素Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Ni、As均未检测出来，说明含量均小于0.5ug/ml,小于GB5058.3-2007《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》中的规定的Cu、Zn<100mg/L,Cd<1mg/L，Pb、Cr、Ni、As<5mg/L，符合标准。表2为所制得的陶粒相关参数的测定结果。
根据测定结果可知，此陶粒堆积密度小于300kg/m3。它的保温隔热性能非常优异，但强度较差。一般用于生产特轻保温隔热混凝土及其制品。
实施例2
本实例采用污水处理厂排放的污泥，所采集的污泥中的重金属含量见表3。
表3、昆明市主城区第八污水厂污泥重金属含量/mg·kg-1
镉Cd铅Pb铬Cr砷As镍Ni锌Zn铜Cu汞Hg4.243.6102.4452.2659.87889.66213.263.42
烧制污泥陶粒的操作步骤如下：
(1)材料选择：选用污水处理厂产生的含水率为80%的污泥和粘土作为原料;
(2)干燥：将步骤(1)中所得的污泥自然堆放，并对污泥进行干燥，使得干燥后的污泥中含水率为50%;
(3)混合：将步骤(1)中所得的粘土和步骤(2)中经过干燥的污泥按照重量比为1:1的比例送入搅拌机混合均匀，得混合物料;
(4)造粒：将步骤(3)中所得的混合物料送入制粒机造粒，制成粒径为2cm的粒料;
(5)烧制：将步骤(4)中所得的粒料送入旋转窑进行烧制，烧制分为三个阶段，第一阶段为预热阶段，控制粒料进入旋转窑中小窑入口处的温度为350℃，以18℃/min的速率加热至1000℃;第二阶段为高温烧制阶段，烧制温度为1200℃，烧制时间为10min;第三阶段为冷却阶段，将经过高温烧制后的粒料通过自然冷却至室温，即制得陶粒，所制得的陶粒的堆积密度为500kg/m3。
步骤(1)中选用的污泥为昆明主城区污水处理厂所产生的污泥。
步骤(2)中采用烧制过程中所产生的烟气的余热对污泥进行干燥。
步骤(5)中第二阶段采用“喷煤”加热的方式进行高温烧制，通过控制喷煤量来控制烧制温度。
对生产出来的陶粒进行毒物浸出实验，用日本岛津生产的等离子体原子发射光谱仪(检出下限是0.5ug/ml)检测陶粒浸出液的重金属含量,重金属元素Cu、Zn、Cd、Pb、Cr、Ni、As均未检测出来，说明含量均小于0.5ug/ml,小于GB5058.3-2007《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》中的规定的Cu、Zn<100mg/L,Cd<1mg/L，Pb、Cr、Ni、As<5mg/L，符合标准。表4为所制得的陶粒相关参数的测定结果。
据测定结果可知，此陶粒堆积密度为500kg/m3。它的保温隔热性能非常优异，但强度较差。一般用于生产特轻保温隔热混凝土及其制品。