申请日2017.11.16
公开(公告)日2018.02.23
IPC分类号C04B30/00
摘要
本发明公开了一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，具体为：将污水处理厂污泥脱水，利用海贝壳灰、硫酸亚铁、氢氧化钙进行改性得改性污泥;将改性污泥、海贝壳灰、硫酸钙、硅灰、渣料、F14液体激发剂和水混合得混合料;将混合料消化得消化料;将消化料、固结剂和YW型表面活性剂混合得制坯料;将制坯料在冲压系统下制得制品毛坯;将制品毛坯经预养后进入热空气循环反应养护，即得墙体块材。有益效果为：本发明解决了污水处理厂的脱水污泥及工业废渣或工程渣土的有效处理、资源化利用问题，成本低廉，得到的免烧砖抗压强度优异，不产生放射性，能生产出多种规格的墙体块材，还能制造成各种用途的建筑构件。
权利要求书
1.一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，包括污泥脱水干燥改性、混合轮碾、混合料消化、消化料混合重复轮碾、液压成型、制品毛坯养护，其特征在于：所述污泥脱水干燥改性步骤为：将污水处理厂污泥脱水，取脱水污泥、海贝壳灰、硫酸亚铁、氢氧化钙，混合均匀，然后脱水干燥，即得改性污泥。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，其特征在于：所述污泥脱水干燥改性步骤中脱水污泥的含水率为75-85%，改性污泥用原料的成分及其重量份为：脱水污泥90-96份、海贝壳灰3-9份、硫酸亚铁1-3份、氢氧化钙0-0.5份。
3.根据权利要求1所述的一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，其特征在于：所述混合轮碾步骤为：按重量份取改性污泥25-40份、海贝壳灰4-8份、硫酸钙1-3份、硅灰3-7份、渣料35-47份、F14液体激发剂4-7份、水5-8份，在轮碾混合机内混合碾研2-6min，即得混合料。
4.根据权利要求1-3所述的一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，其特征在于：所述混合轮碾步骤中海贝壳灰的粒径细度为150-200目，海贝壳灰中CaCO3成份含量为95-98%。
5.根据权利要求3所述的一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，其特征在于：所述混合轮碾步骤中硅灰的粒径细度为100-400目。
6.根据权利要求3所述的一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，其特征在于：所述混合轮碾步骤中渣料的粒径≤3mm，所述渣料为工业废渣或工程渣土，所述工业废渣为工业生产中排放出的固体废弃物，固体废弃物为钢渣或矿渣或赤泥或硅锰渣或铁合金渣或粉煤灰或炉渣或自然煤矸石或铬渣或水淬铜渣或铅渣或磷渣或电石渣或磷石膏或尾矿砂或铸造业废型砂或石英质废石或下脚料粉碎的人工砂或建筑垃圾粉碎渣，所述工程渣土选自地下工程渣土或地上工程渣土。
7.根据权利要求1所述的一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，其特征在于：所述混合料消化步骤为：将混合料输入至消化仓内，在温度为40-70℃下消化1-4h，即得消化料。
8.根据权利要求1所述的一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，其特征在于：所述消化料混合重复轮碾步骤为：取重量份将消化料82-94份、固结剂5-15份、YW型表面活性剂1-7份，混合重复碾研2-6min，用热水调节消化料的含水率至10-17%，即得制坯料。
9.根据权利要求1所述的一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，其特征在于：所述液压成型步骤为：将制坯料输入液压成型机的冲压系统，制得制品毛坯。
10.根据权利要求1所述的一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，其特征在于：所述制品毛坯养步骤为：制品毛坯进入反应室后，室内温度10℃以上时自然预养45-50h，室内温度10℃以下时，通入热空气，在40-50℃下保温预养时间7-9h，预养后进入热空气循环反应养护，2-4h内使温度上升至90-110℃，恒温2-4h后缓慢降温至40-60℃，即得墙体块材。
说明书
一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法
技术领域
本发明涉及一种污泥制墙体块材，尤其是涉及一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法。
背景技术
在城市污水的收集及处理过程中，必然导致大量污泥的产生(据统计，全球每年会产生干污泥量1.75亿吨)，中国在发展中，人口增加，人们环境意识的加强和对环境质量要求的提高，使越来越多的废水需要处理。截止到2015年，城市污泥排放量将达到4780万吨t/a(干物质)以上，原始污水中带有的泥沙、纤维、动植物残体及其吸附在其上的有机物、重金属、病菌、病毒、虫卵、胶质所形成的一种稠状物质-污泥，如此数量巨大的城市污泥如得不到妥善处理，将对环境造成二次污染，给人们带来健康的隐患。同时，随着国家建设的增强，工业生产的迅速发展，工业废渣与工程渣土数量与日俱增。工业废渣作为排放量最大的固体废弃物，内含的汞、铬、铅、镍、钒、钼、铁、锰等重金属及病毒、病菌、病原体，对自然环境和人体健康都有严重的危害和威胁。我国每年产生上千亿吨的工业废渣和工程废渣，堆放占地面积达几百万公顷，所带来粉尘和水体的污染等环境问题已成为制约整个国民经济健康良好循环发展的关键因素。污泥、工业废渣及工程渣土的减量化、稳定化、无害化、资源化处置已成为迫在眉睫的难题。
目前处理污泥的主要方法有：(1)污泥填埋：会污染地下水源，危害生态环境;(2)污泥倒入海中：会污染海域，破坏海洋生态资源;(3)污泥焚烧：处理费用昂贵，有毒的二恶英致癌物质，废气污染大气;(4)污泥发酵及干化制成肥料：费时费力，存在重金属积累污染问题;(5)污泥与粘土混合烧制红砖，烧制时产生大量恶臭二恶英;(6)污泥、废渣自然养护，蒸养、蒸压工艺制成的免烧砖，品质强度不高，技术正待开发中。目前免烧砖层出不穷，该技术生产的产品是以工业废渣为主要原料，且利用效率高，生产成本相应降低，但仅是利用传统技术，以水泥的掺入作为胶凝材料，以此来提高制品强度，效果却不明显，技术含量仍是传统的水泥基胶凝材料，利用水泥制砖，不利于低能源消耗，低环境负荷，更不利于实现经济、社会和环境的可持续发展。因此，为更为有效地利用污泥与工业废渣或工程渣土，需要寻求一条稳定可靠的技术途径，可以制备质量稳定，使用性能优良以及安全性能良好的免蒸免烧墙体块材，以实现经济、社会和环境的可持续发展。
现有技术如授权公告号为CN102775101B的中国发明专利，公开了自来水厂铝污泥制免烧砖，其原料重量配比为：自来水厂的干化后含铝污泥70%～80%，水泥10%～15%，生石灰0.5%～0.8%，胶凝剂0.3%～0.5%，促进剂0.2%～0.4%，硅酸钠0.1%～0.15%，水7%～15%。上述免烧砖充分利用了难以处理的废弃物，变废为宝，节约了资源和能源，消除了环境污染，生产成本低，养护起却比常规免烧砖提前1/3天。但是该免烧砖利用水泥使固结原料，得到的免烧砖抗压强度较差，且免烧砖内的重金属离子、病原体易于溢出，存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，该方法解决了污水处理厂的脱水污泥及工业废渣或工程渣土的有效处理、资源化利用问题，该方法不仅不会造成环境污染，而且成本低廉，得到的免烧砖早强、高强，抗压强度优异，不产生放射性，同时还能生产出具有多种规格的墙体块材，还能制造成各种用途的建筑构件。
本发明针对上述技术中提到的问题，采取的技术方案为：
一种污水处理厂脱水污泥压制免蒸免烧墙体块材的方法，包括污泥脱水干燥改性、混合轮碾、混合料消化、消化料混合重复轮碾、液压成型、制品毛坯养护，具体包括以下步骤：
污泥脱水干燥改性：将污水处理厂污泥脱水至含水率75-85%，在自动计量器的控制下，按重量份取脱水污泥90-96份、海贝壳灰3-9份、硫酸亚铁1-3份、氢氧化钙0-0.5份，采用污泥泵、粉体泵送至污泥干燥机中，混合均匀，然后脱水干燥，使污泥的脱水率达到90%以上，即得改性污泥，该步骤各原料之间相互配合，可以除去污泥的臭味，将污泥调节成为中性(pH7-8.5)，同时提高污泥的钙含量，促进海贝壳灰水化进度，激发污泥、渣料活性作用;
混合轮碾：在自动计量器的控制下，按重量份取改性污泥25-40份、海贝壳灰4-8份、硫酸钙1-3份、硅灰3-7份、渣料35-47份、F14液体激发剂4-7份、水5-8份，采用带式输送机、粉体泵加入到轮碾混合机内混合碾研2-6min，即得混合料，混合料在轮碾中受到轮碾的碾压力，可以被压实而体积缩小，使得最终制品体积密度大大提高，进而提高制品的性能，同时该步骤可激发污泥、渣料、海贝壳灰内含的SiO2、CaO、Al2O3的活性成分在热空气循环反应过程中形成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙凝胶物质，为压制块材作准备，也可协助改性污泥的进一步水化，提高污泥的性能;
混合料消化：将混合料用带式输送机输入至消化仓内，在温度为40-70℃下消化1-4h，即得消化料，该步骤采用连续式消化仓进行物料消化，物料在经过碾研之后，就进入消化工艺，是因污泥、渣料、海贝壳灰和硫酸钙需要消化，这是重要的工艺步骤，消化工艺的作用主要是促进激发剂活化污泥、废渣、渣土的活性，其次是提高成型塑性，其三是消除f-CaO与f-Mgo及其他不安定因素的影响;
消化料混合重复轮碾：在自动计量器的控制下，取重量份将消化料82-94份、固结剂5-15份、YW型表面活性剂1-7份，采用带式输送机和泵式输送机输入至轮碾混合机，混合重复碾研2-6min，用热水调节消化料的含水率至10-17%，即得制坯料，输入贮备箱备用，上述YW型氟类表面活性剂是液体水溶液，其作用是提高混合料表面润滑性，减少水的用量，该步骤可增加海贝壳灰与工业废渣溶解度，使得硅灰、矿渣粉有效的活性成分的激发，协助物料的互相化学反应，增大污泥、工业废渣、渣土颗粒比表面积与水分、添加剂的接触机会，充分激发其活性，此外该制坯料能在常温下直接对材料颗粒进行快速胶结，固结剂的活性组分渗入材料的基本颗粒的相界面上，与激发剂从污泥、海贝壳灰、工业废渣激发出的水化硅酸钙等凝胶共同作用，形成更加强大的胶凝作用固结墙体块材，利用多组分复合超叠加效应，赋予混合材料的活性组分稀释分散作用，使之形成多晶聚集体，同时能使制品早强、高强，固定内含的重金属离子、病原体，浸出毒性不超标，不产生放射性，消除危害的隐患;
液压成型：将制坯料从贮备箱内定量输入液压成型机的冲压系统，制得制品毛坯，冲压成型墙体块材、标准砖制品毛坯更换模框、模具，便能生产各种规格的空心砖、多种规格的装饰砌块路缘石、挡土墙砌块、植草砖、护堤石制品毛坯，液压成型工艺压力根据产品设计强度，压力可变动;
制品毛坯养：制品毛坯进入反应室后，室内温度10℃以上时自然预养45-50h，室内温度10℃以下时，通入热空气，在40-50℃下保温预养时间7-9h，预养后进入热空气循环反应养护，温度缓慢上升，2-4h内使温度上升至90-110℃，恒温2-4h后缓慢降温至40-60℃，即得墙体块材，成品入库，上述保温预养法为：反应室内的热空气由直通循环式热风炉供给，直通循环式热风炉产生的热空气由引风机和输送风管送入反应室，并将反应室内的冷空气抽入直通循环式热风炉中进行加热，该步骤利用热力促进制品毛坯作进一步的热力化学反应，提高制品的胶凝性能，赋予制品更高的强度及优良的耐久性能。
为优化上述技术方案，采取的措施还包括：脱水污泥采用城市污水处理厂脱水污泥，其矿物组成及污泥的化学成分如表1、表2所述。
表1：典型城市污水处理厂污泥的矿物组成
典型城市污水处理厂污泥的矿物组成，因区域经济，生活条件不同而有区别，本表属非法定标准，仅做参考。
表2：典型城市污水处理厂污泥的化学成分
典型城市污水处理厂的(工业废水40%，生活污水60%)污泥的化学成份，因区域经济，生活条件及工业废水与生活污水排放量比例的不同而有区别。
表2可见，典型城市污水处理厂的主要化学成分为二氧化硅(SO2)、氧化钙(CaO)、三氧化二铝(Al2O3)。
海贝壳灰的粒径细度为150-200目，海贝壳灰中CaCO3成份含量为95-98%，利用CaCO3活性成份增钙，增强基体的强度，海贝壳灰是我国漫长海岸线上一种海洋生物的贝壳，量多，是种极为丰富的海洋废弃资源，采集方便，制粉容易，将海贝壳烘干、焙烧、球磨便能得到富钙物质。
硅灰的粒径细度为100-400目，硅灰是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中随废气逸出的烟尘，经特殊的捕集装置收集处理的硅灰，其作用是活性增强剂。
渣料的粒径≤3mm，渣料为工业废渣或工程渣土，工业废渣为工业生产中排放出的固体废弃物，固体废弃物为钢渣或矿渣或赤泥或硅锰渣或铁合金渣或粉煤灰或炉渣或自然煤矸石或铬渣或水淬铜渣或铅渣或磷渣或电石渣或磷石膏或尾矿砂或铸造业废型砂或石英质废石或下脚料粉碎的人工砂或建筑垃圾粉碎渣，工程渣土选自地下工程渣土或地上工程渣土，部分工业废渣的化学成分参见表3。
表3：部分工业废渣的化学成分
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.本发明利用污水处理厂脱水污泥、工业废渣、工程渣土压制免蒸免烧墙体块材的方法，利用污泥、废渣、渣土内含的二氧化硅、三氧化二铝和氧化钙为主要化学成分，经化学与物理相结合的激发方法，增强墙体块材的高强度，固定污泥、废渣中存在的通常环境下不会漫出的金属化合物，不产生放射性气体，同时消灭污泥、废渣、渣土中的病原体、病毒、恶臭气体及有机腐殖质，使之达到无害化、减量化、稳定化、资源化四个标准;
2.本发明利用污泥压制的免蒸免烧墙体块材符合《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》第三条、第四条、第五条的政策规定及国家环保总局关于发布《危险废物污染防治技术政策》的通知精神。符合国务院关于《新型墙体改革政策》坚持新型墙材应“节土、省地、利废、环保”的原则，迎合国务院、各部门以及地方人民政府关于环境保护、墙体改革、建筑节能的各项政策和法规;
3.本发明消除固体废弃物对生态环境的危害，保护人们的健康，将固废综合利用，变废为宝，为建筑制造业提供取之不尽用之不竭的资源，利国利民，同时节约了废弃固体废物填埋、堆积用地，保护耕地;
4.本发明用污泥、废渣、渣土替代粘土制砖，产品质量技术指标符合GB179-1999标准，产品具有轻质、高强、保温、隔音等优良性能，制造的墙体块材有标准砖、空心砖，多种色彩的装饰砌块、路缘石、挡土墙砌块、植草砖、护堤石等产品，品种多，规格全，可广泛应用于承重、非承重墙体材料，广场、道路、围海造地及水利建设等。