申请日2015.02.28
公开(公告)日2017.05.24
IPC分类号C04B33/132; C04B33/22
摘要
一种新型污泥制砖工艺，对城市污泥进行脱水性调理和除臭处理，并对重金属进行控制，将处理后的污泥泥料与粘土和添加剂进行配料，将配料送进强力挤出搅拌机充分混合，再经强力轮碾碾练均化后进行陈化，陈化后的制砖泥料送进制坯车间，进行压力成型制坯，成型后的砖坯送入烘干室烘干，将烘干后的砖坯放入隧道窑的后级进行烧结，本发明将来自污水厂的污泥直接与粘土原料混合，节省因污泥干化而消耗的能源;提出针对性的改进措施，解决污泥脱水、臭气控制、重金属稳定等问题;并通过污泥掺比的优化，投加添加剂等方法提高污泥砖的质量性能和强度等级，实现了城市污泥的减量化、无害化、资源化、产业化的处理目标，污泥砖作为一种产品，具有客观的经济效益。
权利要求书
1.一种污泥制砖工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)对城市污泥进行脱水性调理：加入污泥脱水剂对污泥进行调理，破坏污泥胶体的稳定结构，扩大颗粒间隙，从而使其易于与其他原料混合，同时提高脱水性能;
2)对城市污泥进行除臭处理：通过添加除臭剂和改变运输方式两种途径，对运输过程和利用过程的污泥臭气进行控制;
3)对城市污泥中重金属进行控制：添加稳定剂以抑制重金属对微生物的毒性，改变重金属的存在形式，从而影响其迁移特性，使其通过焙烧阶段后稳定与污泥砖中;
4)将处理后的污泥泥料与粘土和添加剂进行配料;
5)将配料送进强力挤出搅拌机充分混合，再经强力轮碾碾练均化后送入陈化池，陈化24小时;
6)陈化后的制砖泥料送进制坯车间，进行压力成型制坯;
7)成型后的砖坯送入烘干室烘干;
8)将烘干后的砖坯放入隧道窑进行烧结;
所述步骤1)中，污泥破胶剂由含钙物质粉末和含铝物质粉末混合组成，其中，含钙物质粉末为次氯酸钙，含铝物质粉末为硫酸铝，总的组份中，钙与铝的质量比为9:1;按照污泥破胶剂占干污泥质量5%～10%的比例进行投加，在环境温度为30～35℃的条件下反应8h以上，随后静置2h将污泥破胶后的产水排除;
所述步骤2)中，除臭剂由质量百分比50～65%的煤粉和35～50%的次氯酸钙粉混合组成，按照除臭剂占污泥质量3～10‰的比例进行投加，搅拌混合均匀，常温下静置3h以上;
所述步骤3)中，稳定剂为螯合型有机化合物，每升污泥中投加量为2～5g，混合均匀后，在常温下反应15～30min;
所述步骤4)中，污泥泥料、粘土和添加剂的质量比为20：56：22。
2.根据权利要求1所述污泥制砖工艺，其特征在于，所述螯合型有机化合物为氨基甲酸盐类(DTC)高分子重金属螯合剂。
3.根据权利要求1所述污泥制砖工艺，其特征在于，所述步骤4)中，添加剂为质量比18:4的粉煤灰和Fe2O3。
4.根据权利要求1所述污泥制砖工艺，其特征在于，所述步骤6)中，制坯压力为8～10MPa。
5.根据权利要求1所述污泥制砖工艺，其特征在于，所述步骤7)中，烘干室为人工隧道窑，采取连续干燥，热风从窑尾一端鼓入，窑内温度150℃～200℃，砖坯从窑端进入，从窑尾卸出。
6.根据权利要求1所述污泥制砖工艺，其特征在于，所述步骤8)中，隧道窑按其长度分为预热带、焙烧带、保温带和冷却带，砖胚在每个区的停留时间均为24～30h，其中预热带温度为200～300℃、焙烧带温度为900～1000℃、保温带温度为350～400℃、冷却带温度为20～200℃。
说明书
一种污泥制砖工艺
技术领域
本发明属于城市污泥无害化处理及资源化利用技术领域，又属于建筑材料技术领域，特别涉及一种新型污泥制砖工艺。
背景技术
城市污泥是指城市生活污水、工业废水处理过程中产生的固体废弃物，是城市污水处理厂的经常性产物，这种污泥含水量高、易腐烂，有强烈的臭味，并且含有二恶因、细菌。寄生虫卵及重金属等有毒物质。多数污水处理厂及施工单位只是将污泥送往垃圾填埋场或直接暴露于旷野中，造成严重的二次污染。
随着城市污水排放量越来越大，污水处理产生的污泥量也逐年增加，污泥处理面临诸多问题。一方面，污泥含水率高、体积大，给运输和填埋造成困难，并易于产生渗滤液，污染地下水和土壤环境;二是污泥中的重金属和寄生虫卵等难以去除和稳定，不管采用哪种处置方式，都极易产生二次污染，阻碍污泥的资源化利用;三是污泥焚烧过程中产生大量二恶因，对人体健康造成威胁。因此，污泥处理处置常用的填埋、焚烧、土地利用等方法受到限制，如何解决污泥资源化利用过程中的一些列问题，寻求合适的污泥资源化利用途径是目前环保领域亟待解决的问题。
一般的制砖工艺是将粘土经过水和火的交互作用，凝结成砖。如粉煤灰制砖工艺流程如下：上料机→轮碾搅拌→皮带输送机→压砖机→砖坯→氧化→成品。煤矸石烧结砖工艺主要是将粉碎好的煤矸石与制砖原料充分混合后，然后搅拌→陈化→再搅拌→轮碾→成型→切码→干燥焙烧。
对于污泥制砖技术国内外均有研究，也有很多国内专利申请，基本都是在污泥中添加诸如粉煤灰、炉渣、煤渣等原料。如中国发明专利申请公开说明书CN102311240A公开了一种利用干化污泥制砖的工艺，将混合料进行拌合，通过鄂破、锤破方法碾碎原料，搅拌均匀，碾碎后的混合料用振动筛过筛，将通过振动筛的混合料进行上和，对滚碾压，放入橙陈化库，通过皮带运送带将陈化后的原料送入成型机进行坯体成型，通过切码运码上窑车送入干燥窑进行干燥，再送入焙烧窑烧结，出窑后得到烧结普通砖、多孔砖或空心砖。又如中国发明专利申请公开说明书CN103613403A公开了一种污泥制砖过程中能够充分搅拌均匀的污泥制砖工艺。
现有工艺一方面需要对污泥进行干化，而后在原料混合后又需加水调整泥料含水率，造成能源的浪费;二是制成的砖耐久性差，砖的吸水性提高而致密性下降影响对环境的抗蚀能力;三是缺乏针对性措施。对污泥制砖过程中涉及的污泥脱水调理、污泥臭气控制和重金属稳定等方面的问题缺乏针对性的解决方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种新型污泥制砖工艺，将来自污水厂的污泥直接与粘土原料混合，节省因污泥干化而消耗的能源;提出针对性的改进措施，解决污泥脱水、臭气控制、重金属稳定等问题;并通过污泥掺比的优化，投加添加剂等方法提高污泥砖的质量性能和强度等级，实现了城市污泥的减量化、无害化、资源化、产业化的处理目标，污泥砖作为一种产品，具有客观的经济效益。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种新型污泥制砖工艺，包括如下步骤：
1)对城市污泥进行脱水性调理：加入污泥脱水剂对污泥进行调理，破坏污泥胶体的稳定结构，扩大颗粒间隙，从而使其易于与其他原料混合，同时提高脱水性能;
2)对城市污泥进行除臭处理：通过添加除臭剂和改变运输方式两种途径，对运输过程和利用过程的污泥臭气进行控制;
3)对城市污泥中重金属进行控制：添加稳定剂以抑制重金属对微生物的毒性，改变重金属的存在形式，从而影响其迁移特性，使其通过焙烧阶段后稳定与污泥砖中;
4)将处理后的污泥泥料与粘土和添加剂进行配料;
5)将配料送进强力挤出搅拌机充分混合，再经强力轮碾碾练均化后送入陈化池，陈化24小时;
6)陈化后的制砖泥料送进制坯车间，进行压力成型制坯;
7)成型后的砖坯送入烘干室烘干;
8)将烘干后的砖坯放入隧道窑进行烧结。
所述步骤1)中，污泥破胶剂由含钙物质粉末和含铝物质粉末混合组成，其中，含钙物质粉末为次氯酸钙，含铝物质粉末为硫酸铝，总的组份中，钙与铝的质量比为9:1;按照污泥破胶剂占干污泥质量5%～10%的比例进行投加，在环境温度为30～35℃的条件下反应8h以上，随后静置2h将污泥破胶后的产水排除。
所述步骤2)中，除臭剂由质量百分比50～65%的煤粉和35～50%的次氯酸钙粉混合组成，按照除臭剂占污泥质量3～10‰的比例进行投加，搅拌混合均匀，常温下静置3h以上。
所述步骤3)中，稳定剂为螯合型有机化合物，每升污泥中投加量为2～5g，混合均匀后，在常温下反应15～30min。
所述螯合型有机化合物为氨基甲酸盐类(DTC)高分子重金属螯合剂。
所述步骤4)中，污泥泥料、粘土和添加剂的质量比为20：56：22。
所述步骤4)中，添加剂为质量比18:4的粉煤灰和Fe2O3。
所述步骤6)中，制坯压力为8～10MPa。
所述步骤7)中，烘干室为人工隧道窑，采取连续干燥，热风从窑尾一端鼓入，窑内温度150℃～200℃，砖坯从窑端进入，从窑尾卸出。
所述步骤8)中，隧道窑按其长度分为预热带、焙烧带、保温带和冷却带，砖胚在每个区的停留时间均为24～30h，其中预热带温度为200～300℃、焙烧带温度为900～1000℃、保温带温度为350～400℃、冷却带温度为
20～200℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
①研制了新型污泥破胶剂，发明了剩余污泥微干化混合粘土技术，缩短了污泥预处理流程，提高了污泥利用速率，降低了生产成本。
②建立了污泥中重金属稳定化、无害化处理技术体系，解决了污泥臭味、重金属污染问题，确保了污泥砖在生产、销售、使用过程中的安全性。
③提出了污泥破胶-粘土直接混合的制砖泥料生产工艺，形成了优质、高效、成本低廉的污泥砖制作方法。
④由于城市污泥中的有机物含量高，在高温焙烧过程中，污泥热解并产生热量，污泥的发热量约为14561.4kJ/kg，本发明充分、合理、有效的利用城市污泥有机物的热值，节省能源。