申请日2010.06.18
公开(公告)日2010.09.15
IPC分类号C02F11/00; C04B28/14; C02F101/32; C05C3/00; C02F1/40; C04B18/30
摘要
一种用污泥制造蒸压灰砂砖或粉煤灰砖及化肥、油脂的方法，采用碱化脱水、干化处理、球磨粉碎、配料、制造生料、消化、冲压制坯、蒸养、尾气尾水处理的工艺流程，制造的蒸压灰砂砖的重量百分含量为：污泥干粉为12%～22%，细砂为78%～88%;蒸压粉煤灰砖的重量百分含量为：污泥干粉为15%～22%，粉煤灰为48%～63%，细集料为18%～32%，石膏为2%;污泥干粉的重量百分含量为：氢氧化钙75%～82%，碳水化合物、蛋白质及其它高分子有机物、烷基苯磺酸钠(ABS)、甲酚及难降解的性能稳定的合成有机物合计8%～12%，泥土、硫酸钙、硫酸铵、及含量极少的重金属3～5%，水为7～9%的方案，克服了现污泥处理中易产生二次污染的缺陷。适用于对各种放射性不超标的污泥的回收利用。
摘要附图
权利要求书
1.一种用污泥制造蒸压灰砂砖或粉煤灰砖及化肥、油脂的方法，其特征在于蒸压灰砂砖的重量百分含量为：污泥干粉为12%～22%，细砂为78%～88%;所述污泥干粉的重量百分含量为：氢氧化钙75%～82%，以污泥为原料的碳水化合物、蛋白质及其它高分子有机物、烷基苯磺酸钠(ABS)、甲酚及难降解的性能稳定的合成有机物合计8%～12%，以SiO2为主要成份的泥土、硫酸钙、硫酸铵、及含量极少的重金属3%～5%，水为7%～9%;蒸压粉煤灰砖的重量百分含量为：污泥干粉为15%～22%，粉煤灰为48%～63%，细集料为18%～32%，石膏为2%;所述污泥干粉的重量百分含量为：氢氧化钙为75%～82%，以污泥为原料的碳水化合物、蛋白质及其它高分子有机物、烷基苯磺酸钠(ABS)、甲酚及难降解的性能稳定的合成有机物合计8%～12%，以污泥为原料以SiO2为主要成份的泥土、硫酸钙、硫酸铵、及含量极少的重金属3%～5%，水为7%～9%。
2.根据权利要求1所述的一种用污泥制造蒸压灰砂砖或粉煤灰砖及化肥的方法，其特征在于生产的工艺流程步骤为：
1)、碱化脱水：选用污水处理厂的浓缩污泥或江河湖泊的污泥为原料，按重量比：过氧化钙:氧化钙:污泥为(1～3):(10～100):100的重量比例混合，经搅拌均匀充分混合后，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，污泥含水率由85%降低到55%～60%;氧化钙的细度为120～150目，过氧化钙作除臭剂;
2)、干化处理：将污泥的混合料输送到碱化池，采用自然风干法进行日晒干化，每天翻晒2～5次，7天后混合料的含水率降至7%～10%，料粒基本无结块现象后，装载至球磨车间;在不宜使用自然风干法的城市和环境中，将混合料经污泥搅拌机送入电辅热振动流化床干燥机再经太阳能热泵进行快速烘干，将蒸汽温度控制在192℃以下，以防止有毒物质的产生，经两次烘干后，污泥变得质地疏松、干燥后，输送至球磨车间;在污泥搅拌机上设计了蒸汽抽气机，将这些水蒸汽转送到振动流化床干燥机内，对污泥初料进行二次汽雾加热，又减少了臭气污染;从振动流化床干燥机出来的尾气，还带有60℃以上的余热，也含有少量的氨气与氧化钙味道，因此，将其抽排至灰砂砖原料专用加水池，既除掉了氨气与氧化钙味道，也提高了水温;
3)、球磨粉碎：将干燥后的混合料用球磨机粉碎至120～150目，制造成污泥干粉，提升至贮灰罐保存、备用;
4)、配料：通过定量输送机，按污泥干粉为12%～22%，细砂为80%～88%的重量比例，将以上二种物料送入搅拌机，搅拌均匀，经充分混合后，在出料口加入重量比为10%的热水，使污泥干粉中的氢氧化钙通过物理反应进入溶融状态，细砂用淤砂或山砂、河砂、风积砂、工业铸造用的废型砂;当使用粉煤灰配料时，按重量百分比污泥干粉为15%～22%，粉煤灰的含量为48%～63%，细集料为18%～32%，石膏为2%;将污泥干粉、石膏粉掺入粉煤灰、细集料中，搅拌均匀，经充分混合后，在出料口加入重量比为10%的热水，使污泥干粉中的氢氧化钙通过物理反应进入溶融状态;
5)、制造生料：在混合物料经搅拌均匀，充分混合后，加入热水，使氢氧化钙在溶融状态下与二氧化硅在常温下慢速反应，在二氧化硅颗粒表面生成硅酸钙，生产成“生料”;
6)、消化：将生料输送至消化池中，消化2～6小时，生料温度从常温达到50～65℃，用手抓紧能够成型，不分散，经消化成为“熟料”;
7)、冲压制坯：将熟料输送至搅拌机，搅拌均匀，输送至压砖机冲压成型，制成砖坯;
8)、蒸养：将砖坯堆码在蒸养台车上，送入蒸压釜，经高温192℃蒸养7～9小时后冷却，制造出成品灰砂砖和粉煤灰砖;
9)尾汽尾水处理：用梯级减压，循环利用的尾汽排放与利用工序，即：1#蒸压釜完成灰砂砖蒸养后,开启连通管阀门，将1#蒸压釜的尾汽排放一半到等待进汽的2#蒸压釜，关闭连通管阀门;再将1#蒸压釜的尾汽排放四分之一到等待进汽的3#蒸压釜，关闭连通管阀门;再将1#蒸压釜的尾汽排放八分之一到等待进汽的4#蒸压釜，关闭连通管阀门;蒸压釜最后的八分之一尾汽，含有较浓的氨气，用洁净蒸汽将含氨尾蒸汽压入浓硫酸池，去除氨气，获取硫酸氨化肥;在砖坯的蒸养过程中，蒸压釜的顶部有一根进汽减压阀，不停地排放少量的蒸汽，用管道将其尾汽导入浓硫酸池，去除氨气，获取硫酸铵化肥;在蒸压釜底部的尾水含有油脂,经冷却和提炼，获得油脂。
说明书
用污泥制造蒸压灰砂砖或粉煤灰砖及化肥、油脂的方法
技术领域
本发明涉及一种用污泥制造蒸压灰砂砖或粉煤灰砖及化肥、油脂的方法。
背景技术
城市污水处理厂的污泥属于危险废弃物;加上江河湖泊清淤的污泥，如果乱堆乱弃，将对人们的生活环境构成了严重威胁，目前，全国每年产生污泥约3000万吨左右，“重水轻泥”、“重资源化利用轻无害化处理“的现象比较普遍。我国污泥无害化处理处置工作相对滞后，城市污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属以及致病菌和病原菌等，不加处理的排放会对环境造成严重的污染。如果处置方法失当，会产生严重的二次污染。
国内外污泥处理与处置的方法很多，一般采用浓缩、消化、脱水、干化、有效利用(主要为农用或生产烧结砖)、填埋及焚烧等不同的处理、处置方法，以上的处理、处置方法存在消耗土地资源、或容易产生二次污染、或生产过程中有污染等缺陷。不能同时满足国家要求的“无害化、减量化、稳定化、资源化”四个条件。
发明内容
针对上述情况，本发明提供一种将城市污水处理厂的污泥及江河湖泊清淤污泥，进行无害化处理和回收利用，变害为宝，保护了生态环境和人类居住环境的用污泥制造蒸压灰砂砖或蒸压粉煤灰砖及化肥、油脂的方法。
为实现上述目的，一种用污泥制造蒸压灰砂砖或粉煤灰砖及化肥的方法，包括蒸压灰砂砖的重量百分含量为：污泥干粉为12%～22%，细砂为78%～88%;所述污泥干粉的重量百分含量为：氢氧化钙75%～82%，以污泥为原料的碳水化合物、蛋白质及其它高分子有机物、烷基苯磺酸钠(ABS)、甲酚及难降解的性能稳定的合成有机物合计8%～12%，以SiO2为主要成份的泥土、硫酸钙、硫酸铵、及含量极少的重金属3%～5%，水为7%～9%;蒸压粉煤灰砖的重量百分含量为：污泥干粉为15%～22%，粉煤灰为48%～63%，细集料为18%～32%，石膏为2%;所述污泥干粉的重量百分含量为：氢氧化钙为75%～82%，以污泥为原料的碳水化合物、蛋白质及其它高分子有机物、烷基苯磺酸钠(ABS)、甲酚及难降解的性能稳定的合成有机物合计8%～12%，以污泥为原料以SiO2为主要成份的泥土、硫酸钙、硫酸铵、及含量极少的重金属3%～5%，水为7%～9%。
生产的工艺流程步骤为：
1)、碱化脱水：选用污水处理厂的沉积污泥或江河湖泊清淤时的污泥为原料，按重量比：过氧化钙:氧化钙:污泥为(1～3):(10～100):100的重量比例混合，经搅拌均匀充分混合后，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，污泥含水率由85%降低到55%～60%;氧化钙的细度为120～150目，过氧化钙作除臭剂。
2)、干化处理：将污泥的混合料输送到碱化池，采用自然风干法进行日晒干化，每天用犁翻机翻晒2～5次，7天后混合料的含水率降至7～10%，料粒基本无结块现象后，装载至球磨车间;在不宜使用自然风干法的城市和环境中，将混合料用污泥搅拌机送入电辅热振动流化床干燥机再经太阳能热泵进行快速烘干，将蒸汽温度控制在192℃以下，以防止有毒物质的产生，经两次烘干后，污泥变得质地疏松、干燥后，输送至球磨车间;在污泥搅拌机上设计了蒸汽抽气机，将这些水蒸汽转送到振动流化床干燥机内，对污泥初料进行二次汽雾加热，又减少了臭气污染;从振动流化床干燥机出来的尾气，还带有60℃以上的余热，也含有少量的氨气与氧化钙味道，因此，将其抽排至灰砂砖原料专用加水池，既除掉了氨气与氧化钙味道，也提高了水温。
3)、球磨粉碎：将干燥后的混合料用球磨机粉碎至120～150目，制造成污泥干粉，提升至贮灰罐保存、备用。
4)、配料：通过定量输送机，按污泥干粉为12%～22%，细砂为80%～88%的重量比例，将以上二种物料送入搅拌机，搅拌均匀，经充分混合后，在出料口加入重量比为10%的热水，使污泥干粉中的氢氧化钙通过物理反应进入溶融状态，细砂用淤砂或山砂、河砂、风积砂、工业铸造用的废型砂;当使用粉煤灰配料时，按重量百分比污泥干粉为15%～22%，粉煤灰的含量为48%～63%，细集料为18%～32%，石膏为2%;将污泥干粉、石膏粉掺入粉煤灰、细集料中，搅拌均匀，经充分混合后，在出料口加入重量比为10%的热水，使污泥干粉中的氢氧化钙通过物理反应进入溶融状态。
5)、制造生料：在混合物料经搅拌均匀，充分混合后，加入热水，使氢氧化钙在溶融状态下与二氧化硅在常温下慢速反应，在二氧化硅颗粒表面生成硅酸钙，生产成“生料”。
6)、消化：将生料输送至消化池中，消化2～6小时，生料温度从常温达到50～65℃，用手抓紧能够成型，不分散，经消化成为“熟料”。
7)、冲压制坯：将熟料输送至搅拌机，搅拌均匀，再输送至压砖机冲压成型，制成砖坯。
8)、蒸养：将砖坯堆码在蒸养台车上，送入蒸压釜，经高温192℃蒸养7～9小时后冷却，制造出成品灰砂砖和粉煤灰砖。
9)尾汽尾水处理：用梯级减压，循环利用的尾汽排放与利用工序，即：1#蒸压釜完成灰砂砖蒸养后，开启连通管阀门，将1#蒸压釜的尾汽排放一半到等待进汽的2#蒸压釜，关闭连通管阀门;再将1#蒸压釜的尾汽排放四分之一到等待进汽的3#蒸压釜，关闭连通管阀门;再将1#蒸压釜的尾汽排放八分之一到等待进汽的4#蒸压釜，关闭连通管阀门;蒸压釜最后的八分之一尾汽，含有较浓的氨气，用洁净蒸汽将含氨尾蒸汽压入浓硫酸池，去除氨气，获取硫酸氨化肥;在砖坯的蒸养过程中，蒸压釜的顶部有一根进汽减压阀，不停地排放少量的蒸汽，用管道将其尾汽导入浓硫酸池，去除氨气，获取硫酸铵化肥;在蒸压釜底部的尾水含有油脂，经冷却和提炼，获得油脂。
本发明采用碱化脱水、干化处理、球磨粉碎、配料、制造生料、消化、冲压制坯、蒸养、尾汽尾水处理的工艺流程，制造的蒸压灰砂砖的重量百分含量为：污泥干粉为12%～22%，细砂为78%～88%;蒸压粉煤灰砖的重量百分含量为：污泥干粉的含量为15%～22%，粉煤灰为48%～63%，细集料为18%～32%，石膏为2%;污泥干粉的重量百分含量为：氢氧化钙为75%～82%，以污泥为原料的碳水化合物、蛋白质及其它高分子有机物、烷基苯磺酸钠(ABS)、甲酚及难降解的性能稳定的合成有机物合计8%～12%，以SiO2为主要成份的泥土、硫酸钙、硫酸铵、及含量极少的重金属3%～5%，水为7%～9%的方案，克服了现有的浓缩、消化、脱水、干化、农用、填埋及焚烧等处理、处置方法存在消耗土地资源、或容易产生二次污染、或生产过程中有污染等缺陷。完全满足国家要求的“无害化、减量化、稳定化、资源化”四个难以同时达到的条件。
本发明相比现有技术所产生的有益效果：
1、本发明用生石灰碱化处理后的污泥，掺入以二氧化硅为主要成份的细砂或粉煤灰，经消化、冲压成型、高温蒸养后制造灰砂砖或蒸压粉煤灰砖及化肥、油脂。利用以上三种废弃物按比例拌和，不添加其他原料，就直接生产出完全符合国标的灰砂砖或蒸压粉煤灰砖——国家五个部委联合推广使用、享受增值税优惠政策的新型墙体材料。是变害为宝，优化了生态环境和城市环境。
一吨浓缩湿污泥经本发明生产工艺处理后，可以得到污泥干粉346～352Kg，其中氢氧化钙含量80%左右。利用以上污泥干粉可以生产新型灰砂砖约2500Kg，折算成935块标准砖;同时生产36.5Kg左右的硫酸铵化肥，根据各城市的污泥成份有区别，可提取工业用油脂约8～11Kg。
2、生产过程属于低消耗，低能耗的低炭经济，蒸汽的循环利用，节约能源达60%以上
3、本发明的核心技术是二物四用，循环利用，大大降低了污泥处理的成本，属于典型的循环经济。污泥碱化、干化处理的主要成本氧化钙(CaO)、除臭剂过氧化钙(CaO2)都变成了蒸压灰砂砖或蒸压粉煤灰砖的主要原料，这两种原料大约占污泥处理成本的50～70%，同时也占蒸压灰砂砖或蒸压粉煤灰砖原料成本的60～80%。有利于节约宝贵的石灰资源。
4、生产过程采用自动化，防止了污泥加工过程中对工作人员的感染;且可大批量、高效率生产。
5、用生石灰(氧化钙)碱化脱水和192℃高温蒸养相结合杀菌、杀毒和有害病菌卵，能快速减少污泥体积与质量;高效加速了有机物的分解、彻底杀灭了病毒、细菌、微生物与寄生虫卵等生物危害物，提高了生产过程安全性与最终产品的安全性。
用国家提倡的高温蒸养方法生产建材，提取了污泥中最难的提取物——硫类物质、氨类物质与油脂，最大限度的解决了现有方法处置污泥的恶臭污染问题。将重金属安全稳定在建材中,使成品灰砂砖和粉煤灰砖无毒无害，有利用人体健康和周边环境。
6、对尾汽尾水回收利用，生产出化肥和油脂，既获得了良好的经济效益，又保护了环境，避免了二次污染。
7、综合治理了城市污水处理厂的污泥和江河湖泊清淤的污泥，综合治理了水利部门头痛的淤砂(细砂)，综合治理了火电厂的粉煤灰，使人们的生活和工作环境更环保，更健康。
8、工厂占地面积小，节省了大量土地资源。
9、生产过程完全无“三废”排放。
本发明适用于对各种放射性不超标的污泥、淤砂(细砂)、粉煤灰的回收利用。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。