申请日2013.12.09
公开(公告)日2014.04.02
IPC分类号C04B33/132
摘要
一种利用调理脱水后污泥烧制陶粒的方法，属于环保领域中固体废物处理技术领域，以含水率为99.8%的污水污泥为原料，将活性白土、废石膏、园林废弃物、三氯化铁和硫酸铝用作调理配料，以一定的比例按顺序与原料混合均匀，将混合料离心脱水、干燥后直接送入造粒机成型，在特定的温度下预热焙烧，冷却后进行筛分，得到不同粒径的陶粒产品。本发明无需对原污泥进行干化、焚烧或研磨处理，大大缩短了生产周期，在烧制过程可以充分利用污泥和园林废弃物自身的热值，减少能耗，节约资源。该方法制造的陶粒具有轻质、吸声、保温隔热效果好等性能。
权利要求书
1.一种利用调理脱水后污泥烧制陶粒的方法，其特征在于包括以 下步骤：
(1)原料配比：以干污泥的重量为基准的污水污泥、活性白土、废 石膏、植物性园林废弃物、三氯化铁和硫酸铝的质量百分比为 (30%～50%)：(20%～40%)：(10%～20%)：(2%～5%)：(3%～7%)： (1%～3%);
(2)混匀过程：将污水污泥的含水率调节至99.6‐99.8%泵入到搅拌 机中，按照步骤(1)中所述的原料配比，先加入三氯化铁和硫酸铝， 混匀至少30min后，再分别投入活性白土、废石膏和植物性园林废弃 物粉末，搅拌均匀制成混合料;
(3)压滤成型过程：将步骤(2)中所述的混和料送到转筒离心机中 脱水，将脱水后含水率为65～70%的泥饼晾晒24～36h，待其含水率为 55～60%时送到造粒机中，制成粒径8～10mm的生料球;
(4)干燥与焙烧过程：将步骤(3)所述的生料球在105℃下烘干1～2h， 干燥的目的为了去除料球中的部分水分，防止焙烧过程中裂球;然后 将生料球送入马弗炉中预热和烧结，预热是为进一步调整生料球的化 学组成，主要是降低烧胀前料球中碳的含量，以达到最佳的烧胀结果， 设定升温速率为10～15℃/min，在250～350℃下预热20～30min，之后 以相同的升温速率升至600℃，在600℃下保持15～20min，调整升温 速率以30～50℃/min快速升温至900～1000℃恒温焙烧10～15min;
(5)出料冷却过程：将烧好的陶粒随炉冷却到550℃后取出冷却至 室温;
(6)筛分：将步骤(5)所得的的陶粒进行筛分，得到不同粒径的产 品。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的园林废弃物是指 绿化植物自然或养护过程中所产生的乔灌木修剪物或间伐物、 草坪修剪物、落叶、枝条、花园和花坛内废弃草花以及杂草， 将其干燥后粉碎过100目筛。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，废石膏是用磷酸盐矿石 和硫酸制造磷酸产生的废渣为磷石膏，主要成分是硫酸钙，含 量在80%以上，其他成分包括硅、铝、铁、镁、钠、钾、磷、 硫、钛、锰、铈、碳、氟元素的氧化物。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于，硫酸铝为工业硫酸铝， 研磨粉碎后过100目筛。
说明书
一种利用调理脱水后污泥烧制陶粒的方法
技术领域
本发明属于环保领域中固体废物处理技术领域，具体涉及的是一 种城市生活污泥的处理处置方法。
背景技术
城市污水处理厂污泥是污水处理的伴生产物，组成极其复杂，体 积大、易腐败、有恶臭。污泥所具有的高含水量及疏松颗粒结构等物 理性质和多变、极不稳定的化学特性，不仅使其处理过程耗资巨大， 而且使其高效处理仍存在一定的技术难度。因此，污泥处理处置问题 已经成为城市污水厂的沉重负担，甚至成为某些污水厂正常运营的巨 大障碍。我国2009年实施的《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染 防治技术政策(试行)》特别强调“污泥处理设施必须与污水处理设施 同时投入运行”，因此如何合理地处理、处置污泥，已成为城市污水 厂和相关部门必需引起重视的问题。由于城市污水污泥的主要成分与 粘土类的原材料比较接近，以其为主料制作陶粒能够实现城镇固体废 弃物的减量化、无害化和资源化，已经渐渐成为近年来污泥处理处置 领域的研究热点和发展方向。
污泥烧制陶粒之前必须先进行脱水预处理，降低污泥的含水率。 目前主要是通过有效的污泥调理，提高污泥的脱水性能，实现污泥高 干度脱水。就目前污泥处理方法来看，最为有效的方法是通过投加化 学药剂来改善污泥的脱水性能，使污泥颗粒絮凝，结构增强，以利于 机械脱水，但是污水处理厂产生的剩余污泥经脱水处理后含水率仍较 高，基本维持在80%左右，难以满足污泥资源化利用的要求。经研究 发现添加物理调理剂，如粉煤灰、石膏、锯末、麦麸等，作为污泥絮 体结构的“骨架”，被认为可以有效提高污泥的透水性，降低滤饼含 水率。因此两种药剂联合调理污泥是目前污泥调理脱水研究的方向和 主流。同时，有些物理调理剂中含有大量的SiO2、Al2O3、MgO、CaO, Na2O和K2O等成分。其中SiO2、Al2O3为陶粒形成强度和结构的主要 结构基础,而适量的MgO、CaO、Na2O和K2O等碱性金属氧化物作为 助熔剂可降低烧制温度，扩大烧制的温度范围，并能防止坯料在烧制 中粘结，增加膨胀气体的产生,有利于料球的膨胀。将调理脱水后的 滤饼直接制成生料球，可以大幅度的减少原料混匀前烘干、研磨过程 所消耗的能源，降低成本，缩短生产周期，更能有效地利用污泥中的 可燃性物质在烧制过程产生的热量，使其真正实现资源化。
发明内容
本发明是针对现有技术中的不足，提供了一种有效的处理、处置 城市污水污泥的方法，并建立了一套污泥资源化利用的流水线，用于 制备一种轻质，力学性能好、生产成本低的污泥陶粒。
本发明是通过如下技术方案实现的，具体包括以下步骤：
(1)原料配比：以干污泥的重量为基准的污水污泥、活性白土、废 石膏、植物性园林废弃物、三氯化铁和硫酸铝的质量百分比为 (30%～50%)：(20%～40%)：(10%～20%)：(2%～5%)：(3%～7%)： (1%～3%);
(2)混匀过程：将污水污泥的含水率调节至99.6‐99.8%泵入到搅拌 机中，按照步骤(1)中所述的原料配比，先加入三氯化铁和硫酸铝， 混匀至少30min后，再分别投入活性白土、废石膏和园林废弃物粉末， 搅拌均匀制成混合料;
(3)压滤成型过程：将步骤(2)中所述的混和料送到转筒离心机中 脱水，将脱水后含水率为65～70%的泥饼晾晒24～36h，待其含水率为 55～60%时送到造粒机中，制成粒径8～10mm的生料球;
(4)干燥与焙烧过程：将步骤(3)所述的生料球在105℃下烘干1～2h， 干燥的目的为了去除料球中的部分水分，防止焙烧过程中裂球;然后 将生料球送入马弗炉中预热和烧结，预热是为进一步调整生料球的化 学组成，主要是降低烧胀前料球中碳的含量，以达到最佳的烧胀结果， 设定升温速率为10～15℃/min，在250～350℃下预热20～30min，之后 以相同的升温速率升至600℃，在600℃下保持15～20min，调整升温 速率以30～50℃/min快速升温至900～1000℃恒温焙烧10～15min;
(5)出料冷却过程：将烧好的陶粒随炉冷却到550℃后取出冷却至 室温;
(6)筛分：将步骤(5)所得的的陶粒进行筛分，得到不同粒径的产 品。
所述的园林废弃物是指绿化植物自然或养护过程中所产生的乔灌 木修剪物(间伐物)、草坪修剪物、落叶、枝条、花园和花坛内废弃 草花以及杂草等植物性材料。将其干燥后粉碎过100目筛。
废石膏是用磷酸盐矿石和硫酸制造磷酸产生的废渣为磷石膏。主 要成分是硫酸钙，质量含量在80%以上，其他成分为硅、铝、铁、镁、 钠、钾、磷、硫、钛、锰、铈、碳、氟等元素的氧化物。
硫酸铝为工业硫酸铝，研磨粉碎后过100目筛。
污水污泥含水率为99.6-99.8%，呈流体状。
本发明以含水率为99.8%的污水污泥为原料，将活性白土、废石 膏、园林废弃物、三氯化铁和硫酸铝用作调理配料，以一定的比例按 顺序与原料混合均匀，将混合料离心脱水、干燥后直接送入造粒机成 型，在特定的温度下预热焙烧，冷却后进行筛分，得到不同粒径的陶 粒产品。与传统污泥烧制陶粒的方法相比较，本发明无需对原污泥进 行干化、焚烧或研磨处理，大大缩短了生产周期，在烧制过程可以充 分利用污泥和园林废弃物自身的热值，减少能耗，节约资源。该方法 制造的陶粒具有轻质、吸声、保温隔热效果好等性能。在建筑、环保、 石油、农业等部门都具有广泛的用途，例如用于混凝土优质骨料，绿 色过滤材料等，且工艺简单，成本低廉，适合工业生产。
本发明所述的污水污泥是直接从污水处理厂二沉池中排出的，含 水率较高，因此易于与调理配料混匀脱水，滤料进行简单的晾晒就可 以制粒焙烧，不需要烘干研磨以及湿化处理，工艺简单，成本低廉。 有利于“三废”的治理。