申请日2012.12.26
公开(公告)日2013.04.17
IPC分类号C04B33/132
摘要
本发明公开了一种利用给水厂脱水污泥制备透水砖的方法。属于环境工程中固体废弃物回收利用和建筑材料生产领域。该方法以给水污泥30%-40%、粉煤灰10%-20%和普通建筑砂30%-35%，添加10%左右的粘结剂，混合均匀后，加入总物料干重12%-14%的水，混合均匀，然后在恒温环境中贮存一定时间;以一定压强模压成型;从室温逐渐升至1150℃并保温1小时，再自然冷却至室温，即制得成品。经检测，产品主要技术指标符合国家相关标准。本发明利用给水污泥作为透水砖制备主要原料，一方面可以为建筑材料提供一种新的制备原料，另一方面又能为给水污泥处置提供一种新的途径，具有很好的环境效应和社会效应。
权利要求书
1.一种利用城市给水污泥制备环保透水砖的方法，特征在于：以给水污泥 和粉煤灰为主要原料，添加普通建筑砂作为骨料成孔，辅以少量粘结剂，其制备步骤是：1)混料：根据权利要求2所述的混合物料中加入总物料干质量12%-14%的水，搅拌均匀;2)陈腐：在25℃恒温环境中贮存20-24小时;3)压制成型：将所述物料放入模具，以25Mpa-30Mpa压强压制成型;4)干燥：把生坯放入恒温干燥箱，在100℃-105℃干燥6h;5)烧制：从室温开始，以一定速率升温到1150℃并保温1小时;6)冷却：自然冷却至室温，即制得成品。
2.根据权利要求1所述的一种利用给水污泥制备环保透水砖的方法，其特征在于：城市给水厂脱水污泥晒干后碾碎，制成污泥粉，其污泥粉粒径约0.27mm;粉煤灰和粘结剂粒径约0.15mm，普通砂粒径1.0mm-1.4mm;配料范围为：给水污泥30%-40%，粉煤灰10%-20%，普通建筑砂30%-35%，粘结剂10%-15%。
说明书
一种利用给水污泥制备环保透水砖的方法
技术领域
本发明涉及一种固体废弃物回收利用技术和建筑材料生产，特别涉及一种利用给水污泥制备环保透水砖的方法。
背景技术
现代城市地表被越来越多的建筑物和混凝土等所覆盖，这种地表的“硬化”使得大气降水难以及时渗入地下。一方面，因为缺乏地表水的补给，造成地下水位降低;另一方面，地表径流的增大加重了排水系统的负担，也容易产生洪涝灾害。因此，发明透水砖，让雨水迅速渗透从而缓解地下水短缺问题和降低洪涝灾害发生概率，减轻城市排水系统压力和污水处理费用。同时，随着给水厂水源的污染，给水污泥产量逐步增多，给水污泥处置成为水处理行业中的一个难题，利用给水污泥制备透水砖既解决了给水污泥的处置问题，也可实现废物资源化利用，具有积极的意义。
灾过去很长一段时间里，粘土实心砖作为建筑行业用量最大最重要的墙体材料，每年不仅毁坏大量土地，而且破坏了生态环境。为了寻找一种新的资源替代粘土制备建筑材料，国内外学者对固体废弃物作为建筑材料的利用进行了大量的研究。如Cheng-FangLin等利用城市污泥焚烧灰和城市固体废弃物焚烧灰为原料制得透水砖;济南大学管丽攀以城市污泥、黄河淤泥、煤矸石、水渣等固体废弃物制备渗水砖;万隆教授和饶玲丽等采用粉煤灰制备透水砖;吕淑珍等以萤石尾砂和珍珠岩废矿粉为主要原料制备透水砖等。但是，以上利用固体废弃物制备的透水砖，其原料大多毒性较高，安全性偏低。给水污泥重金属含量少，其他有害物质也少，毒性很低，且利用给水污泥制备透水砖的研究尚未见报道，国内还没有利用给水污泥制备透水砖的相关专利。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术研究的不足，提出一种利用给水污泥制备环保透水砖的方法，给水厂脱水污泥经干燥后直接加入配料中，通过压制成型、低温干燥、高温烧制，形成强度较高的成品。
所述一种利用给水污泥制备环保透水砖的方法工艺包括：
1. 原材料：
污泥：采用城市给水厂脱水污泥，烘干碾碎后制成污泥粉，且粒径约0.27mm;
粉煤灰：采用火电厂湿排粉煤灰，自然干燥，粒径约0.15mm;
普通建筑砂：粒径1.0mm-1.4mm;
粘结剂(如长石粉或水玻璃)：化学纯。
2. 工艺步骤：
1) 配料(质量百分数)：给水污泥30%-40%;粉煤灰10%-20%;普通建筑砂30%-35%，粘结剂10%-15%;
2)加水：在上述混合物料中加入总物料干质量12%-14%左右的水，搅拌均匀;
3)陈腐：在25℃恒温环境中贮存20-24小时;
4)压制成型：将所述物料放入模具，以25Mpa-30Mpa压强压制成型;
5)干燥：把生坯放入恒温干燥箱，在100℃-105℃干燥6h;
6)烧制：从室温开始，以一定速率升温到1150℃并保温1小时;
7)冷却：自然冷却至室温，即制得成品。
本发明针对给水厂脱水污泥作为制备透水砖的主要原料，经过充分研究和大量、反复试验，优选确定了一定配比的粉煤灰、普通建筑砂作为配料，并制定出特定的生产工艺及步骤，制得成品按陶瓷砖JC/T945-2005《透水砖》检测标准进行检测。所述制成品的技术性能有：
1)经制成品的外观质量检验，长度、宽度和厚度平均尺寸的偏差<2.0mm，无明显掉皮分层缺陷，无明显裂纹，制成品的外观质量符合透水砖标准要求;
2)成品抗压强度大于30MP，满足透水砖强度要求;
3) 成品的透水系数大于1.0×10-2 cm/s，满足透水砖的透水性要求;
4) 对成品进行酸碱腐蚀性检测，砖块无可见变化，说明此污泥陶瓷砖的耐酸碱腐蚀性较强;
5)成品经25次冻融循环试验，抗压强度损失率低于20%，说明此透水砖抗冻性较强。
综上所述，本发明利用给水厂脱水污泥制备透水砖，一方面制备的透水砖因为其良好的透水性和透气性，可以抑制“城市热岛”现象;另一方面可以为给水污泥处置提供新的途径。给水污泥作为一种废弃物，用来制备透水砖，符合国家“节能减排”要求。因此，利用给水污泥制备透水砖具有良好的经济效益和环境效应。
具体实施方式
1. 原材料：
污泥粉：用取自长沙市某给水厂脱水污泥烘干后碾碎，过50目筛子筛分成污泥粉，污泥粉粒径小于0.3mm;
粉煤灰：用取自株洲某火电厂湿排粉煤灰，粒径小于0.15mm，经自然干燥后直接使用;
普通建筑砂：取自长沙某建筑工地的普通砂，过筛得粒径为1.0mm-1.4mm的骨料;
粘结剂：粒径小于0.15mm。
2. 工艺步骤：
1)配料：采用污泥：粉煤灰：普通砂：粘结剂= 40：10：35：15质量比配料，混合均匀;
2)加水：在配料中加入总配料干重20%的水，混合均匀;
3)陈腐：在生化培养箱(LRH-250型)(25℃)贮存24小时，使水分在配料中均匀分布;
4)压制成型：将配料放入模具，利用压力试验机(SYA-300B型) 30Mpa压强压制成型;
5)烧结：从室温开始以6℃/分钟的升温速度，逐渐加热至500℃，排除机械水和吸附水;随后以1℃/分钟速度升温至600℃，让有机物充分氧化;接着以2-4℃/分钟速度升温至1150℃;保温1小时;
6)冷却：自然冷却至室温，即得制成品。
3. 试验结果：
此法制得砖块表面光滑平整，无明显裂纹和掉皮分层现象。砖块抗压强度达36.53MP，透水系数为1.08×10-2 cm/s，25次冻融循环强度损失率约15%，经酸、碱浸腐蚀性检测均未出现可见变化，满足JCT945-2005《透水砖》中相关标准，重要指标见表1。
表1 透水砖行业标准(JCT945-2005)