CN102515705B - 一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法，以城市污泥和糖滤泥分别作低温成孔剂和高温成孔剂，工业废渣粉煤灰为原料，水曲柳粘土为粘结剂，废陶瓷为骨料，玻璃粉为助熔剂来制备透水材料的方法，其工艺流程为：将原料进行干燥，破碎，筛分后按照配方要求称量，加入适当的水混合配料、搅拌、造粒、陈腐、成型、干燥、烧结成产品。本发明生产的透水材料具有很好的透水性能，可广泛应用于城市建设和分离工程方面，如：可用于建设城市路面的排涝系统和达到美化城市，降低城市“热岛效应”的作用。

Description

一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法
技术领域
本发明涉及一种利用城市污泥和糖滤泥作为成孔剂制备可控尺度透水材料的方法，涉及污水处理领域，属于资源环境领域。
背景技术
据国家环保部门统计，到2010年，我国城镇污水处理率将达到60％，目前污泥的二次污染已经成为亟待解决的环境问题。因此，城市污泥的资源化利用在我国具有很大的发展空间。
本发明采用的糖滤泥是碳酸盐甜菜制糖时所生产的废弃物—糖滤泥。在制糖过程中，糖产量与滤泥(含水量65％)的产量比例约为10∶3，其中糖滤泥的主要成分是CaCO3，其含量达到80％以上，因此，应当合理利用好糖滤泥，将其变废为宝。
目前市场上的透水材料种类很多，最常用的是混凝土透水材料、高分子透水材料等，但是这几种透水材料的制备成本较高，不少研究者在制备环保型透水材料方面进行了大量的研究，有文献报道用粉煤灰、废陶瓷、废玻璃等固体废弃物，可以制备出透水性能好、强度高的环保型透水材料。
因此，利用糖滤泥与城市污泥作为复合成孔剂制备透水材料，不仅可以有效利用废弃物，还具有重大的经济效益和环境效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种以城市污泥和糖滤泥分别作低温成孔剂和高温成孔剂，工业废渣粉煤灰为原料，水曲柳粘土为粘结剂，废陶瓷为骨料，玻璃粉为助熔剂来制备透水材料的方法，该法生产成本低，节约能源，在利用废弃物的同时，又创造了更大的经济效益和环境效益。
本发明所涉及的技术方案：一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法，包含备料，制坯和烧结的步骤，透水材料的配方由糖滤泥、城市污泥、粉煤灰、水曲柳粘土、废陶瓷、玻璃粉组成，各组分质量百分比如下：糖滤泥和城市污泥：18～22％、粉煤灰：17～23％、水曲柳粘土：32～38％、废陶瓷：15～25％、玻璃粉：4～6％。
城市污泥和糖滤泥分别作烧结过程中的低温成孔剂和高温成孔剂，其中，糖滤泥和城市污泥质量比为2.5～3.5∶1。
本制备方法包含以下工艺步骤：
a.备料：将城市污泥、糖滤泥脱水处理后，进行晾晒、干燥，使其相对含水率≤13％；将糖滤泥、水曲柳粘土利用球磨机磨细后过100目筛，取其筛下料；城市污泥破碎处理后粒度控制为20～40目，将粉煤灰破碎后取160目筛下料，废陶瓷破碎处理后过20目筛；废玻璃破碎研磨后的玻璃粉过160目筛；
b.制坯：按透水材料配方的质量百分比：糖滤泥和城市污泥：18～22％、粉煤灰：17～23％、水曲柳粘土：32～38％、废陶瓷：15～25％、玻璃粉：4～6％称取备好的各种原料混合形成配合料加水，其中加水量为配合料绝干质量的10～13％，混合后进行搅拌3h，待搅拌均匀后，对其进行造粒，陈腐24h；陈腐后对配合料进行成型，成型压力15MPa；随后，放入干燥箱进行干燥，干燥温度100℃～105℃，干燥时间6h，得干坯；
c.烧结：对干坯进行烧结，烧结温度1100℃，烧结时间0.5h，烧结后随炉冷却即得透水材料。
所述的糖滤泥为碳酸盐法甜菜制糖所产生的滤泥；所述的城市污泥为城市污水处理厂进行污水处理所产生的污泥；所述废陶瓷可以为建筑陶瓷烧成过程的废料、瓷质抛光砖废料、废电瓷；废玻璃为平板玻璃、酒瓶。
利用上述方法制备的透水材料，其抗折强度为14.33MPa～16.28MPa，吸水率为21.38％～24.50％，孔隙率为33.20％～34.81％，孔径为5～30μm，透水系数为0.6×10-2～1.2×10-2cm/s，该透水材料具有强度高、透水性好等特点。
本发明所述的城市污泥和糖滤泥分别作烧结过程中的低温成孔剂和高温成孔剂。城市污泥中含有大量的有机成分，在低温下就可分解，产生气孔，可作为低温成孔剂；而糖滤泥中主要成分为CaCO3，分解温度在800℃以上，可作为高温成孔剂。共同使用城市污泥和糖滤泥是为了能够产生相互贯通的气孔结构，防止高温烧结时气孔封闭。这样相互贯通的孔隙网络具有很好的透水效果。
附图说明
本发明附图2幅，
图1是实施例1所制备的一种透水材料放大50倍下的SEM断面图；
图2是实施例1所制备的一种透水材料放大1000倍下的SEM断面图。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
a.备料：将城市污泥、糖滤泥脱水处理后和进行晾晒、干燥，使其相对含水率≤13％；将粉煤灰破碎后取160目筛下料，将糖滤泥、水曲柳粘土利用球磨机磨细后过100目筛，取其筛下料；城市污泥破碎处理后粒度控制为20～40目，废陶瓷破碎处理后过20目筛；废玻璃破碎研磨后的玻璃粉过160目筛；
b.制坯：按透水材料配方的质量百分比：糖滤泥为14％，城市污泥为4％，粉煤灰为20％，粘土为35％，废陶瓷为23％，玻璃粉为4％称取备好的各种原料混合形成配合料加水，其中加水量为配合料绝干质量的10％，混合后进行搅拌3h，待搅拌均匀后，对其进行造粒，陈腐24h；陈腐后对配合料进行成型，成型压力15MPa；随后，放入干燥箱进行干燥，干燥温度100℃，干燥时间6h，得干坯；
c.烧结：对干坯进行烧结，烧结温度1100℃，烧结时间0.5h，烧结后随炉冷却即得透水材料。
图1和图2为实施例1所制备的透水材料在放大50和1000倍下的SEM断面图，由图可看出，该透水材料的气孔分布比较均匀，且气孔连通在一起，形成的三维交错的气孔连通网络遍布整个样品。其交联度较大，截面粗糙，制品孔隙率较高。样品烧成后的孔隙，主要是由于烧成过程中城市污泥中的有机物分解，产生的挥发性气体形成孔隙，并且糖滤泥中CaCO3的分解也是形成孔隙的原因。相互贯通的孔隙网络保证了透水材料具有良好的透水效果。
根据日本混凝土工学协会推荐的大孔混凝土透水性试验方法，参考了JIS A 1218规定的土壤透水性试验方法对其进行透水系数的测定，并参考中华人民共和国石棉水泥制品吸水率、容重及孔隙率测定方法标准(GB 7019-86)以及中华人民共和国建材透水砖行业标准(JC/T 945-2005)对产品进行性能测试，测试结果见表1。
实施例2
制坯步骤中按透水材料配方的质量百分比：糖滤泥为15％，城市污泥为5％，粉煤灰为20％，粘土为38％，废陶瓷为17％，玻璃粉为5％称取备好的各种原料混合形成配合料加水，其中加水量为配合料绝干质量的11％，
其余的工艺步骤与实施例1相同。
实施例3
制坯步骤中按透水材料配方的质量百分比：糖滤泥为15％，城市污泥为6％，粉煤灰为23％，粘土为36％，废陶瓷为15％，玻璃粉为5％称取备好的各种原料混合形成配合料加水，其中加水量为配合料绝干质量的12％，混合后进行搅拌，搅拌时间3h，对其进行造粒，陈腐24h；陈腐后对混合料进行成型，成型压力15MPa；随后，放入干燥箱进行干燥，干燥温度105℃，干燥时间6h，得干坯。
其余的工艺步骤与实施例1相同。
实施例4
制坯步骤中按透水材料配方的质量百分比：糖滤泥为14％，城市污泥为4％，粉煤灰为23％，粘土为38％，废陶瓷为15％，玻璃粉为6％称取备好的各种原料混合形成配合料加水。
其余的工艺步骤与实施例3相同。
表1 为各个实施例所得的性能
  抗折强度   吸水率   孔隙率   平均孔径   透水系数
  实施例1   15.31MPa   21.38％   33.68％   25μm   1.0×10-2cm/s
  实施例2   16.28MPa   24.00％   34.81％   30μm   1.2×10-2cm/s
  实施例3   14.33MPa   21.38％   33.20％   5μm   0.6×10-2cm/s
  实施例4   15.62MPa   24.50％   34.70％   24μm   1.1×10-2cm/s

Claims (9)

1.一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法，包含备料，制坯和烧结的步骤，其特征在于：原料由糖滤泥、城市污泥、粉煤灰、水曲柳粘土、废陶瓷、玻璃粉组成，各组分质量百分比如下：
Figure FDA0000384223810000011
所述的糖滤泥和城市污泥的质量比为2.5～3.5:1。
2.根据权利要求书1所述一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法，其特征在于：所述的糖滤泥的粒度小于100目。
3.根据权利要求书1所述一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法，其特征在于：所述的城市污泥的粒度为20～40目。
4.根据权利要求书1所述一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法，其特征在于：所述的粉煤灰的粒度小于160目；所述的玻璃粉粒度小于160目。
5.根据权利要求书1所述一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法，其特征在于：所述的废陶瓷的粒度小于20目。
6.根据权利要求书1所述一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法，其特征在于：所述的水曲柳粘土的粒度小于100目。
7.根据权利要求书1所述一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法，其特征在于：所述的糖滤泥为碳酸法甜菜制糖所产生的糖滤泥。
8.根据权利要求1所述的一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法，其特征在于：其工艺方法包含以下步骤：
a.备料：将城市污泥、糖滤泥脱水处理后，进行晾晒、干燥，使其相对含水率≤13%；将糖滤泥、水曲柳粘土利用球磨机磨细后过100目筛，取其筛下料；城市污泥破碎处理后粒度控制为20～40目，将粉煤灰破碎后取160目筛下料，废陶瓷破碎处理后过20目筛；废玻璃破碎研磨后的玻璃粉过160目筛；
b.制坯：按透水材料配方的质量百分比称取备好的各种原料混合形成配合料加水，其中加水量为配合料绝干质量的10～13%，混合后进行搅拌3h，待搅拌均匀后，对其进行造粒，陈腐24h；陈腐后对配合料进行成型，成型压力15MPa；随后，放入干燥箱进行干燥，干燥温度100℃～105℃，干燥时间6h，得干坯；
c.烧结：对干坯进行烧结，烧结温度1100℃，烧结时间0.5h，烧结后随炉冷却即得透水材料。
9.一种透水材料，其特征在于：所述的透水材料采用如权利要求1所述的一种利用城市污泥和糖滤泥制备透水材料的方法制成。
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