CN102731055A

CN102731055A - 一种利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法

Info

Publication number: CN102731055A
Application number: CN2012102420889A
Authority: CN
Inventors: 许国仁; 李圭白; 刘明伟
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: CN102731055B

Abstract

一种利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法，它涉及一种陶粒的制备方法。它解决了制备陶粒存在成本高、烧结陶粒密度大、吸水率大、盐酸可溶率高，及原料利用率低的问题。方法：一、将污水污泥、河道底泥进行干燥；二、将干燥后的污水污泥、河道底泥分别破碎；三、将破碎污水污泥颗粒、河道底泥颗粒混合，得干混料；四、将添加剂、水与干混料混合后挤压成型，得陶粒胚体；五、将陶粒胚体放入马弗炉中进行烧结即完成。本发明以污水污泥、河道底泥为原料，不仅有效的防止了二次污染，还实现了污泥的资源化、变废为宝；克服了制备陶粒成本高的缺点，由于添加水玻璃使轻质陶粒具有强度大、密度小的优点，并具有吸水率小，盐酸可溶率低等特点。

Description

一种利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法

技术领域

本发明涉及一种陶粒的制备方法。

背景技术

现今，由于污水处理量的日益增多，在污水处理过程中产生的污泥量也相应的迅速增长，其数量约占处理水量的0.3%~0.5%左右（以含水率97%计），而其污泥的处理费用已占到污水处理厂处理费用的很大比例。目前大部分河流受到不同程度的污染，造成河道底泥中富集了大量的污染物质，特别是重金属，给疏浚后的底泥处置带来了一定的困难。因此如何处置这些容易造成环境污染污水污泥与河道底泥是目前面临的一个难题。

当前，利用污水污泥或河道底泥进行材料化，如制作混凝土填料、制砖、制陶粒等在国内外已经得到了一些研究。但是目前存在不足就是几乎所用研究的污泥制陶粒基本上都是把污泥或者河道底泥作为其中一种原料添加剂，污泥本身使用率不是很高；并且即使有烧结出来的陶粒也存在密度偏高，吸水率大，盐酸可溶率高等问题，这不仅约束了陶粒制品的应用，而且也严重地限制了陶粒生产企业的发展。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前污泥处理与处置过程中的难题，利用污水污泥与河道底泥自身的特性，针对现阶段污泥处理方法的弊端，开辟了一种新的污泥资源化的途径——将污水污泥与河道底泥用来制作轻质陶粒，从而实现污染废弃物的二次利用，达到变废为宝的目的。

利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法按以下步骤进行：一、将污水污泥、河道底泥进行自然干燥，使其含水率30%~40%；二、将干燥后的污水污泥、河道底泥分别破碎并使之破碎颗粒≤100 μm，然后分别保存污水污泥颗粒、河道底泥颗粒；三、将处理后的污水污泥颗粒、河道底泥颗粒按质量百分比(40%:60%)~(60%:40%)进行混合，得干混料；四、将添加剂、水加入干混料中，搅拌，然后在颗粒机上挤压成型，得粒径为6~10mm的陶粒胚体，自然晒干；五、将自然晒干的陶粒胚体放入马弗炉中，以升温速率为6~15℃/min升温至150~250℃保温5~15 min，然后升温至550~650℃保温5~15 min，再升温至750~850℃保温5~15 min，最后升温至温度1050~1150℃，保温20~30min，得轻质陶粒，即完成污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备；其中步骤四中添加剂为水玻璃，水玻璃的加入量为干混料总质量的5%~15%，每10g干混料添加7~9mL的水。

本发明以城市污水污泥、河道底泥为原料加以利用，对于污水污泥和河道底泥提出了一种新思路；另外二者均为废弃物，大大降低了生产陶粒的成本，同时减轻了污水污泥和河道底泥等固废堆放对周边环境造成的污染，实现了资源的再利用，遵从国家关于构建两型社会的倡导，具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。

本发明污水污泥中的无机成分主要组分为SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃等，同时污水污泥中还含有大量的有机成分，在高温制备过程中有机质可以生成小分子气体物质如O₂、CO₂、CO等，这样有利于形成多孔轻质陶粒。河道底泥中泥沙含量高，富含构成陶粒的主要成分的SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃，CaO和MgO等无机成分，这有利于形成吸水率小的和盐酸可溶率低的陶粒。

本发明制备所得污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒，可用于水处理工程；本发明克服了制备陶粒成本高、烧结陶粒密度大、吸水率大，盐酸可溶率高，及原料利用率低的问题。

本发明制备所得污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒，轻质陶粒的松散容重为550~800 kg/m³，表观密度为1550~1800 kg/m³，吸水率为3%~6.5%，盐酸可溶率为0.3%~0.7%，低于国标（CJ/T 299—2008）中规定的水处理滤料的盐酸可溶率小于2%的规定；比表面积为1.2×10⁴~3.5×10⁴ cm²/g，陶粒分布孔径为15~30μm。轻质陶粒密度适中且均匀，有较好的致密性，作为污水处理滤料在反冲洗容易进行，有助于减少冲洗滤池时的水头损失，能耗低，反冲洗中不跑料。能够克服反冲洗难于控制和跑料的缺陷。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法按以下步骤进行：一、将污水污泥、河道底泥进行自然干燥，使其含水率30%~40%；二、将干燥后的污水污泥、河道底泥分别破碎并使之破碎颗粒≤100 μm，然后分别保存污水污泥颗粒、河道底泥颗粒；三、将处理后的污水污泥颗粒、河道底泥颗粒按质量百分比(40%:60%)~(60%:40%)进行混合，得干混料；四、将添加剂、水加入干混料中，搅拌，然后在颗粒机上挤压成型，得粒径为6~10mm的陶粒胚体，自然晒干；五、将自然晒干的陶粒胚体放入马弗炉中，以升温速率为6~15℃/min升温至150~250℃保温5~15 min，然后升温至550~650℃保温5~15 min，再升温至750~850℃保温5~15 min，最后升温至温度1050~1150℃，保温20~30min，得轻质陶粒，即完成污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备；其中步骤四中添加剂为水玻璃，水玻璃的加入量为干混料总质量的5%~15%，每10 g干混料添加7~9 mL的水。

本实施方式步骤二中将干燥后的污水污泥、河道底泥分别破碎并使之破碎颗粒≤100 μm；目的是减少不同原料粒径的差异，最终使原料混合后不因密度、粒径不同而从新分层，避免了最终产物个体间的差异。

本实施方式步骤三中干混料中SiO₂含量为25%~45%，Al₂O₃含量为11%~19%，Fe₂O₃含量为3.5%~7%，CaO含量为2.25%~4.5%，MgO含量为1.2%~3%。

本实施方式步骤步骤四中添加剂为水玻璃，为市售各种型号的水玻璃，加入水玻璃的目的是提高原料混合时的黏度，有利于陶粒胚体的成型；增加陶粒内部膨胀气体的产生，有利于轻质多孔陶粒的形成；可与空气中的CO₂相作用可以逐渐分解成Na₂CO₃和SiO₂而硬化，有利于提高轻质陶粒的强度。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中含水率为32%~38%。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中含水率为35%。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤三中污水污泥颗粒、河道底泥颗粒的质量百分比为50%:50%其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤四中陶粒胚体的粒径为8 mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤四中添加剂为水玻璃，水玻璃的加入量为干混料总质量的10%，每10 g干混料添加8 mL的水。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤五中升温速率为8℃/min。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法按以下步骤进行：一、将污水污泥、河道底泥进行自然干燥，使其含水率30%；二、将干燥后的污水污泥、河道底泥分别破碎并使之破碎颗粒为60 μm，然后分别保存污水污泥颗粒、河道底泥颗粒；三、将处理后的污水污泥颗粒、河道底泥颗粒按质量百分比50%:50%进行混合，得干混料；四、将添加剂、水加入干混料中，搅拌，然后在颗粒机上挤压成型，得粒径为8mm的陶粒胚体，自然晒干；五、将自然晒干的陶粒胚体放入马弗炉中，以升温速率为10℃/min升温至200℃保温10 min，然后升温至600℃保温10 min，再升温至800℃保温10min，最后升温至温度1100℃，保温25min，得轻质陶粒，即完成污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备；其中步骤四中添加剂为水玻璃，水玻璃的加入量为干混料总质量的10%，每10g干混料添加8mL的水。

本实施方式步骤一中污泥污水为二沉池污泥，其含水率高于99%。

本实施方式中所得轻质陶粒，轻质陶粒的松散容重为680 kg/m³，表观密度为1760 kg/m³，吸水率为4.5%，盐酸可溶率为0.5%，比表面积为2.8×10⁴ cm²/g，陶粒分布孔径为18μm。

具体实施方式九：本实施方式利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法按以下步骤进行：一、将污水污泥、河道底泥进行自然干燥，使其含水率35%；二、将干燥后的污水污泥、河道底泥分别破碎并使之破碎颗粒为40 μm，然后分别保存污水污泥颗粒、河道底泥颗粒；三、将处理后的污水污泥颗粒、河道底泥颗粒按质量百分比48%~52%进行混合，得干混料；四、将添加剂、水加入干混料中，搅拌，然后在颗粒机上挤压成型，得粒径为7mm的陶粒胚体，自然晒干；五、将自然晒干的陶粒胚体放入马弗炉中，以升温速率为12℃/min升温至220℃保温13 min，然后升温至620℃保温15 min，再升温至850℃保温10 min，最后升温至温度1150℃，保温22min，得轻质陶粒，即完成污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备；其中步骤四中添加剂为水玻璃，水玻璃的加入量为干混料总质量的12%，每10g干混料添加9mL的水。

本实施方式步骤一中污水污泥为二沉池污泥，其含水率高于99%。

本实施方式得到的轻质陶粒的松散容重为780 kg/m³，表观密度为1590 kg/m³，吸水率为5.2%，盐酸可溶率为0.4%，比表面积为2.2×10⁴ cm²/g，陶粒分布孔径为24μm。

Claims

1.一种利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法按以下步骤进行：一、将污水污泥、河道底泥进行自然干燥，使其含水率30%~40%；二、将干燥后的污水污泥、河道底泥分别破碎并使之破碎颗粒≤100 μm，然后分别保存污水污泥颗粒、河道底泥颗粒；三、将处理后的污水污泥颗粒、河道底泥颗粒按质量百分比(40%:60%)~(60%:40%)进行混合，得干混料；四、将添加剂、水加入干混料中，搅拌，然后在颗粒机上挤压成型，得粒径为6~10mm的陶粒胚体，自然晒干；五、将自然晒干的陶粒胚体放入马弗炉中，以升温速率为6~15℃/min升温至150~250℃保温5~15 min，然后升温至550~650℃保温5~15 min，再升温至750~850℃保温5~15 min，最后升温至温度1050~1150℃，保温20~30 min，得轻质陶粒，即完成污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备；其中步骤四中添加剂为水玻璃，水玻璃的加入量为干混料总质量的5%~15%，每10g干混料添加7~9 mL的水。

2.根据权利要求1所述的一种利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于步骤一中含水率为32%~38%。

3.根据权利要求2所述的一种利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于步骤三中污水污泥颗粒、河道底泥颗粒的质量百分比为50%:50%。

4.根据权利要求3所述的一种利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于步骤四中陶粒胚体的粒径为8 mm。

5.根据权利要求4所述的一种利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于步骤四中添加剂为水玻璃，水玻璃的加入量为干混料总质量的10%，每10 g干混料添加8 mL的水。

6.根据权利要求5所述的一种利用污水污泥与河道底泥烧轻质陶粒的制备方法，其特征在于步骤五中升温速率为8℃/min。