CN107698273A - 一种利用疏浚淤泥和市政污泥制作烧结透水砖的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用疏浚淤泥和市政污泥制作烧结透水砖的方法，属于固体废弃物处理与建筑材料制作领域。所述的透水砖是采用疏浚淤泥、市政污泥、粉煤灰和黏土烧制而成的，其中，疏浚淤泥为20‑30质量份，市政污泥为10‑20质量份，粉煤灰为30‑40质量份，黏土为10‑20质量份。本发明一方面利用了疏浚淤泥和市政污泥中有机物所蕴含的能量，减少了烧结制砖过程中的能耗，另一方面协同处置了城市发展过程中产生的主要固体废物疏浚淤泥和市政污泥，制作出了在海绵城市建设中应用前景广阔的透水砖。本工艺简单合理，易于操作，效果稳定可靠，便于向规模化、连续化制作推广。

Description

一种利用疏浚淤泥和市政污泥制作烧结透水砖的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物处理与建筑材料制作领域，涉及一种利用疏浚淤泥和市政污泥制作烧结透水砖的方法。
背景技术
随着“水十条”的颁布，全国各地的黑臭水体综合整治项目大量上马，与之伴生的疏浚淤泥的处置越也来越受到人们的关注。河道淤泥中一般含有重金属、营养元素、难降解有机物等污染物。
市政污泥是由多种微生物和大量有机、无机颗粒组成的絮状物，其中含有大量病源菌、重金属、持久性有机污染物等有毒有害物质。如不对市政污泥进行适当处理，会对人体及自然环境造成极大负面影响。
卫生填埋是我国最常用的疏浚淤泥和市政污泥处置方式，具有工艺流程简单、易管理等特点。但随着我国土地资源的日益紧张，填埋场选址越来越困难，间接导致运输成本不断增加；同时，卫生填埋场的渗滤液和有害气体存在泄漏的风险，对土壤、水体和大气环境有极大的潜在威胁。
焚烧工艺的减量化效果显著。但由于疏浚淤泥的产量巨大，焚烧的处理能力远达不到要求。而市政污泥单独焚烧需要先将其进行机械脱水，若将污泥与其他种类垃圾混合焚烧往往需要添加辅助燃料，在一定程度上增加了运行成本，也造成了资源的浪费。
堆肥工艺属于稳定化的一种处理方式。它具有基建费用低、容易管理、设备简单等优点。但堆肥过程中会散发恶臭气体，占地面积大，同时堆肥产品在市场上“有价无市”，发展前景一般。
为了处理市政污泥，人们想到用市政污泥烧制成砖。例如在公开号为CN102219541B的发明专利中，将经过硼酸活化的水玻璃添加到淤泥中，烧结制备出了环保砖。该工艺所生产的砖与粘土砖性质相似，没有透水性，附加值低。
在公开号为CN105601254A的发明专利中，以粉煤灰、黏土和菱镁矿为主要原料制备了透水砖。在该工艺方法中需要添加15％的菱镁矿，制作成本较高，且在工艺过程中对原料粒度大小有严格要求，不利于该工艺向工业制作推广。
在公开号为CN102826818B的发明专利中，以河道底泥、植物秸秆、粘结剂和钢渣为主要原料，生产处了具有良好透水性的砖。该工艺方法中的淤泥添加量高达70-90％，成品砖的强度很难得到保证。
在公开号为CN101318805A的发明专利中，以粉煤灰和污泥为主要原料制备了透水砖。在该工艺方法中需要额外添加5％的珍珠岩作为造孔剂，客观上增加了系统的运营成本。
发明内容
为解决上述问题，本发明的主要目的在于克服现有疏浚淤泥和市政污泥处置技术的不足，提供一种资源化的，并能够协同处置疏浚淤泥和市政污泥的工艺。
为达到上述目标，本发明利用疏浚淤泥和市政污泥制作烧结透水砖的方法，其中，所述的透水砖是采用疏浚淤泥、市政污泥、粉煤灰和黏土烧制而成的。
其中，疏浚淤泥为20-30质量份，市政污泥为10-20质量份，粉煤灰为30-40质量份，黏土为10-20质量份。
其中，所述的方法为：
将疏浚淤泥为20-30质量份，市政污泥为10-20质量份，粉煤灰为30-40质量份，黏土为10-20质量份分别进行干燥，随后磨细并混合；并加水充分搅拌均匀；将混匀后的泥料添加到模具中，用压片机加压成型；最后将干燥后的坯料送至炉中高温烧制。
其中，所述的水为25-30质量份。
其中，泥料进入模具后的成型压力在15～25Mpa之间。
其中，成型后的坯料干燥温度为105℃。
其中，所述的高温烧制的步骤为：以2℃/min将系统从室温升至100℃；再以1℃/min从100℃升至450℃，并在450℃下保温1h；将系统以1℃/min从450℃升至900℃；以1℃/1.5min的速度从900℃升至1150℃，并在1150℃下保温4h。
上述的本发明与现有的几种处理方式相比，利用疏浚淤泥和市政污泥制作透水砖具有突出的优势。疏浚淤泥和市政污泥中含有大量有机物，经过烧结后形成了多孔结构，可以充当造孔剂，通过与骨料和粘合剂的混合烧结，能够制作出具有高强度、高透水性的透水砖。这一方面实现了市政污泥的最终处置，同时又得到了资源化的产品透水砖，有效的实现了固体废物的“减量化、资源化、无害化”。
具体实施方式
本发明利用疏浚淤泥和市政污泥制作烧结透水砖的方法，其中，所述的透水砖是采用疏浚淤泥、市政污泥、粉煤灰和黏土烧制而成的。其中，疏浚淤泥为20-30质量份，市政污泥为10-20质量份，粉煤灰为30-40质量份，黏土为10-20质量份。
上述本发明的原料中不用再额外添加造孔剂，完全以疏浚淤泥和市政污泥来充当造孔剂。这一方面使疏浚淤泥和市政污泥中有机物质所蕴含的能量得到有效利用，另一方面简化了原料组成。
上述原料中粉煤灰以骨料的形式存在，因此含量最高，质量分数在30％～40％之间。淤泥的质量分数最高可达30％，污泥的质量分数最高可达20％，烧制出的透水砖空隙高，能起到透水的效果。黏土的含量较低，在10％～20％之间，符合国家压缩黏土砖产业的发展思路。
如上述，四种原料磨细后混合，另需加入占总质量25％左右的水来混匀泥料，泥料进入模具后的成型压力在15～25Mpa之间。在此压力范围内能保证坯料的成型效果良好，无开裂现象。
作为本发明进一步的改进，其成型后的坯料干燥温度定为105℃。干燥完成后，进行高温烧制时的步骤如下：首先以2℃/min将系统从室温升至100℃，再以1℃/min从100℃升至450℃，并在450℃下保温1h，然后将系统以1℃/min从450℃升至900℃，最后以1℃/1.5min的速度从900℃升至1150℃，并在1150℃下保温4h。在此梯度缓慢升温，一方面能够促使污泥中的有机质被充分燃尽，另一方面又避免了过烧现象的发生，保证了烧结产品的品质。
下面结合实施例对上述本发明作进一步的说明。
实施例1
疏浚淤泥为30质量份，市政污泥为10质量份，粉煤灰为40质量份，黏土为20质量份水25质量份，成型压力为20Mpa。
将上述四种原料磨细后混合，另需加入水来混匀泥料，泥料进入模具后的成型压力在20Mpa。
其成型后的坯料干燥温度定为105℃。
干燥完成后，进行高温烧制时的步骤如下：首先以2℃/min将系统从室温升至100℃，再以1℃/min从100℃升至450℃，并在450℃下保温1h，然后将系统以1℃/min从450℃升至900℃，最后以1℃/1.5min的速度从900℃升至1150℃，并在1150℃下保温4h。
实施例2
本实施例与实施例1不同的地方为其原料重量不同：疏浚淤泥为20质量份，市政污泥为20质量份，粉煤灰为40质量份，黏土为20质量份水25质量份，成型压力为20Mpa。
实施例3
本实施例与实施例1不同的地方为其原料重量不同：疏浚淤泥为30质量份，市政污泥为20质量份，粉煤灰为30质量份，黏土为20质量份水25质量份，成型压力为20Mpa。
实施例4
本实施例与实施例1不同的地方为其原料重量不同：疏浚淤泥为25质量份，市政污泥为20质量份，粉煤灰为35质量份，黏土为15质量份水25质量份，成型压力为15Mpa。
实施例5
本实施例与实施例1不同的地方为其原料重量不同：疏浚淤泥为30质量份，市政污泥为20质量份，粉煤灰为35质量份，黏土为15质量份水25质量份，成型压力为25Mpa。
表1实施例1～5的透水砖性能情况
抗压强度(Mpa) 透水系数(cm/s)
实施例1 28 0.012
实施例2 29 0.012
实施例3 26 0.014
实施例4 24 0.015
实施例5 30 0.011

Claims (7)

1.一种利用疏浚淤泥和市政污泥制作烧结透水砖的方法，其特征在于：所述的透水砖是采用疏浚淤泥、市政污泥、粉煤灰和黏土烧制而成的。
2.根据权利要求书1所述的利用疏浚淤泥和市政污泥制作烧结透水砖的方法，其特征在于：疏浚淤泥为20-30质量份，市政污泥为10-20质量份，粉煤灰为30-40质量份，黏土为10-20质量份。
3.根据权利要求书2所述的利用疏浚淤泥和市政污泥制作烧结透水砖的方法，其特征在于：所述的方法为：
将疏浚淤泥为20-30质量份，市政污泥为10-20质量份，粉煤灰为30-40质量份，黏土为10-20质量份分别进行干燥，随后磨细并混合；并加水充分搅拌均匀；将混匀后的泥料添加到模具中，用压片机加压成型；最后将干燥后的坯料送至炉中高温烧制。
4.根据权利要求书3所述的利用疏浚淤泥和市政污泥制作防堵烧结透水砖的方法，其特征还包括：所述的水为25-30质量份。
5.根据权利要求书3所述的利用疏浚淤泥和市政污泥制作防堵烧结透水砖的方法，其特征在于：泥料进入模具后的成型压力在15～25Mpa之间。
6.根据权利要求书3所述的利用疏浚淤泥和市政污泥制作防堵烧结透水砖的方法，其特征在于：成型后的坯料干燥温度为105℃。
7.根据权利要求书1所述的利用疏浚淤泥和市政污泥制作防堵烧结透水砖的方法，其特征在于，所述的高温烧制的步骤为：以2℃/min将系统从室温升至100℃；再以1℃/min从100℃升至450℃，并在450℃下保温1h；将系统以1℃/min从450℃升至900℃；以1℃/1.5min的速度从900℃升至1150℃，并在1150℃下保温4h。
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