CN109437616B - 一种利用城市污泥制备水泥的方法与系统 - Google Patents

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Abstract

一种利用城市污泥制备水泥的方法，首先将石灰与污泥混合造粒，形成混合颗粒；混合颗粒经稳定化处理后烘干，制得石灰污泥干料球；将干料球、水泥熟料、石膏和混合材一起，经磨机粉磨得到水泥。本发明的污泥处理方法操作简单、成本低，污染低，利用该方法生产水泥，其各相关性能均符合相关国家标准，可作为建材用材料。

Description

一种利用城市污泥制备水泥的方法与系统
技术领域
本发明属于建筑技术领域，涉及污泥的全资源化利用，特别涉及一种利用城市污泥制备水泥的方法与系统。
背景技术
城市污泥是城市污水处理厂排放的一种固体废物，含有大量的细菌、病原微生物、重金属等有害物质，直接排放会对环境造成重大污染，而传统处理方式如卫生填埋、土地利用、堆肥、焚烧等，极易造成二次污染。因此，如何在城市污泥减量化、无害化的前提下实现资源化利用是城市污泥处置的新方向。
城市污泥一般含有80％左右的水分，10％左右的有机物质和10％左右的无机物质，其中无机物中含有重金属汞、砷、铬等重金属，同时也含有Si、Ca、Al等无机元素，可以作为生产水泥、陶瓷、砖瓦、陶粒等硅酸盐产品的原料。在污泥的硅酸盐产品的资源化利用过程中，需要采取措施将污泥中的水分和有机质脱除，并将重金属钝化或固化于产品中。
石灰干化污泥技术是近年来新出现的一种污泥干化稳定技术，主要是通过向污泥中投加生石灰，生石灰与其中的水分产生化学反应并释放出大量热量，使污泥中部分水分蒸发，并通过高碱度达到污泥有机质杀菌、钝化重金属的目的。稳定后的处理物呈颗粒状，含水率较低，性状相对稳定，处置利用方向主要是垃圾填埋场混合填埋、垃圾填埋场覆盖土等。
以上石灰干化污泥的应用方式占用大量土地，且只是将城市污泥集中堆放，并不能从根本上解决污泥的污染问题。而且由于污泥粘性大，流动性差，石灰和污泥很难混合均匀，这大大降低了石灰干化污泥的效果，限制了其资源化利用的工业应用。因此，需要采取措施提高石灰和污泥的混合效果。石灰干化污泥中富含大量氢氧化钙、氧化硅、碳酸钙等物质，可以作为水泥生产用混合材，与熟料、石膏、矿渣混合粉磨制得水泥，作为建筑材料的基材、道路基础辅料、垃圾填埋场的垫层土、道路施工用的回填土等的良好资源。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用城市污泥制备水泥的方法与系统，将石灰和城市污泥混合均匀，并经稳定化室而使石灰和污泥充分反应，完成水分蒸发、有机质分解和重金属钝化过程，干燥后与水泥熟料、石膏和矿渣等一起粉磨，制备成水泥产品，从而实现污泥的全资源化利用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用城市污泥制备水泥的方法，包括如下步骤：
步骤Ⅰ，污泥和石灰在混合室混合形成混合颗粒；
步骤Ⅱ，将混合颗粒置于稳定化室中完成反应，形成稳定化生料；
步骤Ⅲ，稳定化生料经烘干机烘干，制得石灰污泥干料球；
步骤Ⅳ，将石灰污泥干料球、水泥熟料、石膏、混合材按照配比混合，经磨机粉磨制得水泥。
所述步骤Ⅰ中，污泥来自于城市污水处理厂的脱水污泥，含水率为70-85％。
所述步骤Ⅰ中，污泥进入混合室后，经安装在混合室上的雾化器雾化为小于800微米的雾滴，石灰以气流输送的方式进入混合室，与污泥雾滴形成混合颗粒。
所述步骤Ⅰ中，污泥加入量为石灰和污泥总量的75～95％，石灰加入量是石灰和污泥总量的5％～25％。
所述步骤Ⅱ中，稳定化室温度为20～50摄氏度，放置时间为0.5天～7天。
所述步骤Ⅲ中，烘干机温度为80-200摄氏度，制得的石灰污泥干料球的含水率低于10％。
所述步骤Ⅳ中，以重量计，物料配比为：石灰污泥干料球1％～30％，水泥熟料与石膏总量50～80％，混合材10％～40％。
所述步骤Ⅳ中，粉磨后制得的水泥细度为80μm方孔筛筛余不大于10％或过45μm方孔筛筛余不大于30％。
本发明还提供了一种利用城市污泥制备水泥的系统，包括混合室6，污泥储存仓4和石灰仓5分别与混合室6的入口连接，混合室6的出口连接稳定化室7的入口，稳定化室7的入口同时连接熟料仓1、石膏仓2和矿渣仓3，稳定化室7的出口连接烘干机8，烘干机8的出口与磨机9连接。
烘干机8为立式烘干机、转筒烘干机、流化床烘干机或输送床烘干机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)集杀菌、重金属钝化和水分脱除于一体，采用物理和化学协同作用，实现污泥的无害化处置。
(2)工艺简单，投资和运行成本。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，本发明污泥制备水泥工艺系统包括稳定化室7，污泥储存仓4和石灰仓5与混合室6连接，混合室6出口接稳定化室7，熟料仓1、石膏仓2、矿渣仓3和稳定化室7出口与烘干机8连接，烘干机8出口磨机9连接。
水泥熟料仓储存于熟料仓1，石膏储存与石膏仓2，矿渣储存于矿渣3，污泥储存于污泥仓4，石灰储存于石灰仓5。
污泥和石膏分别从各自储存仓送入混合室6，其中污泥是以雾化方式形成粒径小于800微米的污泥雾滴，石膏利用气流送入，在混合室6中通过粘结等方式形成粒度小于1毫米的石灰污泥颗粒。
出混合室6的颗粒进入稳定化室7，温度控制在100℃，经2天的反应后形成稳定化生料。
混合生料球从烘干机8尾部进入，干燥完成后从头部流出而进入立磨9，水泥熟料、石膏和混合材分别从各自储存仓也进入立磨9，经粉磨后得到水泥。
实施中，污泥、石灰、水泥熟料、石膏和混合材的质量含量分别为16％、4％、45％、5％和30％。
在混合室6中，石灰和污泥均匀混合，而在稳定化室7中，石灰所提供的碱性环境促使完成污泥的杀菌和重金属钝化，实现污泥的无害化处置，而烘干机8将污泥中的剩余水分脱除。
本发明采用污泥制备水泥的方法，将污泥和石灰混合而实现污泥杀菌和重金属钝化，与水泥熟料、石膏和矿渣一起粉磨制成水泥，既处理了污泥，又回收利用了资源，能够达到良好的社会价值和经济价值。

Claims (7)

1.一种利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤Ⅰ，污泥和石灰在混合室混合形成混合颗粒，其中，污泥进入混合室后，经安装在混合室上的雾化器雾化为小于800微米的雾滴，石灰以气流输送的方式进入混合室，与污泥雾滴形成混合颗粒，其中，污泥加入量为石灰和污泥总量的75~95%，石灰加入量是石灰和污泥总量的5%~25%；
步骤Ⅱ，将混合颗粒置于稳定化室中完成反应，形成稳定化生料，其中稳定化室温度为20~50摄氏度，放置时间为0.5天~7天；
步骤Ⅲ，稳定化生料经烘干机烘干，制得石灰污泥干料球；
步骤Ⅳ，将石灰污泥干料球、水泥熟料、石膏、混合材按照配比混合，经磨机粉磨制得水泥。
2.根据权利要求1所述利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，所述步骤Ⅰ中，污泥来自于城市污水处理厂的脱水污泥，含水率为70-85%。
3.根据权利要求1所述利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，所述步骤Ⅲ中，烘干机温度为80-200摄氏度，制得的石灰污泥干料球的含水率低于10%。
4.根据权利要求1所述利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，所述步骤Ⅳ中，以重量计，物料配比为：石灰污泥干料球1%~30%，水泥熟料与石膏总量50~80%，混合材10%~40%。
5.根据权利要求1所述利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，所述步骤Ⅳ中，粉磨后制得的水泥细度为80μm方孔筛筛余不大于10%或过45μm方孔筛筛余不大于30%。
6.一种利用城市污泥制备水泥的系统，其特征在于，包括混合室（6），污泥储存仓（4）和石灰仓（5）分别与混合室（6）的入口连接，混合室（6）的出口连接稳定化室（7）的入口，稳定化室（7）的入口同时连接熟料仓（1）、石膏仓（2）和矿渣仓（3），稳定化室（7）的出口连接烘干机（8），烘干机（8）的出口与磨机（9）连接，其中，水泥熟料储存于熟料仓（1），石膏储存于石膏仓（2），矿渣储存于矿渣仓（3），污泥储存于污泥储存仓（4），石灰储存于石灰仓（5），污泥和石膏分别从各自储存仓送入混合室（6），其中污泥是以雾化方式形成粒径小于800微米的污泥雾滴，石膏利用气流送入，在混合室（6）中通过粘结方式形成粒度小于1毫米的石灰污泥颗粒。
7.根据权利要求6所述利用城市污泥制备水泥的系统，其特征在于，烘干机（8）为立式烘干机、转筒烘干机、流化床烘干机或输送床烘干机。
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