CN109534846A - 污泥与农林废弃物的资源化处置方法及陶粒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污泥与农林废弃物的资源化处置方法及陶粒，先对农林废弃物进行生物质气化处理，获得燃气、生物质醋液和炭灰；对所述炭灰进行筛分，获得筛上物和筛下物；将含水率不高于30wt%的污泥与所述筛下物以8‑19:1‑2的质量比混合，造粒，获得陶粒坯体；以所述燃气为热源，对所述陶粒坯体进行焙烧处理，获得陶粒成品。本发明有机地结合河道底泥制陶瓷技术和农林废弃物气化技术，实现能源与物料平衡互补，工艺更加合理，整体能效和设备利用程度高。

Description

污泥与农林废弃物的资源化处置方法及陶粒
技术领域
本发明涉及污泥与农林废弃物的资源化处置方法及陶粒，属于环境治理领域。
背景技术
河道底泥具有泥量大，成分复杂，含水率较高，含有污染物，并且既含有益物质又含有害成分等特点。其中的主要污染物为重金属（Hg、As、Zn、Cu等），有机物和N、P等导致水体富营养化的营养物质。目前对于河道疏浚后的底泥处理方式有卫生填埋、焚烧和资源化利用等。其中卫生填埋过程中，有害物质溶出对地表水和地下水带来的二次污染；焚烧处理存在成本较高，同时会造成二次污染等缺点。底泥资源化利用方向主要包括土地利用和建筑利用，由于底泥中存在重金属、病原菌等有毒有害处置，限制了底泥土地资源化利用。而建筑利用不但会减少建材制造业与农业用地争土，而且还为河道底泥找到了合理出路，解决了河底泥的二次污染问题，达到了废弃物资源化的目的。
申请公布号为CN 102173850 A的中国发明专利文献公开了一种节能降耗的污染土壤与清淤底泥共处置制陶粒技术。将污染土壤与受污染清淤底泥(无需耗能干燥)直接混合、添加调理剂后造粒，在900-1200℃烧制15-40min。经测试，所制备陶粒产品的性能如下：堆积密度(kg/m3)500-900，筒压强度(Mpa)5.0-10.0，吸水率4.8-9.2％；典型重金属浸出毒性值(mg/L)：Cu ＜0.26，As＜0.03，Cd＜0.0002，Hg＜0.0001。该方法陶粒烧结过程存在二次污染的问题。申请公布号CN 102093071A的中国发明专利文献公开了一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法，该方法采用添加剂碳酸钙、硅酸钠及氧化铝等于底泥混合烧制陶粒，但该工艺焙烧过程中依然存在二次污染问题。
申请公布号为CN 102093071 A的中国发明专利文献公布了一种城市重污染河流清淤底泥改性制造陶粒的方法，先将重金属污染严重的城市河流清淤底泥脱水干燥，然后将其与添加剂碳酸硅酸钠及氧化铝按照700:10:20:1的比例混合，挤压造粒干燥焙烧后制得改性陶粒。该方法可以有效地对疏浚底泥中重金属进行固化，但焙烧过程依然会造成二次污染，同时仅能产生单一的陶粒产品。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供污泥与农林废弃物的资源化处置方法，实现污泥、农林废弃物的低成本、绿色资源化处理；本发明的目的之二在于提供一种陶粒。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
污泥与农林废弃物的资源化处置方法，包括如下步骤：
对农林废弃物进行生物质气化处理，获得燃气、生物质醋液和炭灰；
对所述炭灰进行筛分，获得筛上物和筛下物；
将含水率不高于30wt%的污泥与所述筛下物以8-19:1-2的质量比混合，造粒，获得陶粒坯体；
以所述燃气为热源，对所述陶粒坯体进行焙烧处理，获得陶粒成品。
进一步地，农林废弃物可以是秸秆、谷壳、竹木加工剩余物、荒山杂树杂草等，可遵循就近取材的原则选材。
进一步地，对农林废弃物进行生物质气化处理之前，还包括对农林废弃物进行破碎的步骤，优选地，将农林废弃物破碎成长度、宽度均不大于300mm的物料。
进一步地，通过生物质气化系统对农林废弃物进行生物质气化处理。
可选地，所述生物质气化系统包括气化炉、一级旋风除尘器和两级间接冷却塔。气化炉主要用于农林废弃物气化，一级旋风除尘器与两级间接冷却塔主要用于燃气净化，净化后的燃气温度不高于100℃，对旋风除尘器收集的炭灰与气化炉炭灰进行筛分，两级间接冷却塔收集的生物质醋液与少量焦油混合物可喷洒于河道底泥表面除臭。优选地，气化炉气化温度控制在700~1100℃之间。
进一步地，所述筛下物的粒径为5-10mm，筛上物的粒径大于10mm，优选地，通过滚筒筛对炭灰进行筛分。
进一步地，所述含水率不高于30wt%的污泥由含水率高于40wt%的污泥经过脱水、晾晒后获得。
进一步地，脱水过程采用机械脱水的方式，进一步地，机械脱水可以采用带式压滤机、板框压滤机或离心脱水机，优选为带式压滤机，机械脱水后污泥含水率不高于40%。
进一步地，晾晒时，将所述生物质醋液喷洒于污泥表面，以对污泥进行除臭处理。
进一步地，造粒方法为粉磨制球，进一步地，包括球磨步骤、制球步骤、和筛分步骤。可选地，粉磨采用烘干兼粉磨的球磨机，烘干物料的热风采用回转焙烧窑高温废气，废气温度不低于150℃，粉磨干燥后的废气经除尘器后一部分进入活化炉作为活化剂，一部分外排。可选地，制球采用盘式制球机，料球出盘后，送入筛分装置，合格的进入回转窑焙烧，过大的返回到粉磨流程。
进一步地，造粒后，还包括对陶粒坯体进行干燥的步骤，优选地，以焙烧处理时产生的烟气对陶粒坯体进行干燥处理。
进一步地，以所述干燥过程产生的废气为活化剂，对所述筛下物进行活化处理，获得活性炭，可作为产品出售。优选地，将活化过程产生的气体送入生物质气化系统二次燃烧。
进一步的，活化炉为斯列普活化炉。
可选地，通过回转窑对陶粒坯体进行焙烧处理。一般地，回转窑排放烟气温度不低于200℃。
进一步地，焙烧时，控制温度为1000-1250℃，一般为1050-1200℃，进一步为1100-1150℃，焙烧时间为10-35min，一般为15-30min，进一步为15-25min，所得产品为轻质陶粒，当需要制备高强陶粒时，焙烧时间一般比制备轻质陶粒适当延长5～8 min。陶粒产品经冷却后出售。
进一步地，所述污泥来源于河道底泥，更进一步地，河道底泥可采用截流清淤或绞吸船清淤方式获取。
陶粒，由如上所述的资源化处置方法制备而成。
本发明中，筛上物可送入活化炉活化生产活性炭，筛下物主要为细颗粒炭及植物燃烧灰分，灰分中主要含有Al2O3、SiO2、各种氧化铁等，是污泥制造陶粒的优质改性材料，在污泥中混入细颗粒炭，焙烧过程中，碳颗粒烧失后，能进一步提高产品陶粒膨胀率，获得优质陶粒。
本发明结合生物质气化处理的特点，提供一种河道底泥与农林废弃物资源化处置方法，可在有效处置河道底泥与农林废弃物的同时，获得优质陶粒和活性炭的产品，同时以农林废弃物气化燃气取代煤粉供给焙烧过程所需热能，既可降低能源成本，又不会造成二氧化硫等二次污染。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）有机地结合河道底泥制陶瓷技术和农林废弃物气化技术，实现能源与物料平衡互补，工艺更加合理，整体能效和设备利用程度高。
（2）生物质燃气为清洁能源，采用生物质燃气取代煤粉对回转窑供能，不会造成二次污染。尾气经过除尘后即可排放，环境效益明显。
（3）生物质气化后的炭灰作为污泥烧制陶粒过程中的添加剂，既能改善陶粒的综合性能，同时处理了炭灰，实现高程度资源化利用。
（4）回转窑产生的废气先用于粉磨制球过程物料干燥，再用于炭活化，废气综合利用程度高。
（5）产品以陶粒为主，同时获得附加值较高的活性炭产品，基本无固体废弃物产生，绿色、环保。
（6）产生的陶粒质量优良，可以作为工程使用轻集料，具有商业价值。
附图说明
图1是本发明实施例1的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
参照附图1，本实施例中，河道底泥与农林废弃物的资源化处置方法包括的步骤为：
（1）将农林废气物破碎成长宽均不大于300mm的物料后，送入生物质气化系统，产生的燃气供给回转窑焙烧；产生的生物质醋液用于河道底泥晾晒过程除臭；产生的炭灰经筛网孔径为5mm的滚筒筛筛分后，筛上物送入活化炉活化，活化过程产生的气体进入气化炉二次燃烧，活性炭作为产品出售；筛下物与底泥混合粉磨。其中，气化过程气化温度在700~1100℃之间，活化炉为斯列普活化炉，活化剂为粉磨干燥过程废气。
（2）含水率为80~95wt%的河道底泥经带式压滤机脱水和晾晒脱水后，含水率降低至26wt%以下，与炭灰一起粉磨干燥制球，采用回转煅烧窑的高温烟气作为干燥热源，制球后的生料进入回转窑煅烧，形成膨胀率高，强度高的陶粒产品。其中，底泥与炭灰混合比例为9：1，采用农林废弃物气化产生的燃气为回转窑焙烧供热，焙烧温度控制在(1050±50)℃，焙烧时间25min，冷却后获得轻质陶粒。
经测试，烧成后陶粒，堆积密度为376kg/m3，表观密度为812.1kg /m3，空隙率为53.7%，吸水率为14.47%，筒压强度400 kg /m3 时为1.1 MPa，500 kg/m3时为1.55 MPa，600kg /m3时为2.05 MPa。符合规范中筒压强度的要求。重金属浸出液中Cu、Zn、Pb、Cd、Cr 的含量分别为0.13、0.04、0.07、0.004、0.03 mg/L，浓度远低于GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》中规定的浸出液最高允许质量浓度。可以取代黏土陶粒和页岩陶粒成为工程使用轻集料。产品木质活性炭碘吸附质≥1000mg/g，强度＞90%，各项指标均满足GB/T13803.2-1999中木质活性炭二级品的要求。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.污泥与农林废弃物的资源化处置方法，其特征在于，包括如下步骤：
对农林废弃物进行生物质气化处理，获得燃气、生物质醋液和炭灰；
对所述炭灰进行筛分，获得筛上物和筛下物；
将含水率不高于30wt%的污泥与所述筛下物以8-19:1-2的质量比混合，造粒，获得陶粒坯体；
以所述燃气为热源，对所述陶粒坯体进行焙烧处理，获得陶粒成品；
优选地，所述污泥为河道底泥。
2.根据权利要求1所述的资源化处置方法，其特征在于，对农林废弃物进行生物质气化处理之前，还包括对农林废弃物进行破碎的步骤，优选地，将农林废弃物破碎成长度、宽度均不大于300mm的物料。
3.根据权利要求1所述的资源化处置方法，其特征在于，通过生物质气化系统对农林废弃物进行生物质气化处理。
4.根据权利要求1所述的资源化处置方法，其特征在于，所述筛下物的粒径为5-10mm，筛上物的粒径大于10mm，优选地，通过滚筒筛对炭灰进行筛分。
5.根据权利要求1所述的资源化处置方法，其特征在于，所述含水率不高于30wt%的污泥由含水率高于40wt%的污泥经过脱水、晾晒后获得。
6.根据权利要求5所述的资源化处置方法，其特征在于，晾晒时，将所述生物质醋液喷洒于污泥表面。
7.根据权利要求1所述的资源化处置方法，其特征在于，造粒后，还包括对陶粒坯体进行干燥的步骤，优选地，以焙烧处理时产生的烟气对陶粒坯体进行干燥处理。
8.根据权利要求7所述的资源化处置方法，其特征在于，以所述干燥过程产生的废气为活化剂，对所述筛下物进行活化处理，获得活性炭。
9.根据权利要求1所述的资源化处置方法，其特征在于，焙烧时，控制温度为1000-1250℃，一般为1050-1200℃，进一步为1100-1150℃，焙烧时间为10-35min，一般为15-30min，进一步为15-25min。
10.陶粒，其特征在于，由如权利要求1-9任一项所述的资源化处置方法制备而成。
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