CN111792916B - 一种利用含油污泥制备陶粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用含油污泥制备陶粒的方法，包括(1)挑选原材料并对原材料进行预处理；(2)将原材料进行一次搅拌得到混合料；(3)对混合料进行陈化处理得到陈化混合料；(4)将陈化混合料加入造粒机造粒得到生陶粒；(5)对生陶粒进行干燥；(6)对干燥后的生陶粒进行煅烧；(7)对煅烧后的陶粒进行降温，得到成品陶粒。本发明提供一种利用含油污泥制备陶粒的方法，不仅无需企业专门对含油污泥进行环保处理，还能直接将该含油污泥作为原材料用于制备陶粒，有效地降低了含油污泥的处理成本，同时能够利用含油污泥作为生产资源完成陶粒的生产，带来了极大的经济效益，很好地促进了企业与行业的发展。

Description

一种利用含油污泥制备陶粒的方法
技术领域
本发明属于固体废物资源化利用领域，具体是指一种利用含油污泥制备陶粒的方法。
背景技术
随着人类对环境认识的深入，保护环境人人有责的观点深入人心，环境资源问题与国民经济息息相关。近年来，各种固体废物产量不断增加，在占用大量土地资源的同时对环境造成不同程度的污染。固体废物的产生原因与种类如下：
一、石油、天然气勘探行业的不断发展，在石油和天然气开采过程中产生的含油污泥、钻井岩屑和泥浆等对环境的污染日趋严重。我国含油污泥的产量300万t/a，全球产量约6000万t/a，随着石油开采力度的不断加大，每年含油污泥的产量仍在持续增加，据估计，每加工约500t原油就会产生1t的含油污泥。含油污泥含有黏土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑等，危害环境的主要化学成分有烃类、盐类、各类聚合物、重金属离子、重晶石和沥青等，这些污染物组成复杂，稳定性高，从而导致了含油污泥的处理难度较大。
二、我国每年产生的大量污泥中，约3800万吨没有得到妥善安置，形势不容乐观，污泥处置成为制约污水处理厂与工业生产良性发展的重要瓶颈。污泥主要包括市政污泥、工业污泥。市政污泥是城市污水处理厂在水处理过程中产生的沉淀物质，是典型的有机污泥，含有大量的微生物、有机物及丰富的氮、钾等营养物质，又有超标重金属、病原微生物等，散发出恶臭气体，若处置不当会对水体与土壤造成污染。
三、河床湖泊清淤产生的大量河床底泥，河床底泥的处理处置、生物有机质的高效资源化利用都与环境质量密切相关，若处置不当反而会加重环境的污染。
上述的含油污泥、市政污泥、河床底泥、工业污泥常采用填埋方式对其进行处理处置，不仅占用大量土地资源，还可能对地下水、周围环境、大气造成二次污染。固体废物填埋处理处置成本约为300-3200元/吨不等，给产废企业造成较大的经济压力与环保压力。
为了变废为宝，一些企业研发了相关的含油污泥制备陶粒的方法，具体包括：
(1)一种用含油污泥生产的烧结膨胀型轻质陶粒及其制造方法(CN103241970B)所述的含油污泥粉料是炼油厂的工业废水、石油机械加工产生的电镀废水及其他含油废水，经过浮选、过滤、絮凝、化学方法处理后产生的活性污泥和原油隔油池底泥、浮选池浮渣及原油油罐底泥的含油污泥的组合废弃物，并经过机械脱水、干燥、磨粉、筛分后制成其粒径为小于0.25mm的粉料。
(2)一种利用含油污泥热解析残渣制备的陶粒及其制备方法(申请号201811639194.4)所用原料为含油污泥热解析残渣。
(3)一种利用含油污泥制备的水处理用陶粒及其制备方法(申请号20191080089.7)所用原料为回收油品后含水率为40％-55％的含油污泥。
但是《国家危废名录(修订稿)》(征求意见稿)中的HW08废矿物油与含矿物油废物中的071-001-08石油开采和炼制生产的含油污泥和油脚、071-002-08以矿物油为连续相配制钻井泥浆用于石油开采所产生的钻井岩屑和废弃钻井泥浆和072-001-08以矿物油为连续相配制钻井泥浆用于天然气开采所产生的钻井岩屑和废弃钻井泥浆也均属于含油污泥，在上述专利中均未考虑到该含油污泥的处理。在固体废物终端处置缺口日趋增大的趋势下，探索固体废物资源化利用技术，是固体废物处理行业创新突破的必经之路。如何打通固体废物处理“最后一公里”，为固体废物处置寻找一条合适的出路成为亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题，提供一种利用含油污泥制备陶粒的方法，不仅无需企业专门对含油污泥进行环保处理，还能直接将该含油污泥作为原材料用于制备陶粒，有效地降低了含油污泥的处理成本，同时能够利用含油污泥作为生产资源完成陶粒的生产，带来了极大的经济效益，很好地促进了企业与行业的发展。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种利用含油污泥制备陶粒的方法，包括以下步骤：
(1)挑选原材料并对原材料进行预处理；
所述原材料包括含油污泥、辅助污泥、生物有机质、造孔剂以及外加剂；
(2)将原材料进行一次搅拌得到混合料；
(3)对混合料进行陈化处理得到陈化混合料；
(4)将陈化混合料加入造粒机造粒得到生陶粒；
(5)对生陶粒进行干燥；
(6)对干燥后的生陶粒进行煅烧；
(7)对煅烧后的陶粒进行降温，得到成品陶粒。
步骤(1)中所述的辅助污泥包括市政污泥、河床底泥以及工业污泥，且该污泥的粒径小于0.5mm；所述含油污泥的含水率为10％-40％且含油量低于10％，市政污泥、河床底泥以及工业污泥的含水率为10％-98％；
生物有机质为秸秆、谷糠、木屑中的任意一种或多种的混合物，且该生物有机质的粒径小于0.5mm，若生物有机质的粒径大于0.5mm则需要通过分选或球磨对其进行加工直至生物有机质的粒径小于0.5mm；
造孔剂为尿素粉末、淀粉粉末、硬脂酸粉末、硬脂酸钙粉末、硼酸粉末、硼酸钠粉末、洗衣粉、洗衣液、洗洁精、沐浴露、十二烷基硫酸钠、月桂酰二乙醇胺、松油、马铃薯粉末、纤维素粉末、腐殖酸粉末、脲醛树脂粉末中的任意一种或多种的混合物；
外加剂为碳酸钙粉末、氧化铁粉末、氧化铝粉末、碳酸钠粉末、膨润石细粉中的任意一种或多种的混合物。
步骤(2)中混合料的各个组份的重量份数为：
Figure BDA0002585637090000041
且在进行一次搅拌的过程中还需加入陈化菌剂，该陈化菌剂的添加方式是在一次搅拌的过程中通过喷雾的方式不断将陈化菌剂喷洒在原材料上，一次搅拌完成后即得到混合料。
所述陈化菌剂由混合菌剂和水以1：99的重量比例混合而成，其中混合菌剂各组分的重量份数为：
Figure BDA0002585637090000042
在一次搅拌时喷洒的陈化菌剂的重量为原材料总重量的0.15％-0.5％。
步骤(3)中陈化处理的具体过程为：
陈化是将混合料堆叠静置，陈化的时间为6-24小时；
在陈化完成后对混合料进行二次搅拌并检测混合料的含水率，若含水率为20-30％即得到陈化混合料并则进入步骤(4)，若含水率低于20％则加入适量清水并重新对混合料进行二次搅拌并再次检测混合料的含水率，若含水率高于30％则将混合料作为原材料返回步骤(2)。
步骤(4)中生陶粒的粒径为5-30mm。
步骤(5)和步骤(6)均通过回转窑完成，其中步骤(5)在回转窑的低温区完成，步骤(6)在回转窑的高温区完成；步骤(5)中生陶粒通过在回转窑的低温区停留40-70min完成，步骤(6)中生陶粒通过在回转窑的高温区停留20-50min完成；所述回转窑的低温区温度为300-800℃，高温区温度为800-1200℃。
步骤(7)中对陶粒的降温方式采用风冷或水冷降温。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明不仅无需企业专门对含油污泥进行环保处理，还能直接将该含油污泥作为原材料用于制备陶粒，有效地降低了含油污泥的处理成本，同时能够利用含油污泥作为生产资源完成陶粒的生产，带来了极大的经济效益，很好地促进了企业与行业的发展。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种利用含油污泥制备陶粒的方法，包括以下步骤：
(1)挑选原材料并对原材料进行预处理；
所述原材料包括含油污泥、辅助污泥、生物有机质、造孔剂以及外加剂；
所述的辅助污泥包括市政污泥、河床底泥以及工业污泥，且该污泥的粒径小于0.5mm；所述含油污泥的含水率为10％-40％且含油量低于10％，市政污泥、河床底泥以及工业污泥的含水率为10％-98％；
具体的含油污泥是指《国家危废名录(修订稿)》(征求意见稿)中的HW08废矿物油与含矿物油废物中的071-001-08石油开采和炼制生产的含油污泥和油脚、071-002-08以矿物油为连续相配制钻井泥浆用于石油开采所产生的钻井岩屑和废弃钻井泥浆和072-001-08以矿物油为连续相配制钻井泥浆用于天然气开采所产生的钻井岩屑和废弃钻井泥浆。
市政污泥、河床底泥、工业污泥以及陶粒产品中的有害物质含量符合《水泥窑协同处置固体废物技术规范》(GB30760)。
生物有机质为秸秆、谷糠、木屑中的任意一种或多种的混合物，且该生物有机质的粒径小于0.5mm，若生物有机质的粒径大于0.5mm则需要通过分选或球磨对其进行加工直至生物有机质的粒径小于0.5mm；
造孔剂为尿素粉末、淀粉粉末、硬脂酸粉末、硬脂酸钙粉末、硼酸粉末、硼酸钠粉末、洗衣粉、洗衣液、洗洁精、沐浴露、十二烷基硫酸钠、月桂酰二乙醇胺、松油、马铃薯粉末、纤维素粉末、腐殖酸粉末、脲醛树脂粉末中的任意一种或多种的混合物；
外加剂为碳酸钙粉末、氧化铁粉末、氧化铝粉末、碳酸钠粉末、膨润石细粉中的任意一种或多种的混合物。
(2)将原材料进行一次搅拌得到混合料；
混合料的各个组份的重量份数为：
Figure BDA0002585637090000061
且在进行一次搅拌的过程中还需加入陈化菌剂，该陈化菌剂的添加方式是在一次搅拌的过程中通过喷雾的方式不断将陈化菌剂喷洒在原材料上，一次搅拌完成后即得到混合料。
所述陈化菌剂由混合菌剂和水以1：99的重量比例混合而成，其中混合菌剂各组分的重量份数为：
Figure BDA0002585637090000071
在一次搅拌时喷洒的陈化菌剂的重量为原材料总重量的0.5％，具体的添加量取决于混合物的组成、性质与含水率。
搅拌而成的混合料疏松多孔，布满着大大小小的蜂窝状孔隙，其中直径0.001～0.1毫米的孔隙叫毛管孔隙。存在于毛管孔隙中的水分能被植物直接吸收利用，同时，还能溶解和输送营养物质与微生物。毛管孔隙中的水分可以上下左右移动，但移动的快慢决定于混合料的松紧程度，当混合料的松紧适宜时，毛管孔隙中的水分移动速度最快，过松或过紧，都将导致毛管孔隙中的水分的移动速度降低。陈化菌剂在一般是黏附于固体团粒表面，形成菌落或菌团，也有一部分散布于水中，且大多处于代谢活动活跃的营养体状态。
陈化菌剂作用原理：1)可以加速毛管水与自由水的移动速度，提高固体颗粒的吸水性，使混合物中的造孔剂与外加剂快速移动，在混合料内部的各物质进行物质交换，各粒子形成微循环，提高陈化速度，缩短陈化时间；2)固体团粒表面的菌落或菌团在适宜的生长条件下加速代谢活动，使混合料发酵，固-液界面和固-固界面逐渐弱化，相互融合。
(3)对混合料进行陈化处理得到陈化混合料；
陈化处理的具体过程为：
陈化是将混合料堆叠静置，陈化的时间为6小时；
在陈化完成后对混合料进行二次搅拌并检测混合料的含水率，若含水率为20-30％即得到陈化混合料并则进入步骤(4)，若含水率低于20％则加入适量清水并重新对混合料进行二次搅拌并再次检测混合料的含水率，若含水率高于30％则将混合料作为原材料返回步骤(2)。
(4)将陈化混合料加入造粒机造粒得到生陶粒；
生陶粒的粒径为5-30mm
(5)对生陶粒进行干燥；
(6)对干燥后的生陶粒进行煅烧；
步骤(5)和步骤(6)均通过回转窑完成，其中步骤(5)在回转窑的低温区完成，步骤(6)在回转窑的高温区完成；步骤(5)中生陶粒通过在回转窑的低温区停留40-70min完成，步骤(6)中生陶粒通过在回转窑的高温区停留20-50min完成；所述回转窑的低温区温度为300-800℃，高温区温度为800-1200℃。
(7)对煅烧后的陶粒进行降温，得到成品陶粒。
对陶粒的降温方式采用风冷或水冷降温。
其中，步骤(4)-(7)均为现有的陶粒生产方法，其具体的执行条件均按照行业规定执行即可，在此便不进行赘述。
实施例2
本实施例与实施例1的不同点仅在于，混合料的各个组份的重量份数为：
Figure BDA0002585637090000081
Figure BDA0002585637090000091
混合菌剂各组分的重量份数为：
Figure BDA0002585637090000092
在一次搅拌时喷洒的陈化菌剂的重量为原材料总重量的0.38％。
陈化的时间为12小时。
实施例3
本实施例与实施例1的不同点仅在于，混合料的各个组份的重量份数为：
含油污泥 60份；
造孔剂 0.01份；
外加剂 0.01份；
混合菌剂各组分的重量份数为：
Figure BDA0002585637090000093
Figure BDA0002585637090000101
在一次搅拌时喷洒的陈化菌剂的重量为原材料总重量的0.15％。
陈化的时间为24小时。
实验例
为检测本申请的有效性，故进行如下实验：
1、以实施例1中的混合料为例，将其分为三组，每组八份(即样品Y1-Y8)，对三组混合料分别给予不陈化、普通陈化以及加入陈化菌剂进行陈化三种不同的条件，并检测每组混合料中每份混合料的合格参数，即检测其含水率。其结果如下表1所示：
Figure BDA0002585637090000102
表1
其中，普通陈化即不添加陈化菌剂而直接将混合料进行堆叠。
由表1可知，加入陈化菌剂后能够极大的提高混合料的合格率，从而有效的提高了最终生产出的陶粒的品质。
2、以实施例1、2、3的混合料为例，检测使用陈化菌剂和不使用陈化菌剂的混合料合格率，如下表2所示：
Figure BDA0002585637090000111
表2
由表2可知，使用陈化菌剂不仅能够极大的提高陈化的效率，同时还能有效的提升混合料的合格率，进而更好的保证了后续陶粒的生产能够正常进行，也有利于提高陶粒的品质。
3、对实施例1、2、3所得的产品陶粒进行质量检测，如下表3所示：
陶粒制备过程 表观密度kg/m<sup>3</sup> 堆积密度kg/m<sup>3</sup> 筒压强度MPa
实施例1 1210 810 5.2
实施例2 1270 850 5.3
实施例3 1180 786 4.8
表3
由表3可知，通过本申请实施例1、2、3生产出的陶粒均能够达到行业内对陶粒的要求。
如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (5)

1.一种利用含油污泥制备陶粒的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)挑选原材料并对原材料进行预处理；
所述原材料包括含油污泥、辅助污泥、生物有机质、造孔剂以及外加剂；
(2)将原材料进行一次搅拌得到混合料；
(3)对混合料进行陈化处理得到陈化混合料；
(4)将陈化混合料加入造粒机造粒得到生陶粒；
(5)对生陶粒进行干燥；
(6)对干燥后的生陶粒进行煅烧；
(7)对煅烧后的陶粒进行降温，得到成品陶粒；
步骤(1)中所述的辅助污泥包括市政污泥、河床底泥以及工业污泥，且该污泥的粒径小于0.5mm；所述含油污泥的含水率为10％-40％且含油量低于10％，市政污泥、河床底泥以及工业污泥的含水率为10％-98％；
生物有机质为秸秆、谷糠、木屑中的任意一种或多种的混合物，且该生物有机质的粒径小于0.5mm，若生物有机质的粒径大于0.5mm则需要通过分选或球磨对其进行加工直至生物有机质的粒径小于0.5mm；
造孔剂为尿素粉末、淀粉粉末、硬脂酸粉末、硬脂酸钙粉末、硼酸粉末、硼酸钠粉末、洗衣粉、洗衣液、洗洁精、沐浴露、十二烷基硫酸钠、月桂酰二乙醇胺、松油、马铃薯粉末、纤维素粉末、腐殖酸粉末、脲醛树脂粉末中的任意一种或多种的混合物；
外加剂为碳酸钙粉末、氧化铁粉末、氧化铝粉末、碳酸钠粉末、膨润石细粉中的任意一种或多种的混合物；
步骤(2)中混合料的各个组份的重量份数为：
Figure FDA0003387379750000011
Figure FDA0003387379750000021
且在进行一次搅拌的过程中还需加入陈化菌剂，该陈化菌剂的添加方式是在一次搅拌的过程中通过喷雾的方式不断将陈化菌剂喷洒在原材料上，一次搅拌完成后即得到混合料；
所述陈化菌剂由混合菌剂和水以1：99的重量比例混合而成，其中混合菌剂各组分的重量份数为：
Figure FDA0003387379750000022
在一次搅拌时喷洒的陈化菌剂的重量为原材料总重量的0.15％-0.5％。
2.根据权利要求1所述的一种利用含油污泥制备陶粒的方法，其特征在于：步骤(3)中陈化处理的具体过程为：
陈化是将混合料堆叠静置，陈化的时间为6-24小时；
在陈化完成后对混合料进行二次搅拌并检测混合料的含水率，若含水率为20-30％即得到陈化混合料并则进入步骤(4)，若含水率低于20％则加入适量清水并重新对混合料进行二次搅拌并再次检测混合料的含水率，若含水率高于30％则将混合料作为原材料返回步骤(2)。
3.根据权利要求2所述的一种利用含油污泥制备陶粒的方法，其特征在于：步骤(4)中生陶粒的粒径为5-30mm。
4.根据权利要求3所述的一种利用含油污泥制备陶粒的方法，其特征在于：步骤(5)和步骤(6)均通过回转窑完成，其中步骤(5)在回转窑的低温区完成，步骤(6)在回转窑的高温区完成；步骤(5)中生陶粒通过在回转窑的低温区停留40-70min完成，步骤(6)中生陶粒通过在回转窑的高温区停留20-50min完成；所述回转窑的低温区温度为300-800℃，高温区温度为800-1200℃。
5.根据权利要求4所述的一种利用含油污泥制备陶粒的方法，其特征在于：步骤(7)中对陶粒的降温方式采用风冷或水冷降温。
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