TWI440610B

TWI440610B - Method for manufacturing sludge sludge

Info

Publication number: TWI440610B
Application number: TW96105078A
Authority: TW
Inventors: Chin Chung Wang
Original assignee: Chin Chung Wang
Priority date: 2007-02-12
Filing date: 2007-02-12
Publication date: 2014-06-11
Also published as: TW200833617A

Description

污泥骨材的製造方法

本發明是有關於一種污泥骨材的製造方法，特別是指一種將污泥製成燒結型骨材之污泥骨材的製造方法。

隨著環保意識高漲，以及製程副產物－污泥的產量顯有逐年增加等現象，污泥的妥善處置是已成為相當重要的環境問題，故有關於污泥處置與再利用的研究日益增加，尤其以減少污泥產生量、污泥之有效脫水乾燥、污泥穩定化與提高污泥資源化之附加價值等方向為主要研究趨勢。

一般來說，污泥在經脫水、乾燥等減積處理後，仍必須依污泥特性以評估、選用適當的最終處置方式，常見的有：厭氧消化、熱處理(如熱解焚化、熔融燒結)、固化後衛生掩埋、農業再利用...等，藉以方能達到污泥穩定無害化與資源化之目標。

其中，衛生掩埋法雖為最傳統、最普遍，也最經濟的污泥最終處置方式，然受限於掩埋場址之已趨飽和，以及場址處易衍生滲出液、惡臭、病媒源散佈，與有毒物質外漏...等環境污染問題，此法已多受禁制而有漸遭淘汰之趨勢。對於有機成份高且重金屬含量低的無害性有機污泥，如造紙業、食品業、酒廠、都市下水處理廠所產生者，能利用厭氧消化法予以處理，過程中便同時能回收甲烷氣體(或氫氣)，以作為發電或加溫用燃料之用；另外，此類污泥也能作成堆肥、土壤添加劑、土壤改良材，以作為土地利用或農業應用。而熱處理法通常適用於以充分脫水乾燥的各種污泥，尤其是熱熔融者利於處理含高濃度重金屬的污泥，如電鍍業、印刷電路板業所產生者，過程中不僅能回收熱能，且所產生殘渣亦可回收作為建築材料，如骨材、碎石材、瓷磚、路床材、瀝青、水泥原料、混凝土原料與混合材、土壤改良材、掩埋場覆土...等使用。

另以下水污泥之資源化處置為例，則已普遍用以製造磁磚、紅磚、黏土地磚、輕質粗/細骨材、污泥灰水泥、輕質隔熱建材、柏油填充料、土壤改良材，與堆肥....等。因此，本案申請人將污泥經由晾曬、燒結、研磨、加水混拌成土團、煉土，以及造粒等處理過程，以製造成能供級配應用的燒結型球狀骨材，有效達到污泥減量化、穩定化與資源化之目的。

因此，本發明之目的，即在提供一種能將廢棄污泥製成骨材使用，整體能達到極佳的污泥減量化、無毒化與資源化成效，且經濟效益高之污泥骨材的製造方法。

於是，本發明污泥骨材的製造方法，是依序包含下列步驟：(a)使一污泥呈塊狀，並進行晾曬；(b)讓曬乾後的污泥塊進行燒結，直至燒結溫度達約800℃~900℃間；(c)將燒結後的污泥塊研磨呈粉末狀；(d)使該污泥粉末加水混拌成一土團，續經煉製成一土坏；以及(e)將該土坏進行造粒，以成型得球狀骨材。

本發明之功效在於，利用使污泥(如下水污泥、淨水污泥、水庫污泥...)經由晾曬、燒結、研磨、加水混拌成團、煉土，以及造粒等處理，以製成大小粒徑不一且多用途的燒結型球狀骨材。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二十五個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

如圖1與圖2所示，本發明之污泥骨材的製造方法的一第一較佳實施例，是用以將一下水污泥製造成能回收應用的燒結型球狀骨材，並依序包含步驟(a)~(f)。

首先，於步驟(a)中，是先使該下水污泥造型成為磚塊狀，再予進行約三天的曝曬、晾乾。於後，進行步驟(b)，將曬乾的污泥塊予以排列，並送入隧道窯中進行燒結，控制燒結溫度於二小時間能從點火初始上升至約800℃~900℃，隨即完成污泥塊之燒結，將之取出並進行冷卻。接著，於步驟(c)，將燒結完成並已冷卻的污泥塊置入球磨機中，予以研磨成為粉末狀備用。

續而，於步驟(d)中，是依據預定配比用量以將污泥粉末(sewage sludge ash，以下簡稱SSA)與膠結料等加水混拌成一土團；其中，該膠結料是選自於下列物：水泥(cement，以下簡稱C)、飛灰(fly ash，以下簡稱F)、水淬爐石粉(slag，以下簡稱S)，以及此等之組合，而飛灰與水淬爐石粉便是最常用的波索蘭材料(pozzolanic materials)，通常是用以置換掉部分水泥量；特別是，污泥粉末(SSA)、水泥(C)、飛灰(F)與水淬爐石粉(S)間的重量配比為：SSA是介於33%~60%間，C是介於5%~67%間，F是介於0%~51%間，且S是介於0%~51%間，而所添加拌水量與膠結料的重量比值(即水膠比)為0.485，亦即，於混拌時，可以只用水泥作為膠結料，或是以飛灰、水淬爐石粉來取代、調整水泥用量；本實施例中，混拌配料是污泥粉末+水泥+水，而所使用配比重量為C：SSA=67%：33%(編號為C67-SSA33)。然後，將混拌後所得到的土團，依序經由煉土、抽真空、擠壓與射出等處理，以煉製成為一土坏。

再來，是進行步驟(e)，使該土坏進行搓揉、造粒，以製得粒徑大小不一的球狀下水污泥骨材，其組成成份請參見附表1所示。最後，於步驟(f)中，是使所製得下水污泥骨材進一步進行浸水養治，以強化骨材的工程特性(如單壓強度)；本實施例中，浸水養治時間為七天，當然，骨材的工程特性會隨著浸水養治時間增長而增加，此由附表2所示養治14天者之強度為23.57Mpa是優於養治7天者之強度為10.81Mpa的結果，便可證實。

如圖3所示，並請配合見附表2~4所示，所製得之下水污泥骨材(即C67-SSA33者)是形成有大量的刺球狀鈣矽膠體(calcium silicate hydrates，簡稱C-S-H)與六角形片狀氫氧化鈣晶體(Ca(OH)₂ ，簡稱CH)等晶相結構，故能呈現出良好的工程品質特性(請見附表2)，特別是，所製得之下水污泥骨材並能通過環境品質特性分析試驗(請見附表3、4)，而兼具極佳的無毒穩定性。因此，所製得下水污泥骨材能作為多功能再生混凝土(MRC)、一般混凝土、道路基底層材料...等之粗、細骨材使用。

是以，利用晾曬、燒結、研磨、加水混拌成團、煉土、造粒與浸水養治等處理過程，以將下水污泥製成工程品質特性佳且無毒化之燒結型球狀骨材，整體確實能達到極佳的污泥減量化、穩定化與資源化成效，尤其能獲取極高的經濟效益。

如圖4所示，並請配合見附表1~4所示，為本發明之污泥骨材的製造方法的一第二較佳實施例，與該第一較佳實施例不同處在於，於步驟(d)中，該土團的混拌配料是污泥粉末＋水泥＋水淬爐石粉＋水，而所使用配比重量為C：S：SSA＝6%：51%：43%(編號為C6－S51－SSA43)。從而，所製得之球狀下水污泥骨材同樣形成有大量的刺球狀C－S－H膠體結構與角粒狀晶體，且同樣能呈現良好的工程品質特性與無毒穩定性。

如圖5所示，並請配合見附表1~4所示，為本發明之污泥骨材的製造方法的一第三較佳實施例，與該第一較佳實施例不同處在於，於步驟(d)中，該土團的混拌配料是污泥粉末＋水泥＋飛灰＋水，而所使用配比重量為C：F：SSA＝6%：51%：43%(編號為C6－F51－SSA43)。從而，所製得之球狀下水污泥骨材同樣形成有大量的刺球狀C－S－H膠體結構與中空球狀結構，且同樣能呈現良好的工程品質特性與無毒穩定性。

如圖6(a)~圖6(v)所示，並請配合見附表1~4所示，為本發明之污泥骨材的製造方法的第四~二十五較佳實施例，乃如同前述第一~三較佳實施例所製成下水污泥骨材是依據拌料物種(即SSA、C、F或S)與配比量(%)，以予編號之方式，而所分別製成編號為C50－SSA50、C57－SSA43、C40－SSA60、C35－S15－SSA50、C40－S17－SSA43、C28－S12－SSA60、C25－S25－SSA50、C28－S28－SSA44、C20－S20－SSA60、C15－S35－SSA50、C17－S40－SSA43、C25－F25－SSA50、C28－F28－SSA43、C20－F20－SSA60、C15－F35－SSA50、C17－F40－SSA43、C5－S45－SSA50、C40－F17－SSA43、C35－F15－SSA50、C28－F12－SSA60、C5－F45－SSA50、C12－S28－SSA60之球狀下水污泥骨材的晶相結構，可知除了皆同樣形成有大量的刺球狀C－S－H膠體結構外，亦各別形成有如六角形片狀CH晶體、細長六角針狀鈣釩石晶體、角粒狀晶體、中空球狀晶體等有助於強化骨材工程特性之結構，故該第四~二十五較佳實施例所製成之下水污泥骨材同樣皆能呈現出良好的工程品質特性與無毒穩定性。

歸納上述，本發明之污泥骨材的製造方法，主要利用晾曬、燒結、研磨、加水混拌成團、煉土、造粒與浸水養治等處理過程，以將下水污泥製成工程品質特性佳且無毒化之燒結型球狀骨材，整體確實能達到極佳的污泥減量化、穩定化與資源化成效，尤其能獲取極高的經濟效益，故確實可達到本發明之功效。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

圖1是一步驟流程圖，說明本發明污泥骨材的製造方法的一第一較佳實施例；圖2是該第一較佳實施例的一流程說明圖；圖3是一晶相圖，說明該第一較佳實施例所製成下水污泥骨材的晶相結構；圖4是一晶相圖，說明本發明污泥骨材的製造方法之一第二較佳實施例，所製成下水污泥骨材的晶相結構；圖5是一晶相圖，說明本發明污泥骨材的製造方法之一第三較佳實施例，所製成下水污泥骨材的晶相結構；以及圖6(a)~圖6(v)皆是一晶相圖，分別說明本發明污泥骨材的製造方法之一第四~第二十五較佳實施例所製成之下水污泥骨材的晶相結構。

Claims

一種污泥骨材的製造方法，是依序包含下列步驟：(a)使一污泥呈塊狀，並進行晾曬、乾燥；(b)讓曬乾後的污泥塊進行燒結，直至燒結溫度達約800℃~900℃間；(c)將燒結後的污泥塊研磨呈粉末狀；(d)使該污泥粉末與一膠結料加水混拌成一土團，續經煉製成一土坏，該膠結料是選自於下列物：水泥、飛灰、水淬爐石粉，以及此等之組合，其中，污泥粉末、水泥、飛灰與水淬爐石粉間的重量配比為33%~60%：5%~67%：12%~51%：12%~51%；(e)將該土坏進行造粒，以成型得球狀骨材；以及(f)進一步使球狀骨材進行浸水養治。
依據申請專利範圍第1項所述污泥骨材的製造方法，其中，於步驟(d)，該膠結料是由水泥與水淬爐石粉所組成，而拌水量與膠結料的重量比值為0.485。
依據申請專利範圍第1項所述污泥骨材的製造方法，其中，於步驟(d)，該膠結料是由水泥與飛灰所組成，而拌水量與膠結料的重量比值為0.485。
依據申請專利範圍第2項所述污泥骨材的製造方法，其中，於步驟(d)，該土團是依序經煉土、抽真空、擠壓與射出處理，而製成該土坏。