申请日2012.07.13
公开(公告)日2012.10.17
IPC分类号C04B33/132; C04B14/04; C04B33/22
摘要
一种以给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法，它涉及建筑陶粒制备方法。本发明要解决现有给水污泥和污水污泥影响环境、造成危害的问题。方法：将给水污泥和污水污泥混合，再加入硅酸盐类物质，混匀，然后置于造粒机挤压成型，自然晾干，烧结，随炉冷却;即得到建筑陶粒。本发明产品用于建筑材料。
权利要求书
1.一种以给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法，其特征在于一种利用给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法是按下述步骤进行的：将给水污泥和污水污泥按(7/3~1.5):1质量比混合得到混合料，再加入硅酸盐类物质，所述硅酸盐类物质用量是混合料质量的8%~15%，混匀，然后置于造粒机挤压成型，自然晾干，以8~10℃/min速率升温，然后在950~1000℃下保温25~35min，随炉冷却;即得到建筑陶粒。
2.根据权利要求1所述的一种以给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法，其特征在于给水污泥和污水污泥按(3~2):2质量比混合。
3.根据权利要求1所述的一种以给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法，其特征在于硅酸盐类物质，所述硅酸盐类物质用量是混合料质量的10%~15%。
4.根据权利要求1所述的一种以给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法，其特征在于在1000℃下保温30min。
5.根据权利要求1所述的一种以给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法，其特征在于硅酸盐类物质为硅酸钠。
6.一种以给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法，其特征在于一种利用给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法是按下述步骤进行的：将污水污泥和河道底泥按(7/3~1.5):1质量比混合得到混合料，再加入硅酸盐类物质，所述硅酸盐类物质用量是混合料质量的8%~15%，混匀，然后置于造粒机挤压成型，自然晾干，以8~10℃/min速率升温200℃，保温10 min，然后以8~10℃/min速率升温在550℃下保温10min，再以8~10℃/min速率升温在950~1050℃下保温10min，随炉冷却;即得到建筑陶粒。
7.根据权利要求6所述的一种以给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法，其特征在于污水污泥和河道底泥按(3~2):2质量比混合。
8.根据权利要求6所述的一种以给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法，其特征在于所述硅酸盐类物质用量是混合料质量的10%~15%。
9.根据权利要求6所述的一种以给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法，其特征在于以10℃/min速率升温200℃，保温10 min，然后以10℃/min速率升温在550℃下保温10min，再以10℃/min速率升温在1000℃下保温10min。
10.根据权利要求6所述的一种以给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法，其特征在于硅酸盐类物质为硅酸钠。
说明书
一种以给水污泥和污水污泥制备陶粒的方法
技术领域
本发明涉及陶粒制备方法;具体是以给水污泥和污水污泥制备陶粒的方法。
背景技术
给水污泥是由滤池反冲洗排水和沉淀池或澄清池排泥水中的固体物质组成，其总固体含量一般在0.1%~2%之间。滤池反冲洗污泥主要由悬浮物类、粘土、有机物和化学药剂残余物组成;沉淀池污泥可分为石灰软化污泥和化学絮凝沉淀污泥两种，软化污泥主要产生于原水的软化过程，主要成分为碳酸钙、氢氧化镁、有机物和过剩的软化试剂;化学絮凝沉淀污泥主要由原水中的悬浮物、胶体物质、有机物、微生物和加入的净水剂及微量重金属元素组成。
给水污泥中以无机成份为主，有机成份含量较少。根据对部分给水厂污水及污泥组成成份的分析表明，给水厂污水及污泥几乎含有原水所流经的地表层所有的元素和化合物。给水厂污泥中以SiO2、Fe2O3、Al2O3、CaCO3等化合物为主要成份，污泥中除混凝剂的残渣以外，其它成份主要来源于原水流经的地表层土壤物质，燃烧损失的试验表明，给水厂的污泥中有机物的含量通常在10%~25%范围内。
给水污泥含有大量的悬浮物，大量未经处理的给水污泥如果直接排放，将会产生以下几个方面的危害：(1)给水污泥中大量的泥沙、悬浮物进入水体后，会造成泥沙淤积，改变水体原有的水力条件等;(2)给水污泥含有的大量悬浮物、有机物等污染物会造成排放水体的污染。(3)目前大多数给水厂均采用铝盐作为混凝剂，而大量的铝污泥排入水体，将会对水生生物和底栖生物构成危害，从而破坏水体的生态平衡。(4)大量的给水厂排泥水未经处理回收而直接排放，也是水资源的巨大浪费。
随着世界经济的发展，工业废水、生活污水的排放量日益增加，为了保护生态环境，保护人民的身体健康，提高水环境质量，污水必须经过净化处理达标后才能排放。污水在处理过程中，会产生一定数量的污泥，这些污泥含水率高，有机物含量高，容易腐烂发臭，如果得不到有效处置，会严重影响环境质量，造成二次污染。如何妥善处理处置这些废弃物，寻找一条经济、合理、高效的污泥处置技术，已成为建设完整城市污水处理厂，提高技术水平和管理水平的重要因素;如何将产量巨大、成分复杂的污泥无害化、资源化，已成为世界环境界深为瞩目的课题之一
为了控制水污染和实现污水资源化，国内外对于给水/污水的处理率和处理要求越来越高，随之给水污泥/污水污泥的产量也越来越大。从而导致了给水污泥/污水污泥的二次污染环境的问题。由于工业废水的大量排放，导致污水中含有大量的重金属物质，经处理后重金属会截留在污泥中，所以污水污泥中含有一定浓度的重金属物质，给污泥的资源化利用造成了困难。
发明内容
本发明要解决现有给水污泥和污水污泥影响环境、造成危害的问题;而提出了一种以给水污泥和污水污泥制备陶粒的方法。
一种利用给水污泥和污水污泥制备陶粒的方法是按下述步骤进行的：将给水污泥和污水污泥按(7/3~1.5):1质量比混合得到混合料，再加入硅酸盐类物质，所述硅酸盐类物质用量是混合料质量的8%~15%，混匀，然后置于造粒机挤压成型，自然晾干，以8~10 ℃/min速率升温，然后在950~1000℃下保温25~35min，随炉冷却;即得到陶粒。经测试陶粒的松散容重为550~750 kg/m3，颗粒表观密度为1050~1400 kg/m3，空隙率为41%~53%，吸水率的在15%以内，筒压强度为8~17 MPa，含泥率在0.3%~0.5%。
一种利用给水污泥和污水污泥制备建筑陶粒的方法还可以按下述步骤进行的：将污水污泥和河道底泥按(7/3~1.5):1质量比混合得到混合料，再加入硅酸盐类物质，所述硅酸盐类物质用量是混合料质量的8%~15%，混匀，然后置于造粒机挤压成型，自然晾干，以8~10℃/min速率升温200℃，保温10 min，然后以8~10℃/min速率升温在550℃下保温10min，再以8~10 ℃/min速率升温在950~1050 ℃下保温10 min，随炉冷却;即得到陶粒。经测试陶粒的松散容重为550~750 kg/m3，颗粒表观密度为1050~1400 kg/m3，空隙率为41%~53%，吸水率的在15%以内，筒压强度为8~17 MPa，含泥率在0.3%~0.5%。
本发明系统地对两种污泥为主要原料制备的陶粒进行了使用安全性试验研究，主要包括烧成温度、pH、氧化性条件对陶粒中的重金属浸出特性及固化规律的影响，得出在各种条件下，陶粒中重金属的浸出浓度远低于中国危险废弃物重金属浸出毒性鉴别标准。同时，对陶粒中重金属固化方式进行了简单探讨。(1)烧成温度对陶粒中的重金属固化效能影响比较显著。陶粒中的Cd2+、Cr6+、Cu2+和Pb2+的浸出量随着烧成温度的提高而逐渐减小的;当烧成温度大于950℃之后，陶粒的重金属的30d或24h浸出量降低非常明显。
(2)重金属对强酸性条件下都表现出很强的浸出特性，Cd2+、Cr6+、Cu2+和Pb2+的浸出量在pH=1时达到最大;此后，随着pH的升高，陶粒的重金属所受影响相对较小，浸出量迅速减小，在pH大于2时重金属浸出量已经非常小且变化不明显;这种结果对陶粒使用安全性做了重要的保证，使陶粒可以在强酸强碱的条件下应用，具有重要的使用价值。
(3)随着H2O2浓度的逐渐增加，陶粒中的重金属的浸出量也是逐渐增加的;氧化性条件对陶粒中重金属固化效能的影响主要是对陶粒表面物质及孔隙内表面物质中的重金属的影响;氧化性越强，对陶粒表面物质的侵蚀、溶解作用越强，从而导致了4种重金属的浸出量逐渐升高。
给水污泥和污水污泥是给水处理和污水处理过程中必不可少的产物。给水污泥和污水污泥已成为废物中影响环境、造成危害最为严重的因素之一。常规的污泥处理方法(如填埋和焚烧等)已经难以适应日益严格的环境标准。本发明在把握国际社会在给水污泥和污水污泥处理、处置领域的最新动态和发展方向的基础上，针对两种污泥的自身特性、污染危害途径，从处理模式上进行了新的探索。研究了两种污泥的材料化利用途径——污泥制备陶粒技术，同时对资源化产品进行了安全性及使用性能评价，为今后的产业化应用与污染控制技术提供必要的理论基础和可靠的科学依据，具有一定的环境效益、经济效益、社会效益及学术价值。
