申请日2012.06.14
公开(公告)日2012.09.19
IPC分类号C04B30/00; C02F3/10; C04B18/30
摘要
湿污泥配合建筑垃圾生产生物膜多孔载体的工艺。本发明针对污水处理厂排出的污泥含水量大、处理成本高的现状，结合建筑垃圾自身的特点，将两类大量产生的废弃物按一定方式配合，通过添加助剂并实施一系列处理实现两类废弃物的高附加值资源化利用。其特征是：将污水处理厂排放的湿态污泥直接与经过前处理的建筑垃圾和助剂配合，经过配伍、成型、干燥、烧结、表面孔处理等工序生产多孔质载体，不需要对污泥进行脱水和干燥处理。生产过程中所需要的原材料价格低廉，操作简便，能耗低，效率高。生产的产品主要用做污水处理厂生物膜载体、臭气处理滴滤池填料，具有广阔的市场应用前景。
权利要求书
1.湿污泥配合建筑垃圾生产生物膜多孔载体的工艺，具体包括破碎粉磨工 序、配伍成型工序、干燥烧结工序、表面孔处理工序;其特征是：建筑垃圾破 碎粒径为小于2.5厘米，粉磨粒径是60-100目。
2.按照权利1所述的湿污泥配合建筑垃圾生产生物膜多孔载体的工艺，其 特征是：配伍成型工序中建筑垃圾与湿污泥按质量比(40-60)∶(50-30)的比 例混合，双滚造粒机成型造粒;所用污泥含水率为75-95%。
3.按照权利1所述的湿污泥配合建筑垃圾生产生物膜多孔载体的工艺，其 特征是：干燥烧结工序中使用两段式烧结机进行烧结，控制第一段升温速率 10-20℃/分钟，温度400-550℃，处理时间为30-40分钟，控制第二段升温速率 5-15℃/分钟，温度850-980℃，焙烧时间为20-30分钟。
4.按照权利1所述的湿污泥配合建筑垃圾生产生物膜多孔载体的工艺，其 特征是：表面孔处理工序中使用行星式球磨机，在250-400转/分钟的转速条件 下球磨5-15分钟，然后用孔径为1.8-2.0厘米的滚筒筛分选，筛内物即为高性 能优质生物膜载体，筛下废料通过传送带返回破碎粉磨工序再利用。
说明书
湿污泥配合建筑垃圾生产生物膜多孔载体的工艺
技术领域
本发明涉及污泥与建筑垃圾共处理生产多孔材料的方法，属于环境保护与 资源综合利用领域的固体废弃物处理新技术，尤其适合于富含有机质废弃物与 富含硅酸盐类废弃物的无害化处理和再生循环利用。
背景技术
在污水处理技术中，生物膜法是最常用的方法之一，它是使微生物、原生 动物和后生动物等一系列的微型生物附着在某种载体上从而形成生物膜，当污 水流经时，其中的有机物作为营养物质被生物膜上的微型生物摄取，从而使污水 得到净化、微型生物自身得到生长繁殖。生物膜载体是生物膜法的核心部分，其 性能直接影响到微型生物的附着，从而影响生物膜法处理污水的效果。比表面 积和孔隙率是生物膜载体的基本条件。要保证生物膜法在污水处理中正常运行， 生物膜载体必须满足以下特性：易流化且不易流失，这主要体现在生物流化床 反应器中;易于挂膜且无毒害作用;能提供较大的比表面积以增加生物附着量; 低廉且易于就地取材的条件。目前使用的生物膜载体，如碎石、卵石、炉渣和 焦炭，由聚乙烯、聚苯乙烯或聚酰胺等高分子聚合物合成的波纹板状、列管状 和蜂窝状材料等，存在比表面积小、孔隙率低、生物膜容易脱落的不足。
随着我国城市化进程的不断加快，建筑垃圾的产生与排出数量也在快速增 长。人们在享受城市文明的同时也在遭受城市垃圾带来的烦恼，城市垃圾之中 建筑垃圾占有相当大的比例，约占垃圾总量的30%-40%，据粗略统计，每万平方 米建筑施工过程中，产生建筑废渣约500t--600t，现在我们国家每年新竣工的 面积达到了20亿平米，接近全球年建筑总量的一半，按此估算，仅施工建筑垃 圾每年产生上亿吨，加上建筑装修、拆迁、建材工业所产生的建筑垃圾数量将 达数亿吨。绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村， 露天堆放或填埋，耗用大量的征用土地费、垃圾清运费等建设经费，同时，清 运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。如 何处理与利用越来越多的建筑垃圾，已经成为各级政府部门和建筑垃圾产出处 理单位所面临的一个重要课题。
污水处理厂的污泥是污水处理的副产物，组成复杂、体积大、易腐败、有 恶臭。污泥含水率极高，其中的高含量有机物中寄生着各种细菌、病毒和寄生 生物，还浓缩着Cu、Pb、Cd、Cr等重金属化合物及多环芳烃、二噁英等有毒有 机物。随着社会经济的快速发展和城市化水平的不断提高，我国工业污水和城 市生活污水的排放量日益增多，污水收集处理率和处理深度不断提高，污泥产 量也正以大约每年10%的速度增加。污泥的处置方式主要有卫生填埋、农林利用、 焚烧和资源化利用等。虽然卫生填埋成本低，操作简单，曾是发达国家普遍采 用的污泥处置方式，但污泥含水率高，在雨季难以压实，加之填埋占地广、耗 时长，渗滤液容易对地下水造成污染，而且填埋场会产生甲烷等易燃气体，操 作不当容易造成填埋场燃烧和爆炸。而污泥的农林利用则需要对污泥进行无害 化预处理。污泥焚烧是最彻底的污泥减量化和无害化方式，在土地稀缺的发达 国家被广泛采用，但污泥的高含水率使得焚烧能耗巨大，焚烧设备投资和运行 费用都很高，焚烧过程中烟尘扩散至大气中易造成空气污染。
在传统多孔材料烧制技术中，主要采用粘土为主要原料，并辅以其他添加剂、 助溶剂等辅料，在高温下烧胀制成陶粒产品，但是大量使用粘土会对生态平衡 和环境保护带来破坏。迄今为止，有关利用固体废弃物为原料生产多孔粒的报 道还比较少见。使用建筑垃圾和污泥对粘土进行有效替代，将污泥和建筑垃圾 进行适当比例搭配作为烧制多孔材料的主要原料加以利用，符合我国固体废弃 物处理的无害化、减量化和资源化原则。本发明以大量产生的市政污水处理厂 排放的湿污泥和建筑垃圾为主要原材料，经过一系列处理和加工生产多孔质生 物膜载体，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。
发明内容
本发明针对污水处理厂排出的污泥含水量大、处理成本高、实用性处理技 术匮乏的现状，结合建筑垃圾自身的特点，将两类大量产生的废弃物按一定方 式配合，通过添加助剂并实施一系列处理实现两类废弃物的高附加值资源化利 用。主要目的是提供一套湿态污泥和建筑垃圾共处理制备生物膜多孔载体的工 艺。生产过程中所需要的原料廉价易得，生产成本低，制造方法简便，生产效 率高。其特征是：将污水处理厂排放的湿态污泥直接与经过前处理的建筑垃圾 配合，经过配伍、成型、干燥、烧结、后处理等工序生产多孔质载体，不需要 对污泥进行脱水和干燥处理，减少能耗。本发明实施过程中，能实现两种原料 的充分利用，在生产过程中没有废料产生。具体工艺包括以下几个步骤：
1、破碎粉磨工序：将建筑垃圾风干后送入传送带，通过磁选回收其中铁磁 性的物品，再将木材、塑料、铝合金等物品分拣后回收;通过传送带将物料送 入冲击式破碎机中，将混凝土砌块、砖瓦、沙石、装饰材料、玻璃碎片、杂土 等无机组分破碎，然后传送到2毫米的滚动筛中分选破碎物，将筛上物通过传 送带返回破碎机，筛下物经热处理后送入雷蒙磨粉磨至60-100目。
2、配伍成型工序：粉磨后的建筑垃圾、发泡剂、稳定剂按质量比为(40-60)∶ (3-9)∶(7-1)的配比放入搅拌机中混合均匀，然后按质量比为(50-30)的比 例往搅拌机中加入含水量75-95%的污泥，搅拌混合均匀后，用传送带送入双滚 造粒机中成型造粒制得载体生球料。
3、干燥烧结工序：将载体生球料传送至干燥机中进行热处理，烘干温度为 80-110℃，烘干时间为30-120分钟;然后送入两段式烧结机中进行烧结，控制 第一段升温速率10-20℃/分钟，温度400-550℃，处理时间为30-40分钟，控 制第二段升温速率5-15℃/分钟，温度850-980℃，焙烧时间为20-30分钟。烧 结完成后自然冷却至室温，制得载体粗产品。
4、表面孔处理工序：将载体粗产品转移至行星式球磨机中，在250-400转 /分钟的转速条件下球磨5-15分钟，然后用传送带送至孔径为1.8-2.0厘米的 滚筒筛中，筛内物即为高性能优质生物膜载体，筛下废料通过传送带返回破碎 粉磨工序再利用。
本发明中的污泥是指城市生活污水处理厂产生的脱水污泥，含水率一般为 75%～95%;建筑垃圾包括施工建设、拆迁改造过程及建材生产过程中产生的无机 矿物质。污泥中的有机物在高温燃烧时放热，能起到降低焙烧温度的作用;污 泥无机成分中含有CaO、MgO、K2O、Na2O等助熔成分，能起到减少外加辅料的含 量;但是污泥中高含水率对陶粒生球料成球影响较大，易造成陶粒生球料在干 燥时球体破裂，因此要控制污泥在混合物中的比例，同时要添加稳定剂提高生 球料的成球率和强度，减少干燥过程中的料球破裂。陶粒生球料烘干过程能够 使其中的水分散失，为防止烘干温度过高水分大量散失而造成生球料球体破裂， 本发明中的生球料烘干温度控制在80-110℃范围内。预热过程能消耗生球料中 的一部分有机物，能防止生球料中有机物在高温焙烧阶段的快速消耗而造成的 生球料球体破裂。可以根据实际情况选择是否采用在此温度下恒温一段时间。
