申请日2010.05.27
公开(公告)日2010.10.06
IPC分类号B28B1/14; B28B11/24; C02F11/14; C04B28/14; C04B38/02
摘要
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种污泥蒸压加气混凝土砌块的制备工艺方法。本发明主要包括如下步骤：(1)将包括备用干化污泥、水以及物理化学性能符合制砖要求的石灰、粉煤灰、水泥、石膏、铝粉的原料按一定的比例及顺序快速搅拌混合;(2)将第(1)步所得的混合物入模，并放入40℃或60℃的恒温养护箱发泡养护4小时;(3)将第(2)步发泡养护后所得的坯体放入蒸压釜，采用阶梯升降压养护方式养护8小时以上;(4)将出釜的产品在室外堆放2天以上。本发明能使城市污泥达到无害化、资源化处置，节约粘土资源，节约制砖成本，具有显著的经济、社会和环境效益。
权利要求书
1.一种污泥蒸压加气混凝土砌块的制备工艺方法，是将污水处理厂排放剩余含水率≤85%的浓缩污泥经脱水、干化磨碎后，投加到其它原料中，制备污泥轻质砖，其特征在于包括如下步骤：
(1)污泥脱水干化、磨碎步骤，将污泥、生石灰、氯化铁溶液、高锰酸钾混合均匀，进入干燥机干化，然后经过球磨机粉碎，筛分机筛分，得到备用干化污泥;
(2)混合搅拌步骤，将包括干化污泥、水以及物理化学性能符合制砖要求的石灰、粉煤灰、水泥、石膏、铝粉的原料搅拌混合，其投加顺序是：干化污泥-水-生石灰-粉煤灰-水泥-石膏-铝粉;质量百分比分别是：0.0%～8.0%干化污泥，5.0%～10.0%水泥，62.5%～67.5%粉煤灰，17.5%～23%生石灰，1.5%～2.5%石膏;铝粉为以上物料干重的0.1%;水料比为0.4～0.55;干化污泥细度≤0.63mm;搅拌速度为1400r/min，搅拌时间为3min或4min;
(3)发泡养护步骤，将第(1)步所得的混合物入模，入模温度控制在40℃左右，装料量控制在模具的三分之二高度处;将模放入恒温养护箱发泡养护，恒温养护箱养护条件为温度40℃或60℃，湿度95%左右，养护时间为4小时;
(4)蒸压养护步骤，将第(2)步发泡养护后所得的坯体放入蒸压釜，采用阶梯升降压养护方式，最高压力水平是1.0MPa或1.1Mpa，温度为179℃～183℃，阶梯升降压养护方式采取的步骤是：在升压过程中0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa各保持1h，达到设定压强后保持8h，降压时在0.4MPa静停0.5h;
(5)自然堆放步骤，将出釜的产品在室外堆放2天以上。
2.根据权利要求1所述的污泥蒸压加气混凝土砌块的制备工艺方法，其特征在于：步骤(1)中所述原料质量百分比分别是：89.68%污泥、10%生石灰、0.2%氯化铁溶液、0.12%高锰酸钾，均匀混合物好氧消化8小时，干燥机干化温度120℃～160℃，0.63mm筛分机;步骤(2)中所述原料质量百分比优选为：5%干化污泥，7.5水泥%，62.5%粉煤灰，23%生石灰，2%石膏;水料比为0.492;搅拌速度为1400r/min、搅拌时间为4min。
3.根据权利要求1或2所述的污泥蒸压加气混凝土砌块的制备工艺方法，其特征在于：步骤(3)中所述将模放入恒温养护箱发泡养护，恒温养护箱养护条件为温度40℃，湿度95%左右，养护时间为4小时。
4.根据权利要求3所述的污泥蒸压加气混凝土砌块的制备工艺方法，其特征在于：在所述干化、蒸压养护步骤中，将干化、蒸压养护降压过程中的气体分别经管道输送到颗粒活性炭或硅藻土溶液的处理器中，进行废气处理。
说明书
一种污泥蒸压加气混凝土砌块的制备工艺方法
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种污泥蒸压加气混凝土砌块的制备工艺方法。
背景技术
我国是全球最大的发展中国家，人口众多，由此带来的水环境污染问题日趋严重，水污染防治因此受到人们的广泛关注。根据中国水网年度系列报告之四预计到2010年底，我国至少将有近3000座污水处理厂达到运营状态，则到时会生产数量巨大的污泥;同时污泥成分复杂，其是多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体，除含有大量的水分外(可高达99%以上)，还含有难降解的有机物、重金属、少量的致病微生物(致病细菌、病原体、寄生虫、有害昆虫卵等)，以及一般的耗氧性有机物和植物养分(N、P、K)等。污泥处理处置作为污水处理的后继工序，是污水处理过程中必备的重要环节，但我国污泥处理处置由于受到资金等方面因素的影响相对滞后，污泥稳定化率低，无害化处理率不高，处理处置技术单一，而且成本高昂，导致大部分污泥未经处理或仅简单处理后就直接农用、填埋或者是送垃圾场处理、焚烧、污泥土地利用等，甚至有随意堆放的现象。高昂的污泥处理成本严重影响污水处理厂的正常运行;污泥的填埋或随意堆放占用大量土地资源，而且污泥易腐变臭，其产生渗滤液易污染土壤、地下水及河流、湖泊、海洋等地表水体，给环境造成严重的二次污染，还会影响环境卫生状况，破坏城市景观，导致水体的加速淤积。另外，污泥中的重金属和毒性有机物可以通过生态系统中的食物链迁移富集，且焚烧产生有毒气体，对生态环境和人体健康产生长期潜在的危害。由此可见，如何降低污泥处理成本和提高污泥处理效果是众多污水处理厂和环保部门急需解决的当务之急。
我国在城市污泥的处理和处置上一般采用的方法有：
(1)填埋法：填埋法基本上类似于城市垃圾填埋;
(2)焚烧法;将含水率75%-80%的污泥采用温度高达1200度以上，杀死各种病菌，然后进行填埋或再处理;
(3)直接烘干法：将含水率75%-80%的污泥采用气流干燥烘干，温度高达100℃以上，能杀死各种病菌，然后进行填埋或再综合利用;
(4)厌氧消化法：80年代以前大多数的活性污泥采用厌氧消化法处理，杀灭微生物病菌并产生部分可利用的沼气;
(5)生物处理法：即生物堆肥法，它是引进好氧菌种和氧气，使污泥好氧高温发酵。堆肥化技术是国际上自60年代后期迅速发展起来的一项新的生物处理技术，它运用多学科技术，利用微生物群落在特定环境中对多相有机物分解，将污泥改良成稳定的腐殖质，用于肥田或土壤改良。
但是这些方法使城市污泥中的有害物质未得到完全有效的处理，存在如下问题：
填埋法：不易寻找合适的场地、污泥运输和填埋场地建设费用较高、填埋容量有限，有害成分的渗漏会对地下水造成污染，填埋场的卫生、臭气问题造成二次污染、污泥中含有的营养物质使大量病原菌繁衍，导致污泥霉变从而污染环境等的问题，另外污泥填埋费用昂贵，据有的污水处理厂的资料表明每填埋一吨污泥需要的成本达到120元。在发达国家这种方法过去采用较多，但由于填埋场地越来越少，因此该方法所占比例也越来越小。焚烧法：投资和操作费用较高，计划实施困难，焚烧过程中产生飞灰、炉渣、烟气，易产生二次污染。污泥农用法：由于污泥中含有很多盐分、重金属、病原菌、寄生虫、有机污染物等有害成分，直接施用会污染土壤、水体，危害农作物或通过食物链危害人体健康，因此必须经过无害化、稳定化达到一定要求后方能施用。
通过上述分析可知，目前的污泥处置方法均存在一些缺陷，与国家对污泥处理和处置的要求存在差距，从而影响污水处理厂的正常运行。而城市生活污泥中含有一定量的SiO2、Al2O3、CaO等无机成分。这些无机成分与制轻质砖的主要原材料——粉煤灰的无机成分相接近;污泥中有机物在制砖过程中挥发出来能够提高砖的孔隙率，改善砖体热工性能，符合墙体材料生产要求;污泥制作建材的过程中使有毒重金属固定在建筑材料内，防止环境生物中毒;污泥作为建材原材料还可节约粉煤灰、粘土等资源。
发明内容
本发明的目的是，提供一种利用污水处理厂经过脱水后含水率≤85%的污泥作为原料之一，通过蒸压加气制备混凝土砌块的工艺方法。
本发明的方法是，是将污水处理厂含水率≤85%的污泥经脱水、干化磨碎后，投加到其它原料中，制备污泥轻质砖，具体包括如下步骤：
(1)污泥脱水干化、磨碎步骤，将污泥、生石灰、氯化铁溶液、高锰酸钾混合均匀，进入干燥机干化，然后经过球磨机粉碎，筛分机筛分，得到备用干化污泥;
(2)混合搅拌步骤，将包括干化污泥、水以及物理化学性能符合制砖要求的石灰、粉煤灰、水泥、石膏、铝粉的原料搅拌混合，其投加顺序是：干化污泥-水-生石灰-粉煤灰-水泥-石膏-铝粉;质量百分比分别是：0.0%～8.0%干化污泥，5.0%～10.0%水泥，62.5%～67.5%粉煤灰，17.5%～23%生石灰，1.5%～2.5%石膏;铝粉为以上物料干重的0.1%;水料比为0.4～0.55;干化污泥细度≤0.63mm;搅拌速度为1400r/min，搅拌时间为3min或4min;
(3)发泡养护步骤，将第(1)步所得的混合物入模，入模温度控制在40℃左右，装料量控制在模具的三分之二高度处;将模放入恒温养护箱发泡养护，恒温养护箱养护条件为温度40℃或60℃，湿度95%左右，养护时间为4小时;
(4)蒸压养护步骤，将第(2)步发泡养护后所得的坯体放入蒸压釜，采用阶梯升降压养护方式，最高压力水平是1.0MPa或1.1Mpa，温度为179℃～183℃，阶梯升降压养护方式采取的步骤是：在升压过程中0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa各保持1h，达到设定压强后保持8h，降压时在0.4MPa静停0.5h;
(5)自然堆放步骤，将出釜的产品在室外堆放2天以上。
上述工艺条件中的优选方案是：步骤(1)中所述原料质量百分比分别是：89.68%污泥、10%生石灰、0.2%氯化铁溶液、0.12%高锰酸钾，均匀混合物好氧消化8小时，干燥机干化温度120℃～160℃，0.63mm筛分机;步骤(2)中所述原料质量百分比优选为：5%干化污泥，7.5水泥%，62.5%粉煤灰，23%生石灰，2%石膏;水料比为0.492;搅拌速度为1400r/min、搅拌时间为4min;步骤(3)中所述将模放入恒温养护箱发泡养护，恒温养护箱养护条件为温度40℃，湿度95%左右，养护时间为4小时。
在所述干化、蒸压养护步骤中，将干化、蒸压养护降压过程的气体分别经管道输送到颗粒活性炭或硅藻土溶液的处理器中，进行废气处理。
本发明对污泥的处置方法符合《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策》和污泥资源化的要求;本发明的城市污泥制加气混凝土砌块方法符合国家建筑材料制造中节土利废的政策。本发明的工艺可大量消化利用污泥，同时，能够提高砖的孔隙率，改善砖体热工性能，符合墙体材料生产要求，满足《蒸压轻质砖砌块》(GB11968-2006)各种性能和环保要求;本发明能够有效地消化大量的污泥，从而解决污水处理厂正常运行的后顾之忧。总之，本发明能使城市污泥达到无害化、资源化处置;该方法不使用粘土，利于保护耕地资源;可消除以污泥为载体的流行性疾病传播;节约制砖成本，符合国家对“生态建材”的需求，具有显著的经济、社会和环境效益
