申请日2007.08.30
公开(公告)日2009.03.04
IPC分类号C02F11/00; C04B7/24
摘要
本发明涉及一种污水厂沉淀污泥经过除铁、灭菌除臭、脱水干燥处理后直接应用于生产水泥的方法，包括以下步骤：(1)污泥的除铁;(2)污泥的灭菌除臭;(3)污泥的脱水干燥;(4)确定污泥的掺入量;(5)污泥进入窑系统煅烧;(6)煅烧所得熟料与石膏配合入水泥磨制成水泥。采用本发明的方法具有以下效果：(1)污泥的资源化利用，节省大量粘土矿物，节约宝贵的土地资源;(2)能够有效利用污泥本身丰富的热值，节省煤炭资源;(3)污泥的无害化处理，在大于1450℃的温度下，城市污泥中无论是有机物还是无机物都会被裂解和煅烧成无害化的物质。避免了低温处理时产生有毒废气和废渣的可能性;(4)能够使城市污泥中的重金属固溶到硅酸盐水泥熟料矿物中去，被化学键紧密地结合在水泥成分中，在通常条件下不会产生重金属污染现象;(5)掺烧污泥不仅没有增加熟料煅烧的难度和降低水泥强度，反而在一定程度上对水泥熟料煅烧具有一定的矿化促进作用。
权利要求书
1、一种污水厂污泥经过除臭干燥处理后用于生产水泥的方法，其特征在 于：包括以下步骤：
(1)污泥的除铁：利用磁性除去污泥中的金属铁;
(2)污泥的灭菌除臭：在污泥中加入一定量的灭菌除臭剂;
(3)污泥的脱水干燥处理：通过脱水干燥，使污泥水分小于20%;
(4)确定污泥的掺入量：根据污泥中重金属元素含量确定掺加量;
(5)入窑煅烧：污泥从窑尾烟室、分解炉、窑体中部、熟料冷却机中任 一部位投入熟料煅烧系统。
(6)煅烧所得熟料与适量石膏和混合材配合入水泥磨，制成水泥。
2、根据权利要求1所述的污水厂污泥经过除臭干燥处理后用于生产水泥 的方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的灭菌除臭剂为生石灰，其添加量 为污泥总重的1%～5%。
3、根据权利要求1所述的污水厂污泥经过除臭干燥处理后用于生产水泥 的方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的脱水干燥方法包括空气中自然干 燥、压滤脱水干燥、离心脱水干燥和真空脱水干燥技术。
4、根据权利要求1所述的污水厂污泥经过除臭干燥处理后用于生产水泥 的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中的污泥掺量根据污泥中重金属含量 确定。
5、根据权利要求1所述的污水厂污泥经过除臭干燥处理后用于生产水泥 的方法，其特征在于：所述的步骤(5)中的污泥是经过传送装置直接从分解 炉、窑尾烟室、窑体中部、熟料冷却机四个部位中的任何一个部位被送入回 转窑系统进行煅烧。
说明书
污水厂污泥资源化应用于水泥生产的方法
技术领域
本发明涉及一种利用污水厂污泥经过灭菌除臭和脱水干燥处理后做为原 料之一替代部分粘土而用于生产水泥的方法。
背景技术
污泥是指污水厂在污水处理过程中产生的沉淀物质，污泥散发的恶臭及 微生物对环境有着致命的杀伤力。目前，污泥的主要处理方法有填埋法、堆 肥法和焚烧法。填埋法和堆肥法有占地面积大、处理周期长、容易造成二次 污染的缺点。焚烧法对污泥的处理比较彻底，但也存在着缺点：(1)由于污泥 含水量较大，热值低，一般需要加入另外加入燃料，增加了不必要的开支; (2)污泥在焚烧的过程中会产生二恶英类剧毒物质，其净化系统投资较大，运 行成本高。
根据分析，污水厂污泥在去除其烧失量后主要成分接近于用于生产水泥 的粘土质原料，因此从成分上看污泥可以作为原料用于生产水泥。水泥窑具 有处置污泥数量大、投资少、炉内气体温度高、物料在窑内停滞时间长、自 净化程度高、二次污染少、处理彻底的优点。在熟料的煅烧过程中，不含有 残渣产生，煅烧后重金属元素被固定在熟料矿物的晶格内。污泥经水泥窑处 理烧结后，水泥经水化硬化成为水泥石，再进行浸出毒性鉴别，浸出液中重 金属含量极小。水泥的最终产品是混凝土，混凝土组分中的重金属是被固定 的，因而是不能移动的，污泥中的重金属经水泥进入混凝土存在于水化水泥 —硬化水泥浆体或混凝土的空隙水中。因为硬化水泥浆体有极大的束缚重金 属的能力，所以重金属极少能从混凝土中释出。此外由于混凝土致密的孔结 构对扩散有很大的阻力，有力地阻止了溶解在硬化水泥浆体空隙中重金属的 释放。因此，混凝土组分中的重金属不会影响环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水厂污泥经过干燥处理后用于生产水泥的 方法，以达到变废为宝，减少污染，降低成本的效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案在于采用了一种污水厂污泥经过 处理后用于生产水泥的方法，包括以下步骤：
(1)污泥的除铁：利用磁性除去污泥中的金属铁;
(2)污泥的灭菌除臭：在污泥中加入一定量的灭菌除臭剂;
(3)污泥的脱水干燥处理：通过脱水干燥，使污泥水分小于20%;
(4)确定污泥的掺入量;
(5)入窑煅烧;
(6)煅烧所得熟料与石膏配合入水泥磨，制成水泥。
所述的步骤(2)中的灭菌除臭剂为生石灰，其添加量为污泥重量的1～5%。
所述的步骤(3)中的干燥设备包括露天堆场自然干燥、压滤脱水、离心 脱水和真空脱水。
所述的步骤(4)中污泥的掺入量根据污泥重金属含量确定。
所述的步骤(5)中的污泥是经过传送装置直接从分解炉、窑尾烟室、窑 体中部、熟料冷却机四个部位中的任一个部位被送入回转窑系统进行煅烧。
本发明是将污水厂产生的污泥经过灭菌除臭和脱水干燥处理之后，直接 投入回转窑中煅烧为水泥熟料。利用污水厂污泥干燥后代替粘土原料投入回 转窑中，在高于1450℃的高温下煅烧得到硅酸盐水泥熟料，再掺加石膏和混 合材粉磨得到水泥，并确保其质量。
采用本发明的方法具有以下效果：(1)资源化利用城市污泥，节省大量 粘土矿物，节约宝贵的土地资源;(2)无害化处理城市污泥，在大于1450℃ 的温度下，城市污泥中无论是有机物还是无机物都会被煅烧成无害化的化合 物。避免了低温处理时产生有毒废气和废渣的可能性;(3)能够使城市污泥 中的重金属固溶到硅酸盐水泥熟料矿物中去，被化学键紧密地结合在水泥成 分中，在通常条件条件下不会产生重金属泄露浸出现象;(4)掺烧污泥不仅 没有增加熟料煅烧的难度和降低水泥强度，反而在一定程度上具有促进作用， 另外对生料的易烧性也有一定的改善。
水泥厂煅烧熟料的回转窑的窑头的气体温度可以达到1800℃以上，物料 温度可达1450℃以上，在如此高的温度下，将处理过的污泥投入回转窑中， 其中有害成分将全部被裂解成无害的物质。回转窑窑尾有严格的收尘设施， 可有效清除有害气体。同时，水泥煅烧系统为负压操作，避免了有害气体在 生产环境中泄露。水泥窑系统中的碱性物质可以和污泥产生的酸性物质相化 合成为稳定的盐类，便于废气的净化处理，而且可以和水泥工艺过程一起进 行。废料中的绝大部分重金属和废渣也可以通过煅烧被固定在熟料中，不会 对环境造成污染。
采用本发明的方法对于一个中小型城市来说，每年可节约土地30亩左右、 煤炭6000吨左右、专门的污泥处理费用100万元左右、粘土采掘运输费用30 万元左右。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下：
(1)污泥的除铁：利用磁性除去污泥中的金属铁。
(2)污泥的灭菌除臭：利用生石灰作为灭菌除臭剂，以1%～5%的比例 加入污泥中。
(3)污泥的脱水干燥处理：利用空气中自然干燥、压滤脱水干燥、离心 脱水干燥、真空脱水干燥技术，对污泥进行脱水干燥处理，使污泥水分小于 20%。
(4)确定污泥掺入量：当污泥中重金属含量符合下表中标准时，确定污 泥的掺入量上限为20%;当污泥中重金属含量超出下表中限量标准时，确定 污泥的掺入量上限为10%(以上所述污泥掺量均以干燥后污泥为准)。
Cd Cu Pb Zn Cr Ni Hg As 重金属含量 <5 <250 <300 <500 <600 <100 <5 <75
(5)入窑煅烧
由于掺量较小且污泥中仍会残留一定量的水分，不采用和原料混合的方 式，污泥经过输送皮带、螺旋绞刀、管道传送装置直接从分解炉、窑尾烟室、 窑体中部、熟料冷却机四个部位中的任一个部位被送入窑系统煅烧形成熟料。 此种加料方式简单易行，处理有害挥发成分快速彻底。
(6)水泥性能测试
煅烧所得的熟料与石膏配合入水泥磨，制成水泥，并对其物理性能进行 测试，测试结果如下表：
水泥性能试验结果
由试验数据可以看出，本发明用污水厂污泥代替部分粘土配料煅烧硅酸 盐水泥，对水泥产品的质量不会产生影响。
最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案， 尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当 理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和 范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
