申請日2015.11.09

　　公開(公告)日2016.03.30

　　IPC分類號C04B33/132

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種理化性能調(diào)理劑。針對現(xiàn)有技術(shù)中污泥理化性能與燒結(jié)磚基料存在差異，導(dǎo)致污泥燒結(jié)磚最終成品率低或者成品品質(zhì)不佳的缺陷，本發(fā)明提供了一種干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑及其應(yīng)用方法。本發(fā)明產(chǎn)品組分包括質(zhì)量百分比的砂或白炭黑90%～95%、鋁礬土粉4%～8%、燒堿0.5%～2%。產(chǎn)品通過改變磚坯料在燒結(jié)過程中化學(xué)組分反應(yīng)過程與產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)形態(tài)，減少甚至消除污泥組分在燒結(jié)過程中對產(chǎn)品磚品質(zhì)的不利影響，提高污泥燒結(jié)磚中的污泥摻加量。本發(fā)明還提供該理化性能調(diào)理劑在干化/半干化污泥燒結(jié)磚中的應(yīng)用。本發(fā)明能夠提高污泥建材化處置技術(shù)中污泥處置量，保證建材成品品質(zhì)。產(chǎn)品加工成本低，操作工藝流程短、實施成本低，便于推廣應(yīng)用。

　　權(quán)利要求書

　　1.干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑，其特征在于：組分包括質(zhì)量百分比的砂或白炭黑90%～95%、鋁礬土粉4%～8%、燒堿0.5%～2%。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)理劑，其特征在于：組分包括質(zhì)量百分比的砂或白炭黑94%、鋁礬土粉5%、燒堿1%。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑實現(xiàn)的干化/半干化污泥理化性能調(diào)理方法，其特征在于：是將干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑加入干化/半干化污泥，混勻。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑在干化/半干化污泥燒結(jié)磚中的應(yīng)用。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用方法，其特征在于：是將干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑加入干化/半干化污泥，混勻，得干化/半干化污泥調(diào)理混合物料作為磚坯料組分。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用方法，其特征在于：所述干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑加入量是干化/半干化污泥質(zhì)量的5%～15%。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用方法，其特征在于：所述干化/半干化污泥含水率不高于40%。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的應(yīng)用方法，其特征在于：將所述干化/半干化污泥調(diào)理混合物料與燒結(jié)磚基料混合、破碎、攪拌均勻后作為磚坯料，經(jīng)燒結(jié)磚后續(xù)生產(chǎn)工序得成品燒結(jié)磚;所述燒結(jié)磚料是煤矸石和/或頁巖和/或粘土。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用方法，其特征在于：所述干化/半干化污泥調(diào)理混合物料占磚坯料質(zhì)量的25%～40%。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用方法，其特征在于：所述干化/半干化污 泥理化性能調(diào)理劑加入量是干化/半干化污泥質(zhì)量的10%。

　　說明書

　　干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑、應(yīng)用方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種污泥調(diào)理劑，特別是涉及一種干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑及其使用方法，屬于環(huán)境化工、污泥處置技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　市政污泥是污水處理的產(chǎn)物，主要來源于污水處理工藝的初次沉淀池、二次沉淀池等工藝環(huán)節(jié)。隨著我國城鎮(zhèn)污水處理率的不斷提高，城鎮(zhèn)污水處理廠污泥產(chǎn)量也急劇增加。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國城鎮(zhèn)污水處理廠污泥只有小部分進行衛(wèi)生填埋、土地利用、焚燒和建材利用等，而大部分未進行規(guī)范化的處理處置。污泥含有病原體、重金屬和持久性有機物等有毒有害物質(zhì)，未經(jīng)有效處理處置，極易對地下水、土壤等造成二次污染，直接威脅環(huán)境安全和公眾健康，使污水處理設(shè)施的環(huán)境效益大大降低。因此市政污泥處理處置成為城市發(fā)展過程中急需解決的問題。

　　市政污泥包括處理與處置兩個階段。處理主要是指對污泥進行穩(wěn)定化、減量化和無害化處理的過程。處置是指對處理后污泥進行消納的過程，是污泥處理處置的終極目標(biāo)。污泥是一種粘土質(zhì)資源，污泥處置包括土地利用、焚燒、建材化利用、填埋等方式。污泥的建材化利用是市政污泥最終處置的理想方式之一，主要是指以污泥作為原料制造建筑材料，最終產(chǎn)物是可以用于工程的材料或制品。建材利用的主要方式有：污泥燒結(jié)制磚、污泥用于水泥熟料的燒制(即水泥窯協(xié)同處理處置)、污泥制陶粒等。

　　在污泥燒結(jié)制磚中干化/半干化污泥在磚坯中的摻入比一直是限制市政污泥持續(xù)穩(wěn)定高效建材化利用處置的重要因素。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了保證成品磚質(zhì)量，含水率40%的干化/半干化污泥的摻入比一般限定在5%～15%之間。如建筑部2008年《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置制磚用泥質(zhì)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T289-2008中，出于保證成品磚質(zhì)量的考慮，建議污泥混合比例不超過10%(污泥含水率不超過40%)。同濟大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院研發(fā)污泥預(yù)處理后按5%～10%與粘土混合(折算污泥含水率40%)燒制成磚技術(shù)，西安墻體材料研究設(shè)計院對城市污泥與頁巖混合燒結(jié)多孔磚進行了半工業(yè)性試驗、可行性及工藝研究，在其眾多污泥制磚研究中，污泥摻加量均在5%～15%之間(折算污泥含水率40%)。同時后兩者的數(shù)據(jù)還是僅在實驗室條件下實現(xiàn)，尚未見公開實際生產(chǎn)中試規(guī)模以上試驗報告。

　　現(xiàn)有的污泥燒結(jié)磚技術(shù)中，污泥摻加量較低的一個技術(shù)問題在于，污泥的理化性能，特別是與燒結(jié)磚相關(guān)的理化性能，與待摻混燒結(jié)磚基料(如煤矸石、頁巖等)存在差異，在燒結(jié)磚過程中兩類組分不能協(xié)同反應(yīng)，產(chǎn)生組分化合與物理形變的差異。這種差異的影響隨著污泥摻加量的增加而被放大，造成摻加了污泥的磚坯料與一般磚坯料相比，在燒磚過程中，隨著溫度升高磚坯料中的礦物質(zhì)間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)難控，結(jié)構(gòu)物質(zhì)體積密度降低、孔隙率增高、吸水率增高、抗壓強度降低，最終成品率低，或者成品品質(zhì)不能滿足國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。同時，受限于高污泥摻加量條件下的低成品率，污泥燒結(jié)磚處置方式始終無法克服市政污泥持續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)出量與污泥燒結(jié)磚需求量隨市場波動之間的矛盾，使市政污泥處置項目不能高效持續(xù)運轉(zhuǎn)，往往最終導(dǎo)致市政污泥燒結(jié)磚處置項目的失敗。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑及其應(yīng)用方法，通過理化調(diào)理改變污泥化學(xué)組分及燒結(jié)過程中的結(jié)構(gòu)物質(zhì)形變，使污泥建材化處置技術(shù)中能夠在污泥燒結(jié)磚成品率得以保證的前提下大幅提高污泥摻加量。

　　為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先提供一種干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑，其技術(shù)方案如下：

　　一種干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑，其特征在于：組分包括質(zhì)量百分比的砂或白炭黑90%～95%、鋁礬土粉4%～8%、燒堿0.5%～2%。

　　上述干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑在優(yōu)選條件下，組分包括質(zhì)量百分比的砂或白炭黑94%、鋁礬土粉5%、燒堿1%。

　　市政污泥的含水率通常在97%～99.8%，干化/半干化污泥是指經(jīng)處理后含水率一般約在30%～40%的市政污泥。但在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，干化/半干化污泥并非一個嚴(yán)格以含水率來區(qū)分的概念，其含水率可能略低30%或略高于40%，均不影響在污泥處理處置技術(shù)中將這類污泥視為干化/半干化污泥。

　　本發(fā)明干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑產(chǎn)品與干化/半干化市政污泥混合后，可以將污泥燒結(jié)磚原料的理化性能進行調(diào)整，使污泥主要理化性能表現(xiàn)為SiO2含量50%～70%，Al2O315%～20%，F(xiàn)eO33%～8%，CaO<10%，燒失量<15%，可塑性指數(shù)9～13，pH值呈堿性。這樣在燒結(jié)磚焙燒過程中，隨著溫度升高，磚坯料中的礦物質(zhì)逐漸發(fā)生分解、氧化物及堿性金屬失去原有結(jié)構(gòu)與SiO2、Al2O3結(jié)合，形成硅酸鹽礦物;與此同時，易熔物形成液相熔融體，包裹未熔顆粒并填充顆粒間空隙，使體積密度增大，孔隙減少，吸水率降低，抗壓強度提高。與干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑混合后的干化/半干化污泥在理化性能指標(biāo)方面滿足污泥建材化處置的標(biāo)準(zhǔn)，可以用于燒結(jié)磚、燒陶粒等后序建材化處置工藝要求。

　　基于干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑的作用原理與效果，本發(fā)明進一步提供上述干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑產(chǎn)品的應(yīng)用方法，其技術(shù)方案如下：

　　上述干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑實現(xiàn)的干化/半干化污泥理化性能調(diào)理方法，其特征在于：是將干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑加入干化/半干化污泥，混勻。

　　本發(fā)明還提供上述干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑在干化/半干化污泥燒結(jié)磚中的應(yīng)用。

　　進一步的技術(shù)方案是將干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑加入粉碎后的干化/半干化污泥，混勻，得干化/半干化污泥調(diào)理混合物料作為磚坯料組分。

　　上述應(yīng)用方法所得的混合物料進一步添加燒結(jié)磚基料后作為磚坯料，經(jīng)混合、破碎、攪拌均勻、陳化、燒結(jié)等燒結(jié)磚基本工序后得到成品燒結(jié)磚。燒結(jié)磚基料通常根據(jù)適地性原則采用煤矸石、頁巖、粘土等。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑與干化/半干化污泥混合后，能夠調(diào)節(jié)污泥理化性能，改變磚坯料在燒結(jié)過程中化學(xué)組分反應(yīng)過程與產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)形態(tài)，從而減少甚至消除污泥組分在燒結(jié)過程中對產(chǎn)品磚密度、孔隙、吸水率、抗壓強度的不利影響，提高污泥燒結(jié)磚中的污泥摻加量;在保證成品率98%且成品磚品質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)前提下，污泥摻加量最高可達40%，有效提高了污泥處置的效率。(2)本發(fā)明提供的干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑組分簡單，化學(xué)反應(yīng)少，有利于提高污泥的化學(xué)穩(wěn)定性。(3)本發(fā)明干化/半干化污泥理化性能調(diào)理劑組分簡單、常見、加工成本低，其使用方法操作工藝流程短、工藝標(biāo)準(zhǔn)易實現(xiàn)，實施成本低，便于推廣。(4)在污泥燒結(jié)磚中試中采用本發(fā)明理化調(diào)理劑對城市生活污泥進行調(diào)理后，污泥原料可以適用于現(xiàn)有普通原料燒結(jié)磚的完整生產(chǎn)工藝，使燒結(jié)磚企業(yè)無需對現(xiàn)有生產(chǎn)線升級改造即可處置市政污泥。且成品磚相比于傳統(tǒng)的頁巖、煤矸石、粘土磚具有重量輕、節(jié)料、節(jié)煤、環(huán)保的特點。(5)本發(fā)明大幅提高了污泥燒結(jié)磚工藝中污泥摻加比，解決了污泥持續(xù)產(chǎn)生與燒結(jié)磚需求波動間的矛盾，在燒結(jié)磚市場需求量減小時，通過本發(fā)明提高污泥摻加比，保證污泥燒結(jié)磚處置項目能夠持續(xù)穩(wěn)定運行。