申請日2013.12.09

　　公開(公告)日2014.04.02

　　IPC分類號C04B33/132

　　摘要

　　一種利用調(diào)理脫水后污泥燒制陶粒的方法，屬于環(huán)保領域中固體廢物處理技術領域，以含水率為99.8%的污水污泥為原料，將活性白土、廢石膏、園林廢棄物、三氯化鐵和硫酸鋁用作調(diào)理配料，以一定的比例按順序與原料混合均勻，將混合料離心脫水、干燥后直接送入造粒機成型，在特定的溫度下預熱焙燒，冷卻后進行篩分，得到不同粒徑的陶粒產(chǎn)品。本發(fā)明無需對原污泥進行干化、焚燒或研磨處理，大大縮短了生產(chǎn)周期，在燒制過程可以充分利用污泥和園林廢棄物自身的熱值，減少能耗，節(jié)約資源。該方法制造的陶粒具有輕質(zhì)、吸聲、保溫隔熱效果好等性能。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種利用調(diào)理脫水后污泥燒制陶粒的方法，其特征在于包括以 下步驟：

　　(1)原料配比：以干污泥的重量為基準的污水污泥、活性白土、廢 石膏、植物性園林廢棄物、三氯化鐵和硫酸鋁的質(zhì)量百分比為 (30%～50%)：(20%～40%)：(10%～20%)：(2%～5%)：(3%～7%)： (1%～3%);

　　(2)混勻過程：將污水污泥的含水率調(diào)節(jié)至99.6‐99.8%泵入到攪拌 機中，按照步驟(1)中所述的原料配比，先加入三氯化鐵和硫酸鋁， 混勻至少30min后，再分別投入活性白土、廢石膏和植物性園林廢棄 物粉末，攪拌均勻制成混合料;

　　(3)壓濾成型過程：將步驟(2)中所述的混和料送到轉(zhuǎn)筒離心機中 脫水，將脫水后含水率為65～70%的泥餅晾曬24～36h，待其含水率為 55～60%時送到造粒機中，制成粒徑8～10mm的生料球;

　　(4)干燥與焙燒過程：將步驟(3)所述的生料球在105℃下烘干1～2h， 干燥的目的為了去除料球中的部分水分，防止焙燒過程中裂球;然后 將生料球送入馬弗爐中預熱和燒結(jié)，預熱是為進一步調(diào)整生料球的化 學組成，主要是降低燒脹前料球中碳的含量，以達到最佳的燒脹結(jié)果， 設定升溫速率為10～15℃/min，在250～350℃下預熱20～30min，之后 以相同的升溫速率升至600℃，在600℃下保持15～20min，調(diào)整升溫 速率以30～50℃/min快速升溫至900～1000℃恒溫焙燒10～15min;

　　(5)出料冷卻過程：將燒好的陶粒隨爐冷卻到550℃后取出冷卻至 室溫;

　　(6)篩分：將步驟(5)所得的的陶粒進行篩分，得到不同粒徑的產(chǎn) 品。

　　2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述的園林廢棄物是指 綠化植物自然或養(yǎng)護過程中所產(chǎn)生的喬灌木修剪物或間伐物、 草坪修剪物、落葉、枝條、花園和花壇內(nèi)廢棄草花以及雜草， 將其干燥后粉碎過100目篩。

　　3.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，廢石膏是用磷酸鹽礦石 和硫酸制造磷酸產(chǎn)生的廢渣為磷石膏，主要成分是硫酸鈣，含 量在80%以上，其他成分包括硅、鋁、鐵、鎂、鈉、鉀、磷、 硫、鈦、錳、鈰、碳、氟元素的氧化物。

　　4.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，硫酸鋁為工業(yè)硫酸鋁， 研磨粉碎后過100目篩。

　　說明書

　　一種利用調(diào)理脫水后污泥燒制陶粒的方法

　　技術領域

　　本發(fā)明屬于環(huán)保領域中固體廢物處理技術領域，具體涉及的是一 種城市生活污泥的處理處置方法。

　　背景技術

　　城市污水處理廠污泥是污水處理的伴生產(chǎn)物，組成極其復雜，體 積大、易腐敗、有惡臭。污泥所具有的高含水量及疏松顆粒結(jié)構(gòu)等物 理性質(zhì)和多變、極不穩(wěn)定的化學特性，不僅使其處理過程耗資巨大， 而且使其高效處理仍存在一定的技術難度。因此，污泥處理處置問題 已經(jīng)成為城市污水廠的沉重負擔，甚至成為某些污水廠正常運營的巨 大障礙。我國2009年實施的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染 防治技術政策(試行)》特別強調(diào)“污泥處理設施必須與污水處理設施 同時投入運行”，因此如何合理地處理、處置污泥，已成為城市污水 廠和相關部門必需引起重視的問題。由于城市污水污泥的主要成分與 粘土類的原材料比較接近，以其為主料制作陶粒能夠?qū)崿F(xiàn)城鎮(zhèn)固體廢 棄物的減量化、無害化和資源化，已經(jīng)漸漸成為近年來污泥處理處置 領域的研究熱點和發(fā)展方向。

　　污泥燒制陶粒之前必須先進行脫水預處理，降低污泥的含水率。 目前主要是通過有效的污泥調(diào)理，提高污泥的脫水性能，實現(xiàn)污泥高 干度脫水。就目前污泥處理方法來看，最為有效的方法是通過投加化 學藥劑來改善污泥的脫水性能，使污泥顆粒絮凝，結(jié)構(gòu)增強，以利于 機械脫水，但是污水處理廠產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)脫水處理后含水率仍較 高，基本維持在80%左右，難以滿足污泥資源化利用的要求。經(jīng)研究 發(fā)現(xiàn)添加物理調(diào)理劑，如粉煤灰、石膏、鋸末、麥麩等，作為污泥絮 體結(jié)構(gòu)的“骨架”，被認為可以有效提高污泥的透水性，降低濾餅含 水率。因此兩種藥劑聯(lián)合調(diào)理污泥是目前污泥調(diào)理脫水研究的方向和 主流。同時，有些物理調(diào)理劑中含有大量的SiO2、Al2O3、MgO、CaO, Na2O和K2O等成分。其中SiO2、Al2O3為陶粒形成強度和結(jié)構(gòu)的主要 結(jié)構(gòu)基礎,而適量的MgO、CaO、Na2O和K2O等堿性金屬氧化物作為 助熔劑可降低燒制溫度，擴大燒制的溫度范圍，并能防止坯料在燒制 中粘結(jié)，增加膨脹氣體的產(chǎn)生,有利于料球的膨脹。將調(diào)理脫水后的 濾餅直接制成生料球，可以大幅度的減少原料混勻前烘干、研磨過程 所消耗的能源，降低成本，縮短生產(chǎn)周期，更能有效地利用污泥中的 可燃性物質(zhì)在燒制過程產(chǎn)生的熱量，使其真正實現(xiàn)資源化。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術中的不足，提供了一種有效的處理、處置 城市污水污泥的方法，并建立了一套污泥資源化利用的流水線，用于 制備一種輕質(zhì)，力學性能好、生產(chǎn)成本低的污泥陶粒。

　　本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的，具體包括以下步驟：

　　(1)原料配比：以干污泥的重量為基準的污水污泥、活性白土、廢 石膏、植物性園林廢棄物、三氯化鐵和硫酸鋁的質(zhì)量百分比為 (30%～50%)：(20%～40%)：(10%～20%)：(2%～5%)：(3%～7%)： (1%～3%);

　　(2)混勻過程：將污水污泥的含水率調(diào)節(jié)至99.6‐99.8%泵入到攪拌 機中，按照步驟(1)中所述的原料配比，先加入三氯化鐵和硫酸鋁， 混勻至少30min后，再分別投入活性白土、廢石膏和園林廢棄物粉末， 攪拌均勻制成混合料;

　　(3)壓濾成型過程：將步驟(2)中所述的混和料送到轉(zhuǎn)筒離心機中 脫水，將脫水后含水率為65～70%的泥餅晾曬24～36h，待其含水率為 55～60%時送到造粒機中，制成粒徑8～10mm的生料球;

　　(4)干燥與焙燒過程：將步驟(3)所述的生料球在105℃下烘干1～2h， 干燥的目的為了去除料球中的部分水分，防止焙燒過程中裂球;然后 將生料球送入馬弗爐中預熱和燒結(jié)，預熱是為進一步調(diào)整生料球的化 學組成，主要是降低燒脹前料球中碳的含量，以達到最佳的燒脹結(jié)果， 設定升溫速率為10～15℃/min，在250～350℃下預熱20～30min，之后 以相同的升溫速率升至600℃，在600℃下保持15～20min，調(diào)整升溫 速率以30～50℃/min快速升溫至900～1000℃恒溫焙燒10～15min;

　　(5)出料冷卻過程：將燒好的陶粒隨爐冷卻到550℃后取出冷卻至 室溫;

　　(6)篩分：將步驟(5)所得的的陶粒進行篩分，得到不同粒徑的產(chǎn) 品。

　　所述的園林廢棄物是指綠化植物自然或養(yǎng)護過程中所產(chǎn)生的喬灌 木修剪物(間伐物)、草坪修剪物、落葉、枝條、花園和花壇內(nèi)廢棄 草花以及雜草等植物性材料。將其干燥后粉碎過100目篩。

　　廢石膏是用磷酸鹽礦石和硫酸制造磷酸產(chǎn)生的廢渣為磷石膏。主 要成分是硫酸鈣，質(zhì)量含量在80%以上，其他成分為硅、鋁、鐵、鎂、 鈉、鉀、磷、硫、鈦、錳、鈰、碳、氟等元素的氧化物。

　　硫酸鋁為工業(yè)硫酸鋁，研磨粉碎后過100目篩。

　　污水污泥含水率為99.6-99.8%，呈流體狀。

　　本發(fā)明以含水率為99.8%的污水污泥為原料，將活性白土、廢石 膏、園林廢棄物、三氯化鐵和硫酸鋁用作調(diào)理配料，以一定的比例按 順序與原料混合均勻，將混合料離心脫水、干燥后直接送入造粒機成 型，在特定的溫度下預熱焙燒，冷卻后進行篩分，得到不同粒徑的陶 粒產(chǎn)品。與傳統(tǒng)污泥燒制陶粒的方法相比較，本發(fā)明無需對原污泥進 行干化、焚燒或研磨處理，大大縮短了生產(chǎn)周期，在燒制過程可以充 分利用污泥和園林廢棄物自身的熱值，減少能耗，節(jié)約資源。該方法 制造的陶粒具有輕質(zhì)、吸聲、保溫隔熱效果好等性能。在建筑、環(huán)保、 石油、農(nóng)業(yè)等部門都具有廣泛的用途，例如用于混凝土優(yōu)質(zhì)骨料，綠 色過濾材料等，且工藝簡單，成本低廉，適合工業(yè)生產(chǎn)。

　　本發(fā)明所述的污水污泥是直接從污水處理廠二沉池中排出的，含 水率較高，因此易于與調(diào)理配料混勻脫水，濾料進行簡單的晾曬就可 以制粒焙燒，不需要烘干研磨以及濕化處理，工藝簡單，成本低廉。 有利于“三廢”的治理。