專利名稱：一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用城市污泥和糖濾泥作為成孔劑制備可控尺度透水材料的方法，涉及污水處理領(lǐng)域，屬于資源環(huán)境領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
據(jù)國(guó)家環(huán)保部門統(tǒng)計(jì)，到2010年，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理率將達(dá)到60%，目前污泥的二次污染已經(jīng)成為亟待解決的環(huán)境問題。因此，城市污泥的資源化利用在我國(guó)具有很大的發(fā)展空間。本發(fā)明采用的糖濾泥是碳酸鹽甜菜制糖時(shí)所生產(chǎn)的廢棄物一糖濾泥。在制糖過程中，糖產(chǎn)量與濾泥(含水量65%)的產(chǎn)量比例約為10 3，其中糖濾泥的主要成分是CaCO3, 其含量達(dá)到80%以上，因此，應(yīng)當(dāng)合理利用好糖濾泥，將其變廢為寶。目前市場(chǎng)上的透水材料種類很多，最常用的是混凝土透水材料、高分子透水材料等，但是這幾種透水材料的制備成本較高，不少研究者在制備環(huán)保型透水材料方面進(jìn)行了大量的研究，有文獻(xiàn)報(bào)道用粉煤灰、廢陶瓷、廢玻璃等固體廢棄物，可以制備出透水性能好、 強(qiáng)度高的環(huán)保型透水材料。因此，利用糖濾泥與城市污泥作為復(fù)合成孔劑制備透水材料，不僅可以有效利用廢棄物，還具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以城市污泥和糖濾泥分別作低溫成孔劑和高溫成孔劑， 工業(yè)廢渣粉煤灰為原料，水曲柳粘土為粘結(jié)劑，廢陶瓷為骨料，玻璃粉為助熔劑來制備透水材料的方法，該法生產(chǎn)成本低，節(jié)約能源，在利用廢棄物的同時(shí)，又創(chuàng)造了更大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。本發(fā)明所涉及的技術(shù)方案一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法，包含備料，制坯和燒結(jié)的步驟，透水材料的配方由糖濾泥、城市污泥、粉煤灰、水曲柳粘土、廢陶瓷、玻璃粉組成，各組分質(zhì)量百分比如下糖濾泥和城市污泥18 22%、粉煤灰17 23%、水曲柳粘土 32 38%、廢陶瓷15 25%、玻璃粉4 6%。城市污泥和糖濾泥分別作燒結(jié)過程中的低溫成孔劑和高溫成孔劑，其中，糖濾泥和城市污泥質(zhì)量比為2. 5 3. 5 1。本制備方法包含以下工藝步驟a.備料將城市污泥、糖濾泥脫水處理后，進(jìn)行晾曬、干燥，使其相對(duì)含水率 ^ 13% ；將糖濾泥、水曲柳粘土利用球磨機(jī)磨細(xì)后過100目篩，取其篩下料；城市污泥破碎處理后粒度控制為20 40目，將粉煤灰破碎后取160目篩下料，廢陶瓷破碎處理后過20 目篩；廢玻璃破碎研磨后的玻璃粉過160目篩；b.制坯按透水材料配方的質(zhì)量百分比糖濾泥和城市污泥18 22%、粉煤灰 17 23%、水曲柳粘土 32 38%、廢陶瓷15 25%、玻璃粉4 6%稱取備好的各種原料混合形成配合料加水，其中加水量為配合料絕干質(zhì)量的10 13%，混合后進(jìn)行攪拌3h， 待攪拌均勻后，對(duì)其進(jìn)行造粒，陳腐Mh ；陳腐后對(duì)配合料進(jìn)行成型，成型壓力15MPa ；隨后， 放入干燥箱進(jìn)行干燥，干燥溫度100°C 105°C，干燥時(shí)間乩，得干坯；c.燒結(jié)對(duì)干坯進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度1100°C，燒結(jié)時(shí)間0. ，燒結(jié)后隨爐冷卻即得透水材料。所述的糖濾泥為碳酸鹽法甜菜制糖所產(chǎn)生的濾泥；所述的城市污泥為城市污水處理廠進(jìn)行污水處理所產(chǎn)生的污泥；所述廢陶瓷可以為建筑陶瓷燒成過程的廢料、瓷質(zhì)拋光磚廢料、廢電瓷；廢玻璃為平板玻璃、酒瓶。利用上述方法制備的透水材料，其抗折強(qiáng)度為14.33ΜΙ^ 16J8MPa，吸水率為21. 38 % 24. 50 %，孔隙率為33. 20 % 34. 81 %，孔徑為5 30 μ m，透水系數(shù)為 0.6 X ΙΟ"2 1. 2 X 10-2cm/s,該透水材料具有強(qiáng)度高、透水性好等特點(diǎn)。本發(fā)明所述的城市污泥和糖濾泥分別作燒結(jié)過程中的低溫成孔劑和高溫成孔劑。 城市污泥中含有大量的有機(jī)成分，在低溫下就可分解，產(chǎn)生氣孔，可作為低溫成孔劑；而糖濾泥中主要成分為CaCO3，分解溫度在800°C以上，可作為高溫成孔劑。共同使用城市污泥和糖濾泥是為了能夠產(chǎn)生相互貫通的氣孔結(jié)構(gòu)，防止高溫?zé)Y(jié)時(shí)氣孔封閉。這樣相互貫通的孔隙網(wǎng)絡(luò)具有很好的透水效果。


本發(fā)明附圖2幅，圖1是實(shí)施例1所制備的一種透水材料放大50倍下的SEM斷面圖；圖2是實(shí)施例1所制備的一種透水材料放大1000倍下的SEM斷面圖。
具體實(shí)施例方式下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。實(shí)施例1a.備料將城市污泥、糖濾泥脫水處理后和進(jìn)行晾曬、干燥，使其相對(duì)含水率 ^ 13% ；將粉煤灰破碎后取160目篩下料，將糖濾泥、水曲柳粘土利用球磨機(jī)磨細(xì)后過100 目篩，取其篩下料；城市污泥破碎處理后粒度控制為20 40目，廢陶瓷破碎處理后過20目篩；廢玻璃破碎研磨后的玻璃粉過160目篩；b.制坯按透水材料配方的質(zhì)量百分比糖濾泥為14%，城市污泥為4%，粉煤灰為20%，粘土為35%，廢陶瓷為23%，玻璃粉為4%稱取備好的各種原料混合形成配合料加水，其中加水量為配合料絕干質(zhì)量的10%，混合后進(jìn)行攪拌池，待攪拌均勻后，對(duì)其進(jìn)行造粒，陳腐Mh ；陳腐后對(duì)配合料進(jìn)行成型，成型壓力15MPa ；隨后，放入干燥箱進(jìn)行干燥，干燥溫度100°C，干燥時(shí)間乩，得干坯；c.燒結(jié)對(duì)干坯進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度1100°C，燒結(jié)時(shí)間0.證，燒結(jié)后隨爐冷卻即得透水材料。圖1和圖2為實(shí)施例1所制備的透水材料在放大50和1000倍下的SEM斷面圖， 由圖可看出，該透水材料的氣孔分布比較均勻，且氣孔連通在一起，形成的三維交錯(cuò)的氣孔連通網(wǎng)絡(luò)遍布整個(gè)樣品。其交聯(lián)度較大，截面粗糙，制品孔隙率較高。樣品燒成后的孔隙， 主要是由于燒成過程中城市污泥中的有機(jī)物分解，產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體形成孔隙，并且糖濾泥中CaCO3的分解也是形成孔隙的原因。相互貫通的孔隙網(wǎng)絡(luò)保證了透水材料具有良好的透水效果。根據(jù)日本混凝土工學(xué)協(xié)會(huì)推薦的大孔混凝土透水性試驗(yàn)方法，參考了 JIS A 1218 規(guī)定的土壤透水性試驗(yàn)方法對(duì)其進(jìn)行透水系數(shù)的測(cè)定，并參考中華人民共和國(guó)石棉水泥制品吸水率、容重及孔隙率測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)(GB 7019-86)以及中華人民共和國(guó)建材透水磚行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JC/T 945-2005)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表1。實(shí)施例2制坯步驟中按透水材料配方的質(zhì)量百分比糖濾泥為15%，城市污泥為5%，粉煤灰為20 %，粘土為38 %，廢陶瓷為17 %，玻璃粉為5 %稱取備好的各種原料混合形成配合料加水，其中加水量為配合料絕干質(zhì)量的11%，其余的工藝步驟與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3制坯步驟中按透水材料配方的質(zhì)量百分比糖濾泥為15%，城市污泥為6%，粉煤灰為23%，粘土為36%，廢陶瓷為15%，玻璃粉為5%稱取備好的各種原料混合形成配合料加水，其中加水量為配合料絕干質(zhì)量的12%，混合后進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間池，對(duì)其進(jìn)行造粒，陳腐Mh ；陳腐后對(duì)混合料進(jìn)行成型，成型壓力15MPa ；隨后，放入干燥箱進(jìn)行干燥，干燥溫度105°C，干燥時(shí)間乩，得干坯。其余的工藝步驟與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4制坯步驟中按透水材料配方的質(zhì)量百分比糖濾泥為14%，城市污泥為4%，粉煤灰為23 %，粘土為38 %，廢陶瓷為15 %，玻璃粉為6 %稱取備好的各種原料混合形成配合料加水。其余的工藝步驟與實(shí)施例3相同。表1為各個(gè)實(shí)施例所得的性能
權(quán)利要求
1.一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法，包含備料，制坯和燒結(jié)的步驟，其特征在于原料由糖濾泥、城市污泥、粉煤灰、水曲柳粘土、廢陶瓷、玻璃粉組成，各組分質(zhì)量百分比如下糖濾泥和城市污泥18~22%粉煤灰17~23%水曲柳粘土32~38%。廢陶瓷15~25%玻璃粉4~6%
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法，其特征在于所述的糖濾泥和城市污泥的質(zhì)量比為2. 5 3. 5 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法，其特征在于所述的糖濾泥的粒度小于100目。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法，其特征在于所述的城市污泥的粒度為20 40目。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法，其特征在于所述的粉煤灰的粒度小于160目；所述的玻璃粉粒度小于160目。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法，其特征在于所述的廢陶瓷的粒度小于20目。
7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法，其特征在于所述的水曲柳粘土的粒度小于100目。
8.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法，其特征在于所述的糖濾泥為碳酸法甜菜制糖所產(chǎn)生的糖濾泥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法，其特征在于其工藝方法包含以下步驟a.備料將城市污泥、糖濾泥脫水處理后，進(jìn)行晾曬、干燥，使其相對(duì)含水率<13% ；將糖濾泥、水曲柳粘土利用球磨機(jī)磨細(xì)后過100目篩，取其篩下料；城市污泥破碎處理后粒度控制為20 40目，將粉煤灰破碎后取160目篩下料，廢陶瓷破碎處理后過20目篩；廢玻璃破碎研磨后的玻璃粉過160目篩；b.制坯按透水材料配方的質(zhì)量百分比稱取備好的各種原料混合形成配合料加水，其中加水量為配合料絕干質(zhì)量的10 13%，混合后進(jìn)行攪拌池，待攪拌均勻后，對(duì)其進(jìn)行造粒，陳腐24h ；陳腐后對(duì)配合料進(jìn)行成型，成型壓力15MPa ；隨后，放入干燥箱進(jìn)行干燥，干燥溫度100°C 105°C，干燥時(shí)間6h，得干坯；c.燒結(jié)對(duì)干坯進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度1100°C，燒結(jié)時(shí)間0.證，燒結(jié)后隨爐冷卻即得透水材料。
10.一種透水材料，其特征在于所述的透水材料采用如權(quán)利要求1所述的一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法制成。
全文摘要
一種利用城市污泥和糖濾泥制備透水材料的方法，以城市污泥和糖濾泥分別作低溫成孔劑和高溫成孔劑，工業(yè)廢渣粉煤灰為原料，水曲柳粘土為粘結(jié)劑，廢陶瓷為骨料，玻璃粉為助熔劑來制備透水材料的方法，其工藝流程為將原料進(jìn)行干燥，破碎，篩分后按照配方要求稱量，加入適當(dāng)?shù)乃旌吓淞?、攪拌、造粒、陳腐、成型、干燥、燒結(jié)成產(chǎn)品。本發(fā)明生產(chǎn)的透水材料具有很好的透水性能，可廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)和分離工程方面，如可用于建設(shè)城市路面的排澇系統(tǒng)和達(dá)到美化城市，降低城市“熱島效應(yīng)”的作用。
文檔編號(hào)C04B33/132GK102515705SQ201110441890
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者焦宏濤, 荊揚(yáng)揚(yáng), 高文元 申請(qǐng)人:大連工業(yè)大學(xué)