專利名稱：一種利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶粒的制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今，由于污水處理量的日益增多，在污水處理過程中產(chǎn)生的污泥量也相應(yīng)的迅速增長，其數(shù)量約占處理水量的0. 39TO. 5%左右(以含水率97%計)，而其污泥的處理費用已占到污水處理廠處理費用的很大比例。目前大部分河流受到不同程度的污染，造成河道底泥中富集了大量的污染物質(zhì)，特別是重金屬，給疏浚后的底泥處置帶來了一定的困難。因此如何處置這些容易造成環(huán)境污染污水污泥與河道底泥是目前面臨的一個難題。當(dāng)前，利用污水污泥或河道底泥進(jìn)行材料化，如制作混凝土填料、制磚、制陶粒等在國內(nèi)外已經(jīng)得到了一些研究。但是目前存在不足就是幾乎所用研究的污泥制陶?；旧?都是把污泥或者河道底泥作為其中一種原料添加劑，污泥本身使用率不是很高；并且即使有燒結(jié)出來的陶粒也存在密度偏高，吸水率大，鹽酸可溶率高等問題，這不僅約束了陶粒制品的應(yīng)用，而且也嚴(yán)重地限制了陶粒生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決目前污泥處理與處置過程中的難題，利用污水污泥與河道底泥自身的特性，針對現(xiàn)階段污泥處理方法的弊端，開辟了一種新的污泥資源化的途徑——將污水污泥與河道底泥用來制作輕質(zhì)陶粒，從而實現(xiàn)污染廢棄物的二次利用，達(dá)到變廢為寶的目的。利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方法按以下步驟進(jìn)行一、將污水污泥、河道底泥進(jìn)行自然干燥，使其含水率309^40% ;二、將干燥后的污水污泥、河道底泥分別破碎并使之破碎顆粒< 100 Pm，然后分別保存污水污泥顆粒、河道底泥顆粒；三、將處理后的污水污泥顆粒、河道底泥顆粒按質(zhì)量百分比(40%:60%廣(60%:40%)進(jìn)行混合，得干混料；四、將添加劑、水加入干混料中，攪拌，然后在顆粒機(jī)上擠壓成型，得粒徑為6 10mm的陶粒胚體，自然曬干；五、將自然曬干的陶粒胚體放入馬弗爐中，以升溫速率為6 15°C /min升溫至15(T250°C保溫5 15 min，然后升溫至55(T650°C保溫5 15 min，再升溫至75(T850°C保溫5 15 min，最后升溫至溫度1050 1150°C，保溫2(T30min，得輕質(zhì)陶粒，即完成污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備；其中步驟四中添加劑為水玻璃，水玻璃的加入量為干混料總質(zhì)量的59^15%，每IOg干混料添加7、mL的水。本發(fā)明以城市污水污泥、河道底泥為原料加以利用，對于污水污泥和河道底泥提出了一種新思路；另外二者均為廢棄物，大大降低了生產(chǎn)陶粒的成本，同時減輕了污水污泥和河道底泥等固廢堆放對周邊環(huán)境造成的污染，實現(xiàn)了資源的再利用，遵從國家關(guān)于構(gòu)建兩型社會的倡導(dǎo)，具有顯著的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明污水污泥中的無機(jī)成分主要組分為SiO2,Al2O3,Fe2O3等，同時污水污泥中還含有大量的有機(jī)成分，在高溫制備過程中有機(jī)質(zhì)可以生成小分子氣體物質(zhì)如02、C02、CO等，這樣有利于形成多孔輕質(zhì)陶粒。河道底泥中泥沙含量高，富含構(gòu)成陶粒的主要成分的SiO2,Al2O3, Fe2O3, CaO和MgO等無機(jī)成分，這有利于形成吸水率小的和鹽酸可溶率低的陶粒。本發(fā)明制備所得污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒，可用于水處理工程；本發(fā)明克服了制備陶粒成本高、燒結(jié)陶粒密度大、吸水率大，鹽酸可溶率高，及原料利用率低的問題。本發(fā)明制備所得污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒，輕質(zhì)陶粒的松散容重為550 800 kg/m3,表觀密度為1550 1800 kg/m3,吸水率為3% 6. 5%，鹽酸可溶率為
0.39TO. 7%，低于國標(biāo)(CJ/T 299—2008)中規(guī)定的水處理濾料的鹽酸可溶率小于2%的規(guī)定；比表面積為I. 2 X IO4 3. 5 X IO4 cm2/g，陶粒分布孔徑為15 30 u m。輕質(zhì)陶粒密度適中且均勻，有較好的致密性，作為污水處理濾料在反沖洗容易進(jìn)行，有助于減少沖洗濾池時的水頭損失，能耗低，反沖洗中不跑料。能夠克服反沖洗難于控制和跑料的缺陷。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方 法按以下步驟進(jìn)行一、將污水污泥、河道底泥進(jìn)行自然干燥，使其含水率309^40%;二、將干燥后的污水污泥、河道底泥分別破碎并使之破碎顆粒< 100 Pm，然后分別保存污水污泥顆粒、河道底泥顆粒；三、將處理后的污水污泥顆粒、河道底泥顆粒按質(zhì)量百分比(40%: 60%) (60%: 40%)進(jìn)行混合，得干混料；四、將添加劑、水加入干混料中，攪拌，然后在顆粒機(jī)上擠壓成型，得粒徑為flOmm的陶粒胚體，自然曬干；五、將自然曬干的陶粒胚體放入馬弗爐中，以升溫速率為6 15°C /min升溫至15(T250°C保溫5 15 min,然后升溫至55(T650°C保溫5 15 min，再升溫至75(T850°C保溫5 15 min，最后升溫至溫度105(T1150°C，保溫2(T30min，得輕質(zhì)陶粒，即完成污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備；其中步驟四中添加劑為水玻璃，水玻璃的加入量為干混料總質(zhì)量的59Tl5%，每10 g干混料添加I、HlL的水。本實施方式步驟二中將干燥后的污水污泥、河道底泥分別破碎并使之破碎顆粒(100 Pm;目的是減少不同原料粒徑的差異，最終使原料混合后不因密度、粒徑不同而從新分層，避免了最終產(chǎn)物個體間的差異。本實施方式步驟三中干混料中SiO2含量為25% 45%，Al2O3含量為11% 19%，F(xiàn)e2O3含量為3. 5% 7%，CaO含量為2. 25% 4. 5%, MgO含量為I. 2% 3%。本實施方式步驟步驟四中添加劑為水玻璃，為市售各種型號的水玻璃，加入水玻璃的目的是提高原料混合時的黏度，有利于陶粒胚體的成型；增加陶粒內(nèi)部膨脹氣體的產(chǎn)生，有利于輕質(zhì)多孔陶粒的形成；可與空氣中的CO2相作用可以逐漸分解成Na2CO3和SiO2而硬化，有利于提高輕質(zhì)陶粒的強度。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中含水率為329^38%。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中含水率為35%。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟三中污水污泥顆粒、河道底泥顆粒的質(zhì)量百分比為50%: 50%其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟四中陶粒胚體的粒徑為8 mm。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟四中添加劑為水玻璃,水玻璃的加入量為干混料總質(zhì)量的10%，每10 g干混料添加8 mL的水。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是步驟五中升溫速率為8°C /min。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方法按以下步驟進(jìn)行一、將污水污泥、河道底泥進(jìn)行自然干燥，使其含水率30% ;二、將干燥后的污水污泥、河道底泥分別破碎并使之破碎顆粒為60 u m,然后分別保存污水污泥顆粒、河道底泥顆粒；三、將處理后的污水污泥顆粒、河道底泥顆粒按質(zhì)量百分比50%:50%進(jìn)行混合，得干混料；四、將添加劑、水加入干混料中，攪拌，然后在顆粒機(jī)上擠壓成型，得粒徑為8mm的陶粒胚體，自然曬干；五、將自然曬干的陶粒胚體放入馬弗爐中，以升溫速率為10°C /min升溫至200°C保溫10 min，然后升溫至600°C保溫10 min，再升溫至800°C保溫lOmin，最后升溫至溫度1100°C，保溫25min，得輕質(zhì)陶粒，即完成污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備；其中步驟四中添加劑為水玻璃，水玻璃的加入量為干混料總質(zhì)量的10%，每IOg干混料添加8mL的水。本實施方式步驟一中污泥污水為二沉池污泥，其含水率高于99%。本實施方式中所得輕質(zhì)陶粒，輕質(zhì)陶粒的松散容重為680 kg/m3，表觀密度為1760kg/m3,吸水率為4. 5%，鹽酸可溶率為0. 5%，比表面積為2. 8 X IO4 cm2/g，陶粒分布孔徑為18 u m0具體實施方式
九本實施方式利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方法按以下步驟進(jìn)行一、將污水污泥、河道底泥進(jìn)行自然干燥，使其含水率35% ;二、將干燥后的污水污泥、河道底泥分別破碎并使之破碎顆粒為40 u m,然后分別保存污水污泥顆粒、河道底泥顆粒；三、將處理后的污水污泥顆粒、河道底泥顆粒按質(zhì)量百分比489^52%進(jìn)行混合，得干混料；四、將添加劑、水加入干混料中，攪拌，然后在顆粒機(jī)上擠壓成型，得粒徑為7mm的陶粒胚體，自然曬干；五、將自然曬干的陶粒胚體放入馬弗爐中，以升溫速率為12°C /min升溫至220°C保溫13 min，然后升溫至620°C保溫15 min，再升溫至850°C保溫10 min，最后升溫至溫度1150°C，保溫22min，得輕質(zhì)陶粒，即完成污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備；其中步驟四中添加劑為水玻璃，水玻璃的加入量為干混料總質(zhì)量的12%，每IOg干混料添加9mL的水。本實施方式步驟一中污水污泥為二沉池污泥，其含水率高于99%。本實施方式得到的輕質(zhì)陶粒的松散容重為780 kg/m3，表觀密度為1590 kg/m3，吸水率為5. 2%，鹽酸可溶率為0. 4%，比表面積為2. 2 X IO4 cm2/g，陶粒分布孔徑為24 u m。
權(quán)利要求
1.ー種利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方法，其特征在于利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方法按以下步驟進(jìn)行一、將污水污泥、河道底泥進(jìn)行自然干燥，使其含水率309^40% ;ニ、將干燥后的污水污泥、河道底泥分別破碎并使之破碎顆粒^ 100 Pm，然后分別保存污水污泥顆粒、河道底泥顆粒；三、將處理后的污水污泥顆粒、河道底泥顆粒按質(zhì)量百分比(40%:60%廣(60%:40%)進(jìn)行混合，得干混料；四、將添加剤、水加入干混料中，攪拌，然后在顆粒機(jī)上擠壓成型，得粒徑為6 10mm的陶粒胚體，自然曬干 ，五、將自然曬干的陶粒胚體放入馬弗爐中，以升溫速率為6 15°C /min升溫至15(T250°C保溫5 15 min，然后升溫至550 650で保溫5 15 min，再升溫至750 850で保溫5 15 min，最后升溫至溫度105(T115(TC，保溫2(T30 min，得輕質(zhì)陶粒，即完成污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備；其中步驟四中添加劑為水玻璃，水玻璃的加入量為干混料總質(zhì)量的59Tl5%，每IOg干混料添加I、mL的水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方法，其特征在于步驟一中含水率為329^38%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方法，其特征在于步驟三中污水污泥顆粒、河道底泥顆粒的質(zhì)量百分比為50%:50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方法，其特征在于步驟四中陶粒胚體的粒徑為8 _。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方法，其特征在于步驟四中添加劑為水玻璃，水玻璃的加入量為干混料總質(zhì)量的10%，每10 g干混料添加8 mL的水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方法，其特征在于步驟五中升溫速率為8°C /min。
全文摘要
一種利用污水污泥與河道底泥燒輕質(zhì)陶粒的制備方法，它涉及一種陶粒的制備方法。它解決了制備陶粒存在成本高、燒結(jié)陶粒密度大、吸水率大、鹽酸可溶率高，及原料利用率低的問題。方法一、將污水污泥、河道底泥進(jìn)行干燥；二、將干燥后的污水污泥、河道底泥分別破碎；三、將破碎污水污泥顆粒、河道底泥顆?；旌?，得干混料；四、將添加劑、水與干混料混合后擠壓成型，得陶粒胚體；五、將陶粒胚體放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)即完成。本發(fā)明以污水污泥、河道底泥為原料，不僅有效的防止了二次污染，還實現(xiàn)了污泥的資源化、變廢為寶；克服了制備陶粒成本高的缺點，由于添加水玻璃使輕質(zhì)陶粒具有強度大、密度小的優(yōu)點，并具有吸水率小，鹽酸可溶率低等特點。
文檔編號C04B28/26GK102731055SQ201210242088
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者劉明偉, 李圭白, 許國仁 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)