本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種污泥和淤泥燒結(jié)磚制備方法。

背景技術(shù)：

污泥是城鎮(zhèn)污水處理廠污水處理的產(chǎn)物，主要來(lái)源于初次沉淀池、二次沉淀池等工藝環(huán)節(jié)。每萬(wàn)立方米污水經(jīng)處理后污泥產(chǎn)生量(按含水率80％計(jì))一般約為5～10t。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2011年頒發(fā)的《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置技術(shù)指南》所指出的：城鎮(zhèn)污水處理過(guò)程產(chǎn)生的大量污泥還未普遍得到有效處理處置。這些污泥含水率高，污染性大，非常容易對(duì)地下水、土壤等造成二次污染，成為環(huán)境安全和公眾健康的威脅，制約了生態(tài)文明建設(shè)。目前技術(shù)可實(shí)現(xiàn)初沉污泥的含水率通常為97％～98％；活性污泥的含水率通常為99.2％～99.8％；污泥經(jīng)濃縮之后，含水率通常為94％～96％；經(jīng)脫水之后，可使含水率降低到80％左右。因此，污泥處理處置作為我國(guó)城鎮(zhèn)減排及生態(tài)文明的重要內(nèi)容，如何實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化、資源化與低碳節(jié)能成為當(dāng)前污泥處置的關(guān)鍵技術(shù)。

目前國(guó)外針對(duì)污泥的處理處置主要有：焚燒，堆肥，沙化土壤改良劑。目前國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)污水處理廠污泥只有小部分進(jìn)行衛(wèi)生填埋、土地利用、焚燒和建材利用等，而大部分未進(jìn)行規(guī)范化的處理處置。建材利用是污泥資源化利用的可靠途徑，燒結(jié)污泥磚又是污泥建材利用的重要方向之一。

現(xiàn)有的燒結(jié)污泥磚的工藝流程主要有：脫水、自燃晾曬或人工干燥后，加入粘土、干粉添加劑、改性劑、尾礦、淤泥等進(jìn)行配料，再經(jīng)過(guò)干燥、燒制得到制品。因?yàn)槲勰嘧陨淼脑?，特別是污泥顆粒很細(xì)，使得坯體干燥敏感系數(shù)較大，必須通過(guò)改造污泥磚坯模具來(lái)解決含污泥磚坯干燥開(kāi)裂的問(wèn)題?，F(xiàn)有的技術(shù)方案一定程度上開(kāi)辟了污泥制磚的新工藝，為污泥無(wú)害化、減量化、資源化利用提供了途徑，但仍存在很多問(wèn)題。因?yàn)槲勰嘀忻撍蚱浔茸栎^大，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)污泥脫水效果不明顯，脫水后污泥含水率仍高達(dá)80％，為達(dá)到磚坯成型含水率一般要控制在30％以下的要求，選用自然晾曬或人工干燥加速脫水的方式投入大、能耗高，成本高；為改善制品的質(zhì)量，也使用了粘土等自然資源，增加了成本；另外，通過(guò)改造模具為解決干燥開(kāi)裂問(wèn)題的成本過(guò)大，制約了連續(xù)化生產(chǎn)和局限性較大。現(xiàn)有的燒結(jié)污泥磚制品的質(zhì)量較差，強(qiáng)度低也制約其資源化利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種污泥和淤泥燒結(jié)磚及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中制磚坯脫水效率低，原料制備能耗高、配料復(fù)雜多樣，對(duì)模具要求高，燒磚成品率低，品質(zhì)低，成本投入高的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種污泥和淤泥燒結(jié)磚制備方法，包括：

將脫水劑和助濾增強(qiáng)劑加入濕污泥中，并攪拌、脫水得到泥餅；

將干化淤泥粉加入所述泥餅攪拌、陳化為制坯料；

將所述制坯料壓制成型得到濕磚坯；

將所述濕磚坯依次進(jìn)行室溫干燥和干燥室干燥，得到待燒制磚坯；

將所述待燒制磚坯在950～1050℃溫度下進(jìn)行燒制。

進(jìn)一步地，按照磚體的原料干基重量百分比，其組分包括：

60％～85％干化淤泥微粉，15％～38％混合料泥餅。

進(jìn)一步地，所述待燒制磚坯在950～1050℃溫度下的燒制時(shí)間為180～300分鐘。

進(jìn)一步地，所述混合料的陳化時(shí)間為3～7天。

進(jìn)一步地，制坯料含水率為18％～29％。

進(jìn)一步地，所述干化淤泥微粉含水率<5％，細(xì)度為200目，塑性指數(shù)為10～15。

進(jìn)一步地，制備所述濕污泥含水率≤85％，泥餅混合料含水率<60％。

進(jìn)一步地，將18％～60％的助濾增強(qiáng)劑加入干基重量百分比40％～82％的所述的含水率≤85％污泥，外摻0.5％～2％的聚合氯化鋁和180～550ppm的聚丙烯酰胺，然后經(jīng)攪拌并脫水所得。

進(jìn)一步地，所述助濾增強(qiáng)劑包括粗助濾增強(qiáng)劑和細(xì)增強(qiáng)劑；粗助濾增強(qiáng)劑為長(zhǎng)石尾礦、石英巖尾礦、廢棄紅磚中的一種或多種，粒度為0.5～3mm，碳酸鹽含量低于10％；細(xì)助濾增強(qiáng)劑改性淤泥微粉為河湖淤泥粉經(jīng)550℃焙燒，細(xì)度為200目。

本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的污泥與淤泥燒結(jié)磚制備方法，采用脫水劑和增強(qiáng)劑對(duì)污泥進(jìn)行改性，強(qiáng)化污泥脫水速率和實(shí)現(xiàn)了制磚原料準(zhǔn)備及預(yù)配料，更實(shí)現(xiàn)了“以廢治廢”的功效；改性淤泥粉作為細(xì)助濾材料，因其不溶于水，可有效地分散力污泥中的毛細(xì)水，粗助濾材料的加入降低了泥漿的脫水比阻，起到更加顯著的助濾脫水效果，外摻聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺作為絮凝劑，助濾劑和絮凝劑協(xié)同作用加速了污泥脫水效率，改變了高能耗、高投入的自然晾曬或人工干燥污泥作為制磚原材料的工藝方式；另外，干化淤泥的加入進(jìn)一步降低了混合料的含水率，使得坯料含水率滿足制磚成型要求，另外干化淤泥粉和泥餅中的粗助濾增強(qiáng)劑分別作為磚坯的塑性組分和骨架材料，加速了磚坯干燥失水，保證了制坯的可行性和避免因淤泥和污泥細(xì)度過(guò)小和粒度分布較窄所致的干燥敏感系數(shù)較大，易開(kāi)裂的問(wèn)題，從而保證了坯體的干燥質(zhì)量，從而有效地改善了對(duì)模具的高要求高投入；并且粗助濾增強(qiáng)劑的引入，改變了顆粒的堆積，形成氣孔通道，極大地改善了燒制過(guò)程中的變形和開(kāi)裂問(wèn)題，保證了燒制品的質(zhì)量和性能；降低了粘土等復(fù)雜輔料的應(yīng)用，從而降低了成本。生產(chǎn)成型過(guò)程中，無(wú)需要外加水，充分應(yīng)用了污泥中自帶的水分，節(jié)約了水資源。制磚采用的主要原材料均為固體廢棄物，實(shí)現(xiàn)了固廢無(wú)害化處理處置，實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)利用；950～1050℃的燒制溫度可有效固化污泥中重金屬等污染物，且該溫度燒制使得污泥中的有機(jī)質(zhì)充分燃燒，一方面避免了二噁英等有毒氣體的產(chǎn)生，另一方面有機(jī)質(zhì)的燃燒可以作為補(bǔ)充能源降低了燒結(jié)磚的能耗。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)實(shí)施例通過(guò)提供一種污泥和淤泥燒結(jié)磚及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中制磚坯脫水效率低，原料制備能耗高、配料復(fù)雜多樣，對(duì)模具要求高，燒磚成品率低，品質(zhì)低，成本投入高的技術(shù)問(wèn)題；達(dá)到了提升品質(zhì)，降低能耗和成本的技術(shù)效果。

為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說(shuō)明書以及具體的實(shí)施方式對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體特征是對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的詳細(xì)的說(shuō)明，而不是對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案的限定，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)實(shí)施例以及實(shí)施例中的技術(shù)特征可以相互組合。

本實(shí)施例還針對(duì)上述燒結(jié)磚提出一種制備方法。

將脫水劑和助濾增強(qiáng)劑加入濕污泥中，并攪拌、脫水得到混合料泥餅；

將干化淤泥粉加入所述泥餅攪拌、陳化為制坯料；

將所述制坯料壓制成型得到濕磚坯；

將所述濕磚坯依次進(jìn)行室溫干燥和干燥室干燥，得到待燒制磚坯；

將所述待燒制磚坯在950～1050℃溫度下進(jìn)行燒制。

進(jìn)一步地，按照磚體的原料干基重量百分比，其組分包括：

62％～85％干化淤泥微粉，15％～38％混合料泥餅。

原材料準(zhǔn)備：將經(jīng)550℃焙燒，細(xì)度為200目的改性淤泥粉細(xì)助濾增強(qiáng)劑，粒度為0.5～3mm，碳酸鹽含量低于10％的長(zhǎng)石尾礦、石英巖尾礦、廢棄紅磚中的一種或多種粗助濾增強(qiáng)劑加入含水率≤85％的污水廠污泥中，再外摻聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺，后經(jīng)過(guò)板框壓濾機(jī)壓濾，形成混合料泥餅備用；

優(yōu)選的，所述混合料泥餅含水率<60％。

配料：將含水率<5％，細(xì)度為200目，塑性指數(shù)為10～15的干化淤泥粉加入所述泥餅混合料中；

攪拌及陳化：將配好的料攪拌，后陳化3～7天得到制坯料；

優(yōu)選的，所述制坯料含水率為18％～29％；

制坯：陳化后加入磚模具中壓制成型；

干燥：將成型好的磚坯在室溫條件下干燥后送入干燥室中干燥；

焙燒：先將干燥好的磚坯經(jīng)電爐升溫至950～1100℃燒制，并在此溫度保溫180～300分鐘燒制成制品。

下面通過(guò)五個(gè)具體的方案說(shuō)明本方案。

實(shí)施例1

原材料準(zhǔn)備：改性淤泥3％，廢棄紅磚屑29％，長(zhǎng)石尾礦22％，石英尾礦6％，污泥40％計(jì)量混合，外加聚合氯化鋁0.05％和聚丙烯酰胺180ppm，經(jīng)板框壓濾機(jī)機(jī)械脫水至含水率52％的混合料泥餅；

配料：原料干基配料比，干化淤泥粉62％、混合料泥餅38％；

攪拌及陳化：將混合料攪拌，并陳化7天；制坯料含水率為29％；

制坯及干燥：將陳化好的混合料加入模具中制成磚坯，并自然干燥和干燥室干燥；

燒制：干燥好的入電爐焙燒，升溫至950℃，保溫300分鐘，隨爐冷卻至室溫得到制品。

性能測(cè)試結(jié)果：

抗壓強(qiáng)度：10.1mpa，密度：1123kg·m^-3，吸水率：19.85％，軟化系數(shù)0.88。

實(shí)施例2

原材料準(zhǔn)備：改性淤泥1％，石英巖尾礦8％，長(zhǎng)石尾礦9％，污泥82％計(jì)量混合，外加聚合氯化鋁2％和聚丙烯酰胺550ppm，經(jīng)板框壓濾機(jī)機(jī)械脫水至含水率58％的混合料泥餅；

配料：原料干基配料比，干化淤泥粉76％、混合料泥餅24％；

攪拌及陳化：將混合料攪拌，并陳化6天；制坯料含水率為25％；

制坯及干燥：將陳化好的混合料加入模具中制成磚坯，并自然干燥和干燥室干燥；

燒制：干燥好的入電爐焙燒，升溫至970℃，保溫260分鐘，隨爐冷卻至室溫得到制品。

性能測(cè)試結(jié)果：

抗壓強(qiáng)度：12.7mpa，密度：1295kg·m^-3，吸水率：16.80％，軟化系數(shù)0.86。

實(shí)施例3

原材料準(zhǔn)備：改性淤泥3％，石英巖尾礦36％，污泥61％計(jì)量混合，外加聚合氯化鋁1.1％和聚丙烯酰胺290ppm，經(jīng)板框壓濾機(jī)機(jī)械脫水至含水率55％的混合料泥餅；

配料：原料干基配料比，干化淤泥粉69％，混合料泥餅31％；

攪拌及陳化：將混合料攪拌，并陳化5天；制坯料含水率為23％；

制坯及干燥：將陳化好的混合料加入模具中制成磚坯，自然干燥和干燥室干燥；

燒制：干燥好的入電爐焙燒，升溫至980℃，保溫250分鐘，隨爐冷卻至室溫得到制品。

性能測(cè)試結(jié)果：

抗壓強(qiáng)度：11.5mpa，密度：1362kg·m^-3，吸水率：13.02％，軟化系數(shù)0.91。

實(shí)施例4

原材料準(zhǔn)備：改性淤泥2％，廢棄紅磚屑12％，長(zhǎng)石尾礦37％，污泥49％計(jì)量混合，外加聚合氯化鋁0.8％和聚丙烯酰胺220ppm，經(jīng)板框壓濾機(jī)機(jī)械脫水至含水率53％的混合料泥餅；

配料：原料干基配料比，干化淤泥粉85％，混合料泥餅15％；

攪拌及陳化：將混合料攪拌，并陳化4天；制坯料含水率為18％；

制坯及干燥：將陳化好的混合料加入模具中制成磚坯，自然干燥和干燥室干燥；

燒制：干燥好的入電爐焙燒，升溫至1000℃，保溫240分鐘，隨爐冷卻至室溫得到制品。

性能測(cè)試結(jié)果：

抗壓強(qiáng)度：13.2mpa，密度：1298kg·m^-3，吸水率：18.37％，軟化系數(shù)0.87。

實(shí)施例5

原材料準(zhǔn)備：改性淤泥4％，石英尾礦13％，長(zhǎng)石尾礦11％，污泥72％計(jì)量混合，外加聚合氯化鋁1.6％和聚丙烯酰胺480ppm，經(jīng)板框壓濾機(jī)機(jī)械脫水至含水率57％的混合料泥餅；

配料：原料干基配料比，干化淤泥粉81％，混合料泥餅19％；

攪拌及陳化：將混合料攪拌，并陳化3天；制坯料含水率為21％；

制坯及干燥：將陳化好的混合料加入模具中制成磚坯，自然干燥和干燥室干燥；

燒制：干燥好的入電爐焙燒，升溫至1030℃，保溫210分鐘，隨爐冷卻至室溫得到制品。

性能測(cè)試結(jié)果：

抗壓強(qiáng)度：10.8mpa，密度：1261kg·m^-3，吸水率：12.82％，軟化系數(shù)0.90。

實(shí)施例6

原材料準(zhǔn)備：改性淤泥2％，石英尾礦14％，廢棄紅磚屑8％，長(zhǎng)石尾礦13％，污泥63％計(jì)量混合，外加聚合氯化鋁1.2％和聚丙烯酰胺340ppm，經(jīng)板框壓濾機(jī)機(jī)械脫水至含水率53％的混合料泥餅；

配料：原料干基配料比，干化淤泥粉66％，混合料泥餅34％；

攪拌及陳化：將混合料攪拌，并陳化4天；制坯料含水率為22％；

制坯及干燥：將陳化好的混合料加入模具中制成磚坯，自然干燥和干燥室干燥；

燒制：干燥好的入電爐焙燒，升溫至1050℃，保溫180分鐘，隨爐冷卻至室溫得到制品。

性能測(cè)試結(jié)果：

抗壓強(qiáng)度/mpa：14.9，密度/kg·m^-3：1532，吸水率/％：12.21，軟化系數(shù)0.89。

本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：

本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的污泥與淤泥燒結(jié)磚制備方法，采用脫水劑和增強(qiáng)劑對(duì)污泥進(jìn)行改性，強(qiáng)化污泥脫水速率和實(shí)現(xiàn)了制磚原料準(zhǔn)備及預(yù)配料，更實(shí)現(xiàn)了“以廢治廢”的功效；改性淤泥粉作為細(xì)的助濾材料，因其不溶于水，可有效地分散力污泥中的毛細(xì)水，粗的助濾材料加入降低了泥漿的脫水比阻，起到更加顯著的助濾脫水效果，外摻聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺作為絮凝劑，助濾機(jī)和絮凝劑協(xié)同作用加速了污泥脫水效率，改變了高能耗、高投入的自然晾曬或人工干燥污泥作為制磚原材料的工藝方式；另外，干化淤泥的加入進(jìn)一步降低了混合料的含水率，使得坯料含水率滿足成型要求，另外干化淤泥粉和泥餅中的粗助濾增強(qiáng)劑分別作為磚坯的塑性組分和骨架材料，加速了磚坯干燥失水，保證了制坯的可行性和避免因淤泥和污泥細(xì)度過(guò)小和粒度分布較窄所致的干燥敏感系數(shù)較大，易開(kāi)裂的問(wèn)題，從而保證了坯體的干燥質(zhì)量，從而有效地改善了對(duì)模具的高要求高投入；并且粗助濾增強(qiáng)劑的引入，改變了顆粒的堆積，形成氣孔通道，極大地改善了燒制過(guò)程中的變形和開(kāi)裂問(wèn)題，保證了燒制品的質(zhì)量和性能；降低了粘土等復(fù)雜輔料的應(yīng)用，從而降低了成本。生產(chǎn)成型過(guò)程中，無(wú)需要外加水，充分應(yīng)用了污泥中自帶的水分，節(jié)約了水資源。制磚采用的主要原材料均為固體廢棄物，實(shí)現(xiàn)了固廢無(wú)害化處理處置，實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)利用；950～1050℃的燒制溫度可有效固化污泥中重金屬等污染物，且該溫度燒制使得污泥中的有機(jī)質(zhì)充分燃燒，一方面避免了二噁英等有毒氣體的產(chǎn)生，另一方面有機(jī)質(zhì)的燃燒可以作為補(bǔ)充能源降低了燒結(jié)磚的能耗。

最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上具體實(shí)施方式僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。