城市工業(yè)污泥（以下簡(jiǎn)稱“工業(yè)污泥”）較多的是來自于城市工業(yè)的污水處理廠，污泥是污水處理后的附屬品，是一種由細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、有機(jī)殘片、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。污泥中既含有豐富的有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)元素及各種微量元素，同時(shí)也含有很多難以降解的重金屬等有毒有害物質(zhì)。

對(duì)于現(xiàn)如今我國(guó)污泥處理行業(yè)的發(fā)展，前幾年有相關(guān)的分析報(bào)告曾指出：2010年，我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理率已經(jīng)達(dá)到72%，但是污泥的無害化處理率低于25%，主要傳統(tǒng)的填埋為主。2012年，我國(guó)城鎮(zhèn)生活污水排水量為462.70億噸，按照0.05%-0.08%含泥量測(cè)算，污泥產(chǎn)量在2300-3700萬噸之間（污泥的含水率80%），比前一年增加了8.13%。由于污泥是污水處理的最終產(chǎn)物，污染物集中度高，成分比較復(fù)雜，而且脫水難度大（細(xì)胞水含量高），簡(jiǎn)單的物理處理難以降低污泥的細(xì)胞含水率。而且，我國(guó)市政污水處理廠也處理部分工業(yè)污水，導(dǎo)致污泥的重金屬含量較高，處理很棘手。因此，相較于污水處理的快速發(fā)展，我國(guó)污泥處置才起步?jīng)]多久。而關(guān)于污泥處置技術(shù)規(guī)范，環(huán)保部2009年才發(fā)布試行方案《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策》，推廣時(shí)間比較短。

同時(shí)，縱觀眾多發(fā)達(dá)國(guó)家與我國(guó)的污泥處理方法，可以總結(jié)出我國(guó)對(duì)污泥的處理方式主要是填埋，其次是發(fā)酵堆肥、自然干化、焚燒等。于我國(guó)而言，填埋為主的方式并不是一種經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)久的手段，因?yàn)槲覈?guó)正處于城鎮(zhèn)化率快速提升的階段，城市土地已經(jīng)是稀缺資源，而填埋則需要大面積的土地；而且，填埋后的二次污染問題也非常嚴(yán)重，對(duì)大自然的消納能力也是巨大挑戰(zhàn)。因此，針對(duì)此現(xiàn)象，提出利用污泥燒制陶粒的新技術(shù)，來提高城市污泥的資源化、提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是非常有意義的，同時(shí)這也是對(duì)貫徹可持續(xù)發(fā)展的一種實(shí)踐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于通過提出一種城市工業(yè)污泥資源化的新方法，來有效地緩解現(xiàn)如今城市工業(yè)污泥處理的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種城市工業(yè)污泥資源化的新方法，其特征在于：先將經(jīng)過污水處理廠機(jī)械脫水后的城市工業(yè)污泥，采用干化裝置使污泥的水份含量降至50-65%，污泥干化裝置采用的熱源為獨(dú)立熱源或煙氣余熱；然后將脫水污泥，摻合三種輔料以及一定的外加劑進(jìn)行配比，將所需材料輸送到各自的料斗，斗下設(shè)置自動(dòng)感應(yīng)稱秤實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)配料計(jì)量；將計(jì)重好的材料送入攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行攪拌，然后通過輸送帶進(jìn)料輸送，然后搓制成球；之后，料球進(jìn)入帶有一定斜度的回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行煅燒，隨著回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)，料球向窯頭滾動(dòng)，同時(shí)將磨細(xì)至2mm的糠屑從窯頭噴入窯內(nèi)燃燒，料球在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)被煅燒成強(qiáng)度很高的陶粒；最后將燒制好的陶粒進(jìn)行烘干、自然冷卻、篩選分級(jí)、成品出廠檢測(cè)。

城市工業(yè)污泥的摻量較優(yōu)的實(shí)施方式是在35%—45%之間，頁(yè)巖碎屑在25%—30%之間，廢鐵渣、鐵礦石等鐵質(zhì)類或是石灰石、鎂礦廢渣等鈣鎂類在8%—15%之間，粉煤灰在5%—15%之間，其余則為外加劑。

該外加劑一般采用粘接劑、膨化劑和礦化劑等。

搓制成球與進(jìn)窯燒制之間有安排一個(gè)預(yù)制的步驟，即進(jìn)窯前提前準(zhǔn)備多數(shù)量生料球。

燒結(jié)溫度在1200~1400℃之間為宜，超出此溫度范圍陶粒強(qiáng)度會(huì)降低，在上述溫度范圍內(nèi)，燒結(jié)時(shí)間一般為半小時(shí)。

污泥干化所用的煙氣余熱是指污泥燒制陶粒時(shí)排放的熱煙氣，煙氣余熱的干化溫度為120～250℃，干好污泥產(chǎn)生的廢水則用于陶粒成球。

烘干陶粒的熱風(fēng)可以來自于回轉(zhuǎn)窯的廢氣，做到余熱利用，也可設(shè)置專門的熱風(fēng)爐。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過用污泥制作成為陶粒產(chǎn)品，將污泥變廢為寶，實(shí)現(xiàn)資源利用的環(huán)保性、循環(huán)性，拓寬了污泥處理的主要模式，且污泥作為原材料的價(jià)格低廉，在很大程度上減少了企業(yè)的成本，實(shí)現(xiàn)低成本高產(chǎn)量的生產(chǎn)效益。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明闡述的是一種城市工業(yè)污泥資源化的新方法，其特征在于：一種城市工業(yè)污泥資源化的新方法，其特征在于：先將經(jīng)過污水處理廠機(jī)械脫水后的城市工業(yè)污泥，采用干化裝置使污泥的水份含量降至50-65%，污泥干化裝置采用的熱源為獨(dú)立熱源或煙氣余熱；然后將脫水污泥，摻合三種輔料以及一定的外加劑進(jìn)行配比，將所需材料輸送到各自的料斗，斗下設(shè)置自動(dòng)感應(yīng)稱秤實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)配料計(jì)量；將計(jì)重好的材料送入攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行攪拌，然后通過輸送帶進(jìn)料輸送，然后搓制成球；之后，料球進(jìn)入帶有一定斜度的回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行煅燒，隨著回轉(zhuǎn)窯的旋轉(zhuǎn)，料球向窯頭滾動(dòng)，同時(shí)將磨細(xì)至2mm的糠屑從窯頭噴入窯內(nèi)燃燒，料球在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)被煅燒成強(qiáng)度很高的陶粒；最后將燒制好的陶粒進(jìn)行烘干、自然冷卻、篩選分級(jí)、成品出廠檢測(cè)。城市工業(yè)污泥的摻量較優(yōu)的實(shí)施方式是在35%—45%之間，頁(yè)巖碎屑在25%—30%之間，廢鐵渣、鐵礦石等鐵質(zhì)類或是石灰石、鎂礦廢渣等鈣鎂類在8%—15%之間，粉煤灰在5%—15%之間，其余則為外加劑。該外加劑一般采用粘接劑、膨化劑和礦化劑等。搓制成球與進(jìn)窯燒制之間有安排一個(gè)預(yù)制的步驟，即進(jìn)窯前提前準(zhǔn)備多數(shù)量生料球。燒結(jié)溫度在1200~1400℃之間為宜，超出此溫度范圍陶粒強(qiáng)度會(huì)降低，在上述溫度范圍內(nèi)，燒結(jié)時(shí)間一般為半小時(shí)。污泥干化所用的煙氣余熱是指污泥燒制陶粒時(shí)排放的熱煙氣，煙氣余熱的干化溫度為120～250℃，干好污泥產(chǎn)生的廢水則用于陶粒成球。烘干陶粒的熱風(fēng)可以來自于回轉(zhuǎn)窯的廢氣，做到余熱利用，也可設(shè)置專門的熱風(fēng)爐。

本專利的具體技術(shù)方案如上文所述。其實(shí)對(duì)于陶粒的相關(guān)燒制工藝，較為詳細(xì)的且可參考本公司的圓形陶粒制作工藝（專利號(hào)為ZL201310671292.7），其中對(duì)于陶粒的燒制預(yù)處理描述的更加細(xì)化詳細(xì)。而根據(jù)上文所述，可見本專利提到的城市工業(yè)污泥制備陶粒產(chǎn)品的工藝具有三點(diǎn)明顯創(chuàng)新點(diǎn)，首先是節(jié)能效應(yīng)：通過余熱利用，將回轉(zhuǎn)窯尾氣用于污泥干燥，可節(jié)省污泥干燥成本，而干好污泥產(chǎn)生的廢水用于陶粒成球，則可節(jié)省大量水資源。其次是減排效應(yīng)：污泥的消耗、廢氣廢水的回收利用直接減少了污染物的排放。第三就是物質(zhì)循環(huán)利用：燒結(jié)渣可以回收鋪路，灰渣回收利用可作為制陶粒原料。

其中，上文中提到的污泥的摻量之所以設(shè)置在35%—45%之間，是因?yàn)榭紤]到如果污泥摻量過大（超過50%以后），會(huì)由于含水率過高陶粒的成球過程比較困難，而且陶粒在燒制過程中容易產(chǎn)生過大收縮引起開裂而難以包裹氣體，即不能達(dá)到期望的膨脹量，也不利于陶粒的其他性能；此外，污泥摻量過高，則料球中有機(jī)物含量就會(huì)過高，燒失量大，并且SiO₂含量相對(duì)較少，這會(huì)使陶粒燒脹性變差。但如果摻量過低，則會(huì)使得不僅經(jīng)濟(jì)效益不明顯，而且達(dá)不到大量處置污泥的目的。

另外，就是關(guān)于如何能夠保證工業(yè)污泥陶粒在燒制過程中具有一個(gè)好的膨脹率問題。陶粒在燒制過程中如果需要膨脹的話必須要首先料球在膨脹溫度下能夠產(chǎn)生適當(dāng)?shù)恼扯群捅砻鎻埩?，其次則是在燒結(jié)過程中料球內(nèi)部可以產(chǎn)生足夠的氣體。物料達(dá)到膨脹溫度時(shí)，其內(nèi)部的粘度低到一定程度，會(huì)在氣體作用下得以膨脹，但是粘度和表面張力不能過小，不然會(huì)導(dǎo)致形成的氣泡破裂。料球表面應(yīng)比其內(nèi)部有較高的粘度，一方面防止物料內(nèi)部產(chǎn)生的氣體外逸，另一方面減少料球熱塑時(shí)的表面張力。如果氣體膨脹力過大，則會(huì)使料球破碎，氣體外逸，如果膨脹力過小，則不會(huì)膨脹。而陶粒原料的化學(xué)成分是導(dǎo)致陶粒膨脹的主要原因。摻合一定的外加劑，有利于提高陶粒膨脹率，且價(jià)格相對(duì)較低，但是陶粒的實(shí)際生產(chǎn)膨脹溫度容易波動(dòng)，若低于焙燒陶粒時(shí)的火焰問對(duì)波動(dòng)范圍，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)易出現(xiàn)結(jié)塊、結(jié)圈問題，影響生產(chǎn)。如果想要需要控制陶粒焙燒溫度波動(dòng)范圍，降低火焰溫度的波動(dòng)范圍則是其有效措施之一，原先我們的手段是采用煤粉進(jìn)行噴灑進(jìn)去，但是其對(duì)于環(huán)境污染較大，而改良采用糠屑磨細(xì)作為燃料，其效果并不比煤粉差，且效果良好。

因此說來，采用上述少量外加劑，并且摻合合適配方，選用最佳干燥、預(yù)熱、焙燒的溫度與時(shí)間、降低焙燒陶粒時(shí)火焰溫度波動(dòng)范圍等有效措施，可以有效提高陶粒的膨脹率與產(chǎn)量，且降低生產(chǎn)能耗。

此外，在本工藝中設(shè)置有一個(gè)預(yù)制的步驟，其作用也是相當(dāng)有益的，雖不是直接跟污泥資源化有所關(guān)聯(lián)，但是與企業(yè)的生產(chǎn)效率有一定的促進(jìn)作用。不僅能夠防范于未然，在遭遇到機(jī)器故障的情況下也能不影響生產(chǎn)行為的進(jìn)行，同時(shí)也能夠在實(shí)施早晚班兩制的情況下，及時(shí)供應(yīng)料球的量，生產(chǎn)效率的提高也會(huì)在一定程度上促進(jìn)了污泥處理資源化的進(jìn)程。

不過，即使已經(jīng)在該污泥陶粒燒制工藝在很大程度上已經(jīng)體現(xiàn)對(duì)原有污泥處理缺陷的扭正優(yōu)勢(shì)，很好地實(shí)現(xiàn)了污泥作為可再生資源的利用，但是這其中還需要考慮到污泥的另一個(gè)特性，那就是污泥是含有一定的臭味，“惡臭控制是污泥處理的關(guān)鍵”，如何不造成二次環(huán)境污染是將其用來制備陶粒過程中需要注意的另一個(gè)問題。針對(duì)此現(xiàn)象的處理，我們的對(duì)策是在：（1）除了將一部分需要短時(shí)間內(nèi)成為陶粒原材料的工業(yè)污泥進(jìn)行相應(yīng)的脫水處理之外，設(shè)置有一定面積的污泥堆放區(qū)域，如遭遇臭味比較嚴(yán)重的污泥也設(shè)計(jì)有污泥進(jìn)廠后的污泥儲(chǔ)存設(shè)施，防止剩余的大量污泥在堆存過程的臭味逸出；（2）對(duì)于臭味較為嚴(yán)重的工業(yè)污泥在原料輸送過程中采用密封膠帶輸送機(jī)或者密封螺旋輸送機(jī)；（3）在上述密封設(shè)備的相應(yīng)位置設(shè)置收塵器收氣口，將污泥產(chǎn)生的臭氣集中起來，經(jīng)除臭后達(dá)標(biāo)排放；（4）此外，在這生產(chǎn)行為中也要高度重視對(duì)煙氣的處理，煙氣的處理包括煙塵處理、脫硫處理和除臭處理等。

因此，總結(jié)前文所述，可以看出利用陶粒產(chǎn)品是一種進(jìn)行污泥干化處理和生物能源回收很好的新嘗試，其從最開始的污泥到后來成為產(chǎn)品，這整個(gè)過程很好地實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)性。當(dāng)然其之所以能夠成為處理工業(yè)污泥的良好實(shí)踐方式，也有以下幾點(diǎn)因素的存在。

陶粒作為一種輕集料，可以取代普通砂石配制輕集料混凝土，具有密度小、強(qiáng)度高、保溫、隔熱、抗震性好的特點(diǎn)，近年來得到了迅速的發(fā)展。陶粒混凝土由于自重輕，彈性模量較低，允許變化性能較大，所以抗震性能較好。陶粒混凝土設(shè)備生產(chǎn)陶粒陶粒混凝土抗?jié)B性好，陶粒表面比碎石粗糙，具有一定吸水能力，所以陶粒與水泥砂漿之間的粘結(jié)能力較強(qiáng)，因而陶?；炷辆哂休^高的抗?jié)B能力與耐久性。陶?；炷聊突鹦暂^好。防火試驗(yàn)結(jié)果表明，它的耐火極限溫度可達(dá)三小時(shí)以上，而普通砼的耐火極限溫度一般為一個(gè)半小時(shí)到兩個(gè)小時(shí)左右。與此同時(shí)，坯料中有氣體產(chǎn)生并形成一定的內(nèi)氣壓，使得具有一定粘度的軟化坯體發(fā)生膨脹，最終形成多孔結(jié)構(gòu)的陶粒。適宜的變形能力與適宜的膨脹氣壓大小匹配的好壞，最終決定了陶粒性能的優(yōu)劣。在以脫水泥餅為主要原料燒制陶粒的過程中，充分利用了污泥中的熱值，將有機(jī)質(zhì)作為焙燒過程中發(fā)泡劑；焙燒的高溫環(huán)境可以將病原體滅活，并把重金屬固化/穩(wěn)定化在陶粒中，即使陶粒破碎，重金屬也不會(huì)滲出，從而徹底消除了污泥中重金屬的污染問題。

其中特別需要注意的是，上文中提到的陶粒產(chǎn)品對(duì)于重金屬固化/穩(wěn)定化處理作用。所謂固化/穩(wěn)定化處理是利用物理-化學(xué)方法將有害廢物摻合并包容在密實(shí)的惰性基材中，使其固化/穩(wěn)定化的一種過程。固化/穩(wěn)定化過程有的是將有害廢物通過化學(xué)轉(zhuǎn)變或引入某種穩(wěn)定的晶格中的過程，有的是將有害廢物用惰性材料加以包容的過程。固化/穩(wěn)定化是固體廢物無害化處理的一項(xiàng)重要技術(shù)。在污水處理過程中，污水中絕大部分重金屬通過細(xì)菌吸收、沉淀等多種途徑濃縮到產(chǎn)生的污泥中。而且污泥中重金屬種類和數(shù)量也因城市生活、生產(chǎn)特點(diǎn)的不同而異。城市污泥中主要含有Cu、Pb、Cd、Zn、Cr、Ag和Ni等有害有毒重金屬。重金屬雖然量并不大，但是其容易富集，且難降解，一直是限制污泥農(nóng)業(yè)利用的最主要因素。因此，即使是植物必須的微量元素，如Cu和Zn等，其在土壤中的含量超過一定濃度，也會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用。因此，通過實(shí)施對(duì)城市污泥陶粒浸出前后的重金屬濃度進(jìn)行對(duì)比檢測(cè)，陶粒結(jié)構(gòu)對(duì)高摻量污泥中的重金屬例子有較強(qiáng)的穩(wěn)定和固定作用，且隨著污泥摻量的增加，從污泥陶粒結(jié)構(gòu)中浸出的重金屬粒子量的增加不明顯，污泥陶粒的使用不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。與此同時(shí)，比較干燒污泥和污泥燒制陶粒前后的重金屬含量，發(fā)現(xiàn)制備陶粒工藝固化重金屬的效果比較明顯，固化率是相對(duì)于污泥直接干燒對(duì)重金屬的固化率高出兩倍左右。因此說來，以工業(yè)污泥為主要原料，加入一定的輔料和外加劑，經(jīng)過高溫的燒制，不但能夠使內(nèi)部病原微生物、氮、磷等有害成分揮發(fā)或者分解，而且能夠使重金屬穩(wěn)定固結(jié)在陶粒內(nèi)部，使本屬于危險(xiǎn)廢棄物的污泥能夠安全應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。

另外，隨著經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，陶粒在高層建筑、保溫隔熱、環(huán)保濾料中受到了廣泛使用，并且已經(jīng)受到市場(chǎng)的歡迎。利用城市污泥來燒制陶粒，這是一種對(duì)于污泥拓寬應(yīng)用面，涉足建筑材料領(lǐng)域的方向。無論是觀其經(jīng)濟(jì)效益，還是社會(huì)效益，抑或是環(huán)境效益，都是一種非常有利的現(xiàn)象。

從經(jīng)濟(jì)效益這方面來說，城市工業(yè)污泥本身是作為企業(yè)生產(chǎn)過程之后的廢棄物，其本身來說是幾乎不存在什么價(jià)值性的，或者說是其價(jià)值性是非常低廉的，而陶粒燒制的則是一種常見的生產(chǎn)行為，其本身是存在對(duì)原料的需求性以及產(chǎn)出之后的銷售市場(chǎng)定位的。將污泥處理成為陶粒產(chǎn)品，這之間所存在的投入，籠統(tǒng)來說，就是將一種工業(yè)“棄料”轉(zhuǎn)化成為工業(yè)”原料”的過程中所花費(fèi)的投入以及之后燒制的相應(yīng)費(fèi)用。不過，該污泥作為“原料”所形成的直接成本，相較于之后產(chǎn)品所帶來的市場(chǎng)價(jià)值來說，該成本是非常低廉的，或者說這兩者之間的毛利潤(rùn)是非?？捎^，也是值得我們?nèi)プ非蟮?。而隨著市場(chǎng)需求的不斷上升，其給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也在不斷增加。

從社會(huì)效益這方面來說，城市污泥是一種既含有大量的氮、磷等養(yǎng)分，又含有重金屬、有機(jī)污染物和病原體等有害物質(zhì)的混合物。一般來說，各地區(qū)對(duì)于污泥處理方式的選擇是根據(jù)本地區(qū)的地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)措施和交通運(yùn)輸?shù)纫蛩卮_定，且隨著公眾認(rèn)識(shí)的提高和興趣的改變而發(fā)生變化。近些年，隨著污水處理產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，污泥產(chǎn)生量不斷增加，對(duì)污泥的處置也開始走向多元化，但仍以土地填埋為主。不過，現(xiàn)如今可供填埋的場(chǎng)地越來越少，今后土地填埋必將受到嚴(yán)格控制，由于大量污泥的填埋影響了垃圾場(chǎng)的正常使用壽命。此外，有些地區(qū)對(duì)于污泥產(chǎn)生量、成分和性質(zhì)等缺少清楚的認(rèn)識(shí)，其利用和處置方式的選擇往往貪圖簡(jiǎn)單節(jié)省，就近隨意處置；若對(duì)水域中剩余的污泥進(jìn)行了不當(dāng)處置，則容易對(duì)水體造成二次污染。剩余污泥若不進(jìn)行及時(shí)處理，長(zhǎng)時(shí)間堆放，污泥易產(chǎn)生消化，從而產(chǎn)生沼氣。干化后的污泥易隨風(fēng)飛揚(yáng)，產(chǎn)生粉塵污染。還有一些污泥本身就含有易揮發(fā)的有毒有機(jī)物質(zhì)，會(huì)散發(fā)毒氣，這都會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生污染。若堆放的污泥經(jīng)雨水浸淋，一部分氮、磷以及一些重金屬和有害化學(xué)物質(zhì)會(huì)隨著雨水浸出，易對(duì)當(dāng)?shù)氐耐寥篮退w造成污染。

與現(xiàn)有常見的污泥處理技術(shù)相比，用污泥制作成為陶粒產(chǎn)品的技術(shù)一種向著污泥資源化利用、無害化處理的實(shí)踐嘗試，在很大程度上將污泥變廢為寶。此外，還最大限度地避免了污泥對(duì)大氣、水資源和土壤的污染，也打下了污泥資源化利用的結(jié)實(shí)基礎(chǔ)。

就環(huán)境效益這方面來說，近年來，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)帶來的建筑、房地產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展，面臨著國(guó)家保護(hù)耕地，限制開采黏土與使用大量建材兩個(gè)矛盾之間，利用污泥生產(chǎn)建筑材料，不僅可以減少污泥填埋所占用的土地，減少自然資源消耗，而且可以使資源得到循環(huán)利用。既解決了污泥的出路，又解決了建材面臨的需求，有利于國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展。而且，陶粒產(chǎn)品本身也可以制成陶?；炷?、陶粒砌塊等系列產(chǎn)品，成為一些新的具有市場(chǎng)價(jià)值的產(chǎn)品。