本发明涉及固体废弃物的处理与处置
技术领域：
，具体公开了一种利用生活污泥裂解制气烧结生活污泥制备陶粒生产方法。
背景技术：
：当前，我国经济发展和城市化进程不断加快，城市生活污水的排放与处理成为焦点。生活污泥作为城市污水处理厂在水处理过程中所产生的固体废弃物，除了含有病原微生物之外，还含有难以降解的有机物和有毒有害的重金属，因此经济有效的处置技术至关重要。我国最早于上个世纪九十年代初期开始研究利用污泥制备陶粒。1994年召开的“全国第四届轻骨料及轻骨料混凝土学术研讨会”上，上海建筑科学研究院公布了“污泥烧制陶粒的研究”项目成果。由此，使用污泥烧制陶粒开始引起业界关注。但是经过长期的实验与实践，污泥掺量少，生产能耗高，尾气处置落后，重金属溶出超标等成为了发展的制约因素。2017年，由云南大学陆轶峰等人申报的发明专利《一种利用活性污泥烧制陶粒的方法》(专利号ZL201710346407.3)，虽然制得陶粒的重金属浸出率小于GB5058.3-2007《危险废弃物鉴别标准—浸出毒性鉴别》中所规定的结果，符合标准。但是，采用“喷煤”的方式进行高温烧制，浪费了资源，污染了环境。2018年，由郑州鑫地机械设备有限公司丁怡人等人申报的实用新型专利《固体废弃物中温热解炉》(专利号ZL201810578972.7)采用贫氧中温热裂解技术，实现了将不添加任何生物质成分、含水率为25％、热值为1670大卡的生活污泥在贫氧，温度为500-650摄氏度的环境下，成功裂解成可燃气体，所得可燃气体燃烧时的二噁英含量远低于GB1848.4-2001《危险废物焚烧污染控制标准》。因此，把生活污泥裂解成可燃气作为热源，再将生活污泥烧结制备成重金属浸出达标的陶粒，具有其特殊的环保效益、经济效益和社会效益。技术实现要素：针对现有技术的自身特点，结合当前污泥处置的发展情况，本发明提供一种利用生活污泥裂解制气烧结生活污泥制备陶粒的方法。本发明采用的技术方案为：一种利用生活污泥裂解制气烧结生活污泥制备陶粒的方法，包括如下步骤：步骤一：选用污水处理厂含水率为20％-25％、热值为1670-2500大卡的生活污泥送入固体废弃物中温热解炉进行裂解制气；步骤二：选取干化至含水率为65％-70％的生活污泥作为陶粒原料，并选取黏土、页岩、陶土、炉碴、矿碴、粉煤灰、重油中的一种或几种作为陶粒辅料；步骤三：将步骤二中原料、辅料先后用辊齿式破碎机与双轴搅拌机破碎混合，然后送入对辊造粒机或圆盘造粒机制作粒径为1-2cm的胚料；步骤四：将步骤一中裂解所得可燃气通入旋转窑或竖立窑作为热源，焙烧步骤三中所得胚料。进一步，焙烧分三个阶段：第一阶段为预热干燥段，采用稳升温，慢升温的方式对胚料进行预热干燥，控制陶粒胚料入口处的温度为300℃，并以13-15℃/min的速率加热至1000℃；第二阶段为高温焙烧段，焙烧所需温度为1050-1200℃，烧制时长为50-60min；第三阶段为冷却段，胚料烧制完成后，用冷却机冷却即可得到陶粒产品。进一步，所述的裂解可燃气中可添加高热值天然气。与现有技术相比，本发明具有如下三大优势：1、以生活污泥裂解气作为陶粒焙烧的热源，取代了传统工艺中的燃煤、天然气、生物质等热源供给，具有环保效益、经济效益和社会效益。2、以生活污泥作为制备陶粒的原料，既提高了生活污泥的利用效率，又实现了对重金属的稳定固封，陶粒重金属的浸出浓度低于国标GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》限值，同时也低于国标GB3838-2002《地表水环境质量标准》限值。3、本发明所制得的陶粒，具有保温、抗震、隔音、高强度等效果，可以用于建材(房屋、道路、桥梁及海绵城市建设等工程)、耐火保温材料、园艺、化工及石油等领域。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。下列实施例所采用的生活污泥分别源自郑州市王新庄污水处理厂、郑州市五龙口污水处理厂、郑州市马头岗污水处理厂。实施例1：取郑州市王新庄污水处理厂含水率为25％、热值为1900大卡的生活污泥，于固体废弃物中温热解炉进行裂解制气；选取含水率为65％的生活污泥，与黏土按照1:1的重量比例用辊齿式破碎机与双轴搅拌机破碎混合，并送入圆盘造粒机制成粒径为1cm的胚料；然后将坯料送入由裂解可燃气作为热源的旋转窑进行焙烧，焙烧时首先采用稳升温，慢升温的方式对胚料进行预热干燥，控制胚料入口处的温度为300℃，并以15℃/min的速率加热至1000℃；等胚料充分干燥后，再用1200℃的高温焙烧，烧制时间为50min；如果焙烧所用裂解可燃气的热值达不到所需，可辅以高热值的天然气；等烧制完成后，再将胚料取出，用冷却机冷却即可，且堆放密度为500kg/m3。实施例2：选取郑州市五龙口污水处理厂含水率为25％、热值为2150大卡的生活污泥，于固体废弃物中温热解炉进行裂解制气；选取含水率为65％的生活污泥，与黏土、粉煤灰按照5：4：1的重量比例送入辊齿式破碎机与双轴搅拌机破碎混合，然后再用圆盘造粒机制成粒径为1cm的胚料；接着将坯料送入由裂解可燃气作为热源的旋转窑进行焙烧；焙烧时首先采用稳升温，慢升温的方式对胚料进行预热干燥，控制胚料入口处的温度为300℃，并以15℃/min的速率加热至1000℃；等胚料充分干燥后，再用1200℃的高温焙烧，烧制时间为55min，如果焙烧所用裂解可燃气的热值达不到所需，可辅以高热值的天然气；等烧制完成后，将胚料取出，用冷却机冷却即可，堆放密度为300kg/m3。实施例3：选取郑州市马头岗污水处理厂含水率为25％、热值为2000大卡的生活污泥，于固体废弃物中温热解炉进行裂解制气；并选取含水率为65％的生活污泥，与辅料重油、粉煤灰按照5：2：3的重量比例送入辊齿式破碎机与双轴搅拌机破碎混合，然后再用圆盘造粒机制成粒径为1cm的胚料；接着将坯料送入由裂解可燃气作为热源的旋转窑进行焙烧；焙烧时首先采用稳升温，慢升温的方式对胚料进行预热干燥，控制胚料入口处的温度为300℃，并以15℃/min的速率加热至1000℃；等胚料充分干燥后，再用1200℃的高温焙烧，烧制时间为60min，如果焙烧所用裂解可燃气的热值达不到所需，可辅以高热值的天然气；等烧制完成后，将胚料取出，用冷却机冷却即可，堆放密度为300kg/m3。取等量的上述各个实施例所生产出来的陶粒，放入蒸馏水中进行浸出毒性鉴别实验，实验选用等离子体原子发射光谱仪检测陶粒浸出液的重金属含量，测得结果见表1。表1陶粒浸出毒性鉴别实验浸出液中重金属含量分析元素实施例1实施例2实施例3烧结后GB5058.3-2007GB3838-2002铜Cumg/kg219271217未检出<100mg/L≤0.01mg/L锌Znmg/kg824845812未检出<100mg/L≤0.05mg/L铅Pbmg/kg23.456.821.5未检出<5mg/L≤0.01mg/L镉Cdmg/kg3.20.42.0未检出<1mg/L≤0.001mg/L铬Crmg/kg139.1489.2127.5未检出<15mg/L≤0.01mg/L汞Hgmg/kg2.13.02.7未检出<0.1mg/L≤0.00005mg/L砷Asmg/kg22.327.423.4未检出<5mg/L≤0.05mg/L根据测定结果可知，上述各实施例的陶粒产品所浸出的重金属含量，均低于GB5058.3-2007《危险废弃物鉴别标准—浸出毒性鉴别》限值，同时也低于国标GB3838-2002《地表水环境质量标准》限值。取等量上述各个实施例所生产出来的陶粒产品进行性能测试，测得结果分别见表2、表3、表4。表2实施例1陶粒相关参数的测定结果项目烧结温度T(℃)堆积密度(kg/m3)筒压强度(Mpa)吸水率(％)实施例112005001.3222.7GB/T17431.1-2010——5001.525根据测定结果，对照GB/T17431.1-2010《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》可知，上述实施例1所生产出来的陶粒产品，吸水能力和抗压能力较差。表3实施例2陶粒相关参数的测定结果项目烧结温度T(℃)堆积密度(kg/m3)筒压强度(Mpa)吸水率(％)实施例212003000.8518.3GB/T17431.1-2010——3000.515根据测定结果，对照GB/T17431.1-2010《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》可知，上述实施例2所生产出来的陶粒产品具有高抗压性、高吸水性的优势。表4实施例3陶粒相关参数的测定结果项目烧结温度T(℃)堆积密度(kg/m3)筒压强度(Mpa)吸水率(％)实施例312003000.5315.8GB/T17431.1-2010——3000.515根据测定结果，对照GB/T17431.1-2010《轻集料及其试验方法第1部分：轻集料》可知，上述实施例3所生产出来的陶粒产品具有较好的抗压能力和吸水能力。上述对实施例进行了详细说明，凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。当前第1页1 2 3