专利名称：污泥处理方法和该方法生产的污泥发泡轻质混凝土及用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种处理和回收利用污泥的方法和该方法生产的产品及其用 途，具体地说，本发明涉及一种利用污水处理产生的污泥生产轻质发泡混凝土
的万法和米用该万法王广的牷质及泡泥激土以及该牷质及泡泥凝土的用遂。
背景技术：
污水处理是将污水中的杂质浓縮成半固体形态再从流体中分离出来的过 程，分离出来的糊状浓缩质即为污泥。污泥的处理一直是困扰污水处理行业的
难题，污泥处理设备大约占污水处理厂40%-60%的基建投资，污水处理厂50% 左右成本是污泥处理费用。
传统的污泥处理方法是首先对污泥进行脱水、干燥，再进行焚烧或者填埋。
这样的处理方法存在以下缺点和困难(l)由于污泥呈糊状，而且原污泥的含
水率高达95%以上，必须进行多次脱水和千燥，需要昂贵的脱水和干燥设备以 及巨大的能量消耗，并且需要巨大的处理场地；(2)焚烧污泥会严重污染空气; (3)因污泥中含有多种重金属和其他有毒有害物质，填埋后，这些重金属和有 毒有害物质会渗入地下水中，严重污染地下水；(4)脱水和干燥完毕的污泥作 为废物进行焚烧和填埋，不仅没有使污泥得到循环利用，而且巨额的脱水、干 燥、焚烧、填埋以及其他成本和费用无疑是严重的浪费。
发明内容
为了解决污泥处理的难题，本发明提供了一种处理污泥的方法，该方法不 仅不会造成环境污染，而且成本低廉，同时还能生产出具有多种用途的污泥发 泡轻质混凝土。该方法的实施，不仅能够解决污水处理行业面临的污泥处理问 题，而且能够通过污泥的回收和利用生产具有多种用途的轻质发泡混凝土。
本发明提供一种污泥处理方法，该污泥处理方法包括如下步骤
(1) 在污泥中加入生石灰，充分搅拌，使生石灰和污泥中的水发生化学 反应从而形成污泥熟石灰；
(2) 在步骤(1)产生的污泥熟石灰中，加入水泥和水，充分搅拌，形成
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巧兆很微土；
(3)通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与 步骤(2)产生的污泥混凝土均匀混合。
本发明的污泥处理方法中，步骤(1)中的污泥可以是没有经过脱水、干 燥、浓縮处理的原污泥，也可以是经过初步脱水、干燥处理的浓縮污泥。在步 骤(1)中，生石灰的主要成分氧化钙和污泥中的水发生化学反应，生成熟石
灰(主要成分为氢氧化钙)，其化学反应式:
0 0 + ^2<9==0<朋)2
由于只有污泥中的水与生石灰发生反应，反应后所得产物中仍然含有污 泥，所以将反应后形成的混合物称为污泥熟石灰。
本发明的污泥处理方法，步骤(1)中的污泥和生石灰的重量比例为1:1 至6:1。步骤(1)中的生石灰最好使用生石灰粉。
本发明的污泥处理方法，在步骤(2)中，各组分的重量百分比为污泥 熟石灰30%—60%，水泥15%—40%，水10%—40%。各组分的优选重量百分比为 污泥熟石灰40%—50%，水泥20%—35%，水20%—30%。各组分的最佳重量百分 比为污泥熟石灰50%，水泥25%，水25%。
在步骤(2)中，还可以在污泥熟石灰中加入粉煤灰，所述粉煤灰可以是 烟囱中形成的粉煤会，也可以是将其他燃烧物燃烧后形成的煤渣进行粉碎后形 成的粉煤灰。在加入粉煤灰的情况下，各组分的重量百分比为污泥熟石灰 30%—60%，水泥10%—30%，粉煤灰5%—20%，水10%—30%。各组分的优选重量 百分比为污泥熟石灰40%--50%，水泥15%—25%，粉煤灰10%—15%，水 15%—25%。各组分的最佳重量百分比为污泥熟石灰50%，水泥20%，粉煤灰 10%，水20%。
步骤(3)中的发泡剂是生产普通发泡混凝土所使用的发泡剂，比如松香 酸皂类发泡剂、金属铝粉发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂、树脂皂
类发泡剂、水解血胶发泡剂、石油磺酸铝发泡剂等，也可以是它们中两种以上 的混合物。所用发泡剂的重量是步骤(2)产生的污泥混凝土重量的1%—10%， 优选2%—5%，如3%。
本发明的污泥处理方法，步骤(3)产生的污泥发泡轻质混凝土通过发泡
系统的喷射口喷出。
本发明提供一种污泥发泡轻质混凝丄，该污泥发泡轻质混凝丄含有脱水污 泥、熟石灰、水泥、水、发泡剂，在其内部形成有大量的泡沬孔，该污泥发泡 轻质混凝土采用如下方法制备获得在污泥中加入生石灰，充分搅拌，使生石 灰和污泥中的水发生化学反应，形成污泥熟石灰；在污泥熟石灰中加入水泥和 水，并充分搅拌，形成污泥混凝土；然后通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机 械方式充分发泡，并将泡沫与污泥混凝土均匀混合，即得到污泥发泡轻质混凝 土。
本发明的污泥发泡轻质混凝土屮还可以含有粉煤灰，在其制备方法中，在 污泥熟石灰中加入水泥和水的同时，再加入粉煤灰，即可使最终制备的污泥发 泡轻质混凝土中含有粉煤灰。
采用本发明的污泥处理方法处理污泥直接获得本发明的污泥发泡轻质混凝土。
由于在步骤(1)中，污泥中的水部分或者全部与生石灰中氧化钙发生化 学反应生成熟石灰，即生石灰对污泥起到脱水的作用，所以本发明的污泥处理 方法最终形成的污泥发泡轻质混凝土中含有脱水污泥和熟石灰。
本发明的污泥发泡轻质混凝土具有如下性能:①轻量性，体积密度为 300-1500kg/m3，相当于普通混凝土的1/5 1/10左右；②抗压性，抗压强度 在1.2Mpa以上，且具有良好的抗侧压性能，根据需要可生产出不同强度的污 泥发泡轻质混凝土;③保温性，极低的热传导率，导热系数低于0.2W/(m* k); ④隔音性，污泥发泡轻质混凝土中含有大量的独立气泡，且分布均匀，吸音能 力为0.09-0. 19%，是普通混凝土的5倍，具备独特的隔音功能；⑤具有良好的 隔热性，热阻约为普通混凝土的20-30倍，能起到很好的隔热效果；⑥低弹抗 震性，污泥发泡轻质混凝土的多孔性使其具有较低的弹性模量，从而使其对冲 击载荷具有良好的吸收和分散作用，对外力作用表现出软垫性，提高了抗震性； ⑦低吸收率，污泥发泡轻质混凝土具有强韧而独立的发泡连接，吸收率在25%
以内，使其具有一定的防潮、抗渗性能；⑧整体性好，可5见场浇注施工，与主
体工程结合紧密，不需留界隔缝和透气管;⑨自填充和自密实性，釆用该污泥 发泡轻质混凝土作业，无需机械夯实，即可自行填充和密实；⑩可泵性好，污 泥泡沫混凝土具有独特的液态及强韧的发泡，再加上流动性强，可进行远距离 泵送，且作业注入能力强，机械化程度高，可大面积施工，用于填充隧道及作 为各种建筑物内部的垫层。
本发明提供一种污泥发泡轻质混凝土作为建筑填充材料的应用，尤其是作 为路基、桥基填充材料和建筑物中窄缝、窄槽填充材料的应用。由于本发明的 污泥发泡轻质混凝土凝固后具有良好的自密实自填充性能和抗侧压性能，用做 建筑填充材料时，无需机械夯实，即可形成稳定、坚固的填充体。若用于路基、
桥基填充材料，能够避免路基、桥基沉降；对无法进行机械夯实的窄缝、窄槽， 本发明的污泥发泡轻质混凝土能在窄缝、窄槽内形成具有一定强度的填充体。 本发明提供一种污泥发泡轻质混凝土作为建筑保温材料的应用。由于本发
明的污泥发泡轻质混凝土具有极低的热传导率，导热系数低于0.2W/(m， k)， 用做保温材料，具有良好的保温效果。
本发明提供一种污泥发泡轻质混凝土作为墙体构筑材料的应用。本发明的 污泥发泡轻质混凝土具有一定的抗压性能，抗压强度在L2Mpa以上，且具有 良好的抗侧压性能，可以用于构筑墙体；此外，由于其具有重量轻、密度低的 性能，用它构筑墙体能够降低墙体本身的重量。尤其采用本发明的污泥发泡轻 质混凝土构筑非承重墙体时，具有一定的强度，降低对建筑物中其他结构的压 力，而且具有良好的隔音和保温效果。
本发明提供一种污泥发泡轻质混凝土作为隔音材料的应用。比如，用来制 作隔音板。由于本发明的污泥发泡轻质混凝土中含有大量的独立气泡，且分布 均匀，吸音能力为0.09-0. 19%,是普通混凝土的5倍，具备独特的隔音功能， 所以可以用作隔音材料，用来制作隔音板，例如城市道路和居住小区之间的隔 音板。
本发明提供一种污泥发泡轻质混凝土作为矿山坑道填充材料的应用。在矿 山区域采矿、采煤、采石后会形成各种各样的坑道，由于本发明的污泥发泡轻 质混凝土具有良好的自填充自密实性能和抗侧压性能，利用本发明的污泥发泡
轻质混凝土回填抗道后，矿区不会发生沉降,能够提高矿区安全,有利于矿区 的再开发和再利用。
本发明提供一种污泥发泡轻质混凝土在制作人造景观中的应用。本发明的 污泥发泡轻质混凝土具有可泵性，流动性强，可进行远距离泵送，且凝固后具 有一定的强度，可以用来制作人造景观，如假山。
本发明提供一种污泥发泡轻质混凝土作为道路抢险材料的应用。道路塌陷 或者破损的情况时有发生，为了保证道路畅通，往往需要进行道路应急抢险。 由于本发明的污泥发泡轻质混凝土具有适中的抗压强度，在道路場陷或者破损 处填充本发明的污泥发泡轻质混凝土，作为道路应急抢险材料，既能保障道路
畅通，也便于道路修复时铲除和开挖。
本发明提供一种污泥发泡轻质混凝土作为管基填充材料的应用。铺设各种 管道时，管道下放要铺设填充材料，传统的施工方法时铺设土或者沙子作为填 充材料，因管道的存在难以进行机械夯实，尤其是胡同管道的铺设，由于受到 周围环境的限制，更加难以进行机械夯实，因土和沙子比较松软，会发生不同 程度的沉降，尤其是沙子会随雨水流失，沉降现象更加严重，这样会造成管基 出现空洞,导致管道位移，甚至因受力不均而导致管道断裂。由于本发明的污 泥发泡轻质混凝土具有自填充自密实功能，采用本发明的污泥发泡轻质混凝土 作为管道填充材料，无需机械夯实即可达到密实的效果，有效避免沉降现象的 发生；此外，本发明的污泥发泡轻质混凝土凝固后，能够形成与管道的形状相 对应的管基，能够使管道保持稳定。
本发明的污泥处理方法不仅成本低廉、保护环境，而且能够达到污泥循环 利用的效果，能够生产出具有多种用途的污泥发泡轻质混凝土，同时也能够是 堆积如山的粉煤灰得到循环利用，符合固体废料的资源化、减量化、无害化处 理要求。
附图是本发明的污泥处理方法工艺流程图。
具体实施例方式
首先，在混合系统1中加入污泥和生石灰，在搅拌系统2的搅拌下，使生
石灰和污泥中的水反应，生成污泥熟石灰;然后，将水泥和水加入混合系统1
中，在搅拌系统2的搅拌下，使它们充分混合，形成污泥混凝土。在泵吸发泡 系统4的作用下，使混合系统1中的污泥混凝土和发泡剂桶3中发泡剂进入泵 吸发泡系统4，在泵吸发泡系统4中，发泡剂产生的泡沫和污泥混凝土混合， 即产生污泥发泡轻质混凝土。
在混合系统1中加入水泥和水的同时还可以加入粉煤灰。泵吸发泡系统4 中形成的污泥发泡轻质混凝土通过荥吸发泡系统4的喷射口 5喷出。
下面通过实施例，对本发明的污泥处理方法和该方法形成的污泥发泡轻质 混凝土及其用途作进一步的说明。
具体实施方式
和下面的实施例仅仅是为了说 明本发明的技术方案，并不是对本发明的限制。
在1000克污泥中加入1000克生石灰，充分搅拌，使生石灰和污泥中的水 发生化学反应形成污泥熟石灰；然后在污泥熟石灰中加入水泥800克、粉煤灰 400克、水800克，充分搅拌，形成污泥混凝土；通过发泡机的发泡系统将120 克发泡剂用机械方式充分发泡，将泡沬与污泥混凝土均匀混合，即可得到污泥 发泡轻质混凝土。
实施例2
在1000克污泥中加入750克生石灰，充分搅拌，使生石灰和污泥中的水 发生化学反应形成污泥熟石灰；然后在污泥熟石灰中加入水泥875克、粉煤灰 650克、水U00克，充分搅拌，形成污泥混凝土；通过发泡机的发泡系统将 87.5克发泡剂用机械方式充分发泡，将泡沫与污泥混凝土均匀混合，即可得到 污泥发泡轻质混凝土。
实施例3
在1000克污泥中加入500克生石灰，充分搅拌，使生石灰和污泥中的水 发生化学反应形成污泥熟石灰；然后在污泥熟石灰中加入水泥1070克、粉煤 灰645克、水1070克，充分搅拌，形成污泥混凝土；通过发泡机的发泡系统 将215克发泡剂用机械方式充分发泡，将泡沬与污泥混凝土均匀混合，即可得 到污泥发泡轻质混凝土 。
实施例4
在1000克污泥中加入250克生石灰，充分搅拌，使生石灰和污泥中的水 发生化学反应形成污泥熟石灰；然后在污泥熟石灰中加入水泥625克、粉煤灰 470克、水780克，充分搅拌，形成污泥混凝土;通过发泡机的发泡系统将62. 5 发泡剂用^l械方式充分发泡，将泡沫与前述混合物均匀混合，即可得到污泥发 泡轻质混凝土。
实施例5
将实施例K 2、 3或者4产牛的污泥发泡轻质混凝土通过现场浇注，作为 路基、桥基填充材料，污泥发泡轻质混凝土凝固后自行填充密实，能够避免路 面、桥面沉降。
实施例6
将实施例l、 2、 3或者4产生的污泥发泡轻质混凝土通过现场浇注，作为 建筑结构中窄缝、窄槽填充材料，污泥发泡轻质混凝土凝固后自行填充密实， 无需进行机械夯实。
实施例7
将实施例1、 2、 3或者4产生的污泥发泡轻质混凝土涂抹在建筑物的外表 面，作为保温材料，冬天能够避免室内热量散失，夏天能够避免室外热量进入室内。
实施例8
采用实施例1、 2、 3或者4产牛的污泥发泡轻质混凝七构筑建筑物中非承 重墙体，构筑的墙体重量轻，不仅能够减轻墙体对建筑物其他结构的压力，而 且具有良好的隔音效果。
将实施例l、 2、 3或者4产生的污泥发泡轻质混凝土制作成板状结构，可 以作为隔音板，根据需要还可以在隔音板中筑入钢筋等加强件，将该隔音板安 装在道路和居住小区之间，能够取得良好的隔音效果。
实施例10
采用实施例1、 2、 3或者4产生的污泥发泡轻质混凝土填充废旧煤矿坑道，
污泥发泡轻质混凝土凝固后填充密实，并且能够形成稳固的填充体，不会沉降， 提高安全性。
实施例11
将实施例l、 2、 3或者4产生的污泥发泡轻质混凝土迸行喷射，并采用机 械方法使其形成预定的形状，凝固后即可形成假山。 实施例12
将实施例1、 2、 3或者4产生的污泥发泡轻质混凝土铺设或者i真充在道路 塌陷或者破损处，并使铺设或者填充的污泥发泡轻质混凝土与道路完好部分平 齐，使道路保持畅通。在道路修复时，比较容易地将凝固的污泥发泡轻质混凝 土铲除。
实施例13
在胡同铺设管道时，将实施例l、 2、 3或者4产生的污泥发泡轻质混凝土 铺设在管道下放，作为管基材料，然后将圆形管道铺设在污泥发泡轻质混凝土 上，无需进行机械夯实，即可填充密实，污泥发泡轻质混凝土凝同后，能够在 管道下方形成稳固的管基。
本发明还可以用其他不违背本发明精祌或者主要特征的具体形式来概括。 因此，无论从哪一点来看，本发明的上述实施方式只能认为是对本发明的说明 而不能限制本发明，权利要求指出了本发明的技术方案和范围，因此，在与本 发明相当的含义和范围内的任何修改，都应当认为包括在权利要求的保护范围 以内。
权利要求
1. 一种污泥处理方法，该方法包括如下步骤(1)在污泥中加入生石灰，充分搅拌，使生石灰和污泥中的水发生化学反应从而形成污泥熟石灰；(2)在步骤(1)产生的污泥熟石灰中，加入水泥和水，充分搅拌，形成污泥混凝上；(3)通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与步骤(2)产生的污泥混凝土均匀混合，形成污泥发泡轻质混凝土。
2. 根据权利要求1所述的污泥处理方法，其特征在于歩骤(l)所述的污泥是 经过脱水、T燥处理的浓缩污泥。
3. 根据权利要求i所述的污泥处理方法，其特征在r步骤u)所述的污泥是 没有经过脱水、干燥处理的原污泥。
4. 根据权利要求1所述的污泥处理方法，其特征在于步骤(l)中污泥和生石 灰的重量比例i:l至6:1。
5. 根据权利要求l所述的污泥处理方法，其特征在于步骤U)中的生石灰 为生石灰粉。
6. 根据权利要求1所述的污泥处理方法，其特征在于步骤(2)中各组分的重 量百分比为污泥熟石灰30%—60%，水泥15%—40%，水10%--40%。
7. 根据权利要求6所述的污泥处理方法，其特征在于步骤(2)中各组分的重 量百分比为污泥熟石灰40%—50%，水泥2腦一35%，水20%—3()%。
8. 根据权利要求7所述的污泥处理方法，其特征在于歩骤(2)中各组分的重 量百分比为污泥熟石灰50%，水泥25%，水25%。
9. 根据权利要求1所述的污泥处理方法，其特征在于实施步骤(2)时，在 污泥熟石灰中加入水泥和水的同时还加入粉煤灰。
10. 根据权利要求9所述的污泥处理方法，其特征在于步骤(2)中各组分的 重量百分比为污泥熟石灰30%—60%，水泥i0%—30%，粉煤灰5%--20%，水 10%—30%。
11.根据权利要求IO所述的污泥处理方法，其特征在于步骤(2)中各组分的 重量百分比为污泥熟石灰40%--50%，水泥i5%—25%，粉煤灰10%--i5%，水 15%—25%。
12.根据权利要求11所述的污泥处理方法，其特征在于步骤(2)中各组分的 重量百分比为污泥熟石灰50%，水泥20%，粉煤灰10%，水20%。
13.根据权利要求1或9所述的污泥处理方法，其特征在于步骤(3)所述的 发泡剂是松香酸皂类发泡剂、金属铝粉发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白发 泡剂、树脂皂类发泡剂、水解血胶发泡剂或者石油磺酸铝发泡剂，或者是其中 两种以上的混合物。
14. 根据权利要求1或9所述的污泥处理方法，其特征在于步骤(3)所述的 发泡剂的用量是步骤(2)产生的污泥混凝土重量的K)%。
15. 根据权利要求14所述的污泥处理方法，其特征在于步骤(3)所述的发泡 剂的用量是步骤(2)产生的污泥混凝土重量的2%--5%。
16. 根据权利要求15所述的污泥处理方法，其特征在于步骤(3)所述的发泡 剂的用量是步骤(2)产牛的污泥混凝土重量的3%。
17. 根据权利要求1或9所述的污泥处理方法，其特征在于在步骤(3)之后 进一步包括如下步骤使歩骤(3)形成的污泥发泡轻质混凝土从发泡系统的喷射 口喷出。
18. —种污泥发泡轻质混凝土，含有水泥、水和发泡剂，在其内部形成有大量的泡沬孔，其特征在于还含有脱水污泥和熟石灰，采用如下方法制备在 污泥中加入生石灰，充分搅拌，使生石灰和污泥中的水发生化学反应，形成污 泥熟石灰；在污泥熟石灰中加入水泥和水，充分搅拌，形成污泥混凝土；然后 通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沬与污泥混凝土 均匀混合，即得到污泥发泡轻质混凝土。
19. 根据权利要求18所述的污泥发泡轻质混凝土，其特征在于还含有粉煤 灰；在制备过程中，在污泥熟石灰中加入水泥和水的同时，再加入粉煤灰。
20. 权利要求18或者19所述的污泥发泡轻质混凝土作为建筑填充材料的 应用。
21. 权利要求18或者19所3^的污泥发泡轻质混凝土作为建筑保温材料的应用。
22. 权利要求18或者19所述的污泥发泡轻质混凝土作为墙体构筑材料的■ 、- l"TT"^应用。
23. 权利要求18或者19所述的污泥发泡轻质混凝土作为隔音材料的应用。
24. 权利要求18或者19所述的污泥发泡轻质混凝土作为矿山坑道填充材 料的应用。
25. 权利要求18或者19所述的污泥发泡轻质混凝土在制作人造景观中的应用。
26. 权利要求18或者19所述的污泥发泡轻质混凝土作为道路抢险材料的 应用。
27. 权利要求18或者19所述的污泥发泡轻质混凝土作为管基填充材料的■ 、 - i i f应用。
全文摘要
本发明公开了一种污泥处理方法和采用该方法生产的污泥发泡轻质混凝土及其用途。该方法首先使污水处理产生的污泥和生石灰反应，形成污泥熟石灰；再将污泥熟石灰与水泥、水混合，形成污泥混凝土；然后利用发泡机的发泡系统使发泡剂产生泡沫，并将泡沫和污泥混凝土混合。本发明的污泥处理方法能够直接获得污泥发泡轻质混凝土。本发明的污泥发泡轻质混凝土具有多种用途，可作为填充材料、保温材料、墙体材料、隔音材料、矿山坑道填充材料、人造景观制作材料、道路抢险材料、管基填充材料等。本发明的污泥处理方法不仅成本低廉、环保，且能直接产生具有多种用途的污泥发泡轻质混凝土；不仅解决污水处理行业面临的污泥处理问题，且使污泥得以利用。
文档编号C02F11/00GK101381191SQ20081017172
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者彬 梁, 梁林华 申请人:梁林华;梁 彬