专利名称：城市生活污水污泥烧结制陶粒的方法
技术领域：
本发明属于固体废物处理、处置技术领域，具体涉及污泥无害化、减量化和 资源化的一种城镇污水污泥烧结制陶粒的方法。
技术背景目前我国城镇污水处理率为42%，污水污泥每年的排放量大约为130万吨(干 重)，而且年增长率大于10%。如果城镇污水全部得到处理，则年产污泥量将达 到840万吨(干重)，占我国总固体废弃物的3.2%。污泥除含有无机质、有机质外， 还含有大量的病菌、寄生虫、重金属等有毒、有害物质，处理不当极易造成严重 的二次污染。因此，解决大量城镇污水污泥的出路在于寻找使污水污泥无害化、 减量化并资源化的方法。我国的污泥处置技术刚起步不久，与国外先进国家相比差距很大。目前，我 国对城镇污水污泥的处置还仅限于填埋、焚烧、堆肥等方法，但这些方法均存在 一定的弊端我国大部分地区采用填埋处置污泥，但随着污泥量的增加，同时市 政建设也正在迅速占用可利用的土地资源，使填埋场的大面积选址困难。此外， 由于我国进入填埋场的污泥含水率往往达不到规定要求，这给填埋场的运行和管 理带来了许多问题，很多填埋场开始拒绝含水率75%~80%的脱水污泥入场。而 焚烧处理由于成本高昂，只在部分经济发达地区有少量应用。传统的堆肥工艺由 于占地面积大、周期长，肥料品质差，易产生臭味等而逐渐被淘汰，新的堆肥工 艺由于机械通风、高温好氧发酵等设备投资较高，因此只在美国、日本、欧洲等 发达国家得到很好的应用，而我国由于生活污水中常混入工业污水，污泥中的重 金属含量通常较高，使堆制得到的肥料中重金属超标进一步限制了其应用。利用生活污水污泥制造建材是近年来新兴的污泥处置和资源化方法，是解决 产生量日益增长的污水污泥的重要途径，但是现有的技术存在污泥掺加比例低、 需要大量的粘土和页岩资源等问题，难以实现大规模的应用。
发明内容
针对以上各污泥处置方法均存在不同的弊端，限制了它们在实际中的应用， 本发明的目的在于提供一种城镇污水污泥烧结制陶粒的方法，使污泥烧制陶粒资 源化的同时，实现污泥的无害化和减量化，对于解决我国生活污水污泥的出路有 很大的实际意义。所述城镇污水污泥烧结制陶粒的方法具体包括如下步骤1. 以城镇污水污泥干粉粒为主原料，以粉煤灰和粘土为辅助原料，其中城 镇污水污泥干粉粒为主原料、粉煤灰、粘土按重量比为(7 9): (3 6): (0.5 1);2. 采用干法造粒，将城镇污水污泥干粉粒、粉煤灰、粘土按上述比例配制 混匀后用粉末压片机加压成型；成型压力7.5MPa，保压30秒；得到直径2cm， 高约lcm的圆柱，每片重约6g。3. 成型后坯料经300 38(TC预热、预热时间10 40min，在1030-1 IO(TC高 温焙烧5 45min，冷却后得陶粒产品。所述城镇污水污泥干粉粒是将脱水污泥在105"C温度下烘干，成后用粉碎机 粉碎成粉粒。所述粘土经105"C烘干后用粉碎机粉碎成粉粒。 所述粉煤灰过筛，去除石头，金属类杂物。所述陶粒产品的表面是一层较致密的釉层，内部呈铅灰色并有大量微小气孔。本发明的有益效果是所得到的陶粒抗压强度，表观密度和吸水率等物理性能 符合国家标准《GB/T17431-1998轻集料及其试验方法》。分析陶粒的重金属浸 出毒性，溶出液的总金属浓度低于《GB5749-2006生活饮用水卫生标准》和 《GB3828-2002地表水环境质量标准》的规定浓度。说明烧结陶粒产品的性能稳 定，不会对环境造成二次污染。因此具有如下优点1、利用城镇污水污泥烧结制陶粒做建材是利用污泥中无机组分资源化的一 种方法，同时可使污泥无害化和减量化。 2、 本发明采用干法造粒，可使污泥的掺加量达到70~卯％，提高了污泥的处 理效率。3、 污泥的熔点较低，掺加量的提高有利于焙烧温度的降低，可有效节约能 源。污泥中的助熔组分Fe203和碱金属氧化物的含量与粘土含量相当，可替代粘 土，符合目前国家限制粘土使用的规定。4、 陶粒坯料经预热后，其中的有机成分大部分被驱除，防止了高温阶段陶 粒爆裂，降低其物理性能。使得到的陶粒产品内部呈铅灰色并有大量微小气孔， 具有轻骨料建材的优点。5、 通过对重金属在陶粒中固定情况的硏究及产品的重金属浸出实验，确认 污泥所含重金属大部分被固定在陶中，并且产品重金属浸出率和浸出浓度都很 低。6、 以粉煤灰为辅料，为这种工业固体废物的资源化利用找到新的途径。7、 本方法实用、先进，流程简单，占地少，无二次污染，运行简便、可靠， 具有明显的环境效益、社会效益和经济效益。
图1是本发明城市生活污水污泥烧结制陶粒的方法流程图。
具体实施方式
本发明提供一种城镇污水污泥烧结制陶粒的方法。具体步骤如图1所示城市 生活污水污泥烧结制陶粒的方法流程图；在图中，以城镇污水污泥为主原料，其 余以粉煤灰和粘土为辅助原料，按城镇脱水污水污泥、粘土分别干燥和粉碎、将 三种原料按比例混合均匀，加压成型、预热、高温焙烧后得到陶粒产品。下面列 举实施例予以说明。实施例1某城镇污水处理厂产生的脱水污泥，污泥的含水率为80.6%，有机质含量(干 基)为50.4wt%，容重为1.07g/cm3，干污泥熔点为1050°C。将脱水污泥105。C烘 干后用粉碎机粉碎，粘土经105"C烘干后用粉碎机粉碎，粉煤灰过筛，将3种原 料按重量比7: 2.5: 0.5比例充分混合，然后用粉末压片机加压成型。成型压力 7.5MPa，保压30秒。得到直径2cm，高约lcm的圆柱，每片重约6g。成型后坯 料经32(TC预热、预热时间20min， 105(TC高温焙烧35 min。冷却后得陶粒产品， 其表面是一层较致密的釉层，内部呈铅灰色并有大量微小气孔。得到的陶粒抗压 强度为65MPa，表观密度1.2g/cm3，吸水率10%，物理性能符合国家标准《GB/T 17431-1998轻集料及其试验方法》。分析陶粒的重金属浸出毒性，溶出液的总 金属浓度低于《GB5749-2006生活饮用水卫生标准》和《GB3828-2002地表水环 境质量标准》的规定浓度。说明烧结陶粒产品的性能稳定，不会对环境造成二次 污染。实施例2某城镇污水处理厂产生的脱水污泥，污泥的含水率为80%，有机质含量(干 基)为52wt%，容重为1.01g/cm3，干污泥熔点为1049°C。将脱水污泥105。C烘 干后用粉碎机粉碎，粘土经105C烘干后用粉碎机粉碎，粉煤灰过筛，将3种原 料按重量比8: 1.5: 0.5比例充分混合，然后用粉末压片机加压成型。成型压力 7.5MPa，保压30秒。得到直径2cm，高约lcm的圆柱，每片重约6g。成型后坯 料经35(TC预热、预热时间35min， 1080°C高温焙烧20 min。冷却后得陶粒产品， 其表面是一层较致密的釉层，内部呈铅灰色并有大量微小气孔。得到的陶粒抗压 强度为70MPa，表观密度1.0g/cm3，吸水率9%，物理性能符合国家标准《GB/T 17431-1998轻集料及其试验方法》。分析陶粒的重金属浸出毒性，溶出液的总 金属浓度低于《GB5749-2006生活饮用水卫生标准》和《GB3828-2002地表水环 境质量标准》的规定浓度。说明烧结陶粒产品的性能稳定，不会对环境造成二次 污染。
权利要求
1.一种城镇污水污泥烧结制陶粒的方法，其特征在于，所述城镇污水污泥烧结制陶粒的方法具体包括如下步骤(1)以城镇污水污泥干粉粒为主原料，以粉煤灰和粘土为辅助原料，其中城镇污水污泥干粉粒为主原料、粉煤灰、粘土按重量比为(7～9)∶(3～6)∶(0.5～1)；(2)采用干法造粒，将城镇污水污泥干粉粒、粉煤灰、粘土按上述比例配制混匀后用粉末压片机加压成型；成型压力7.5MPa，保压30秒；得到直径2cm，高约1cm的圆柱，每片重约6g；(3)成型后坯料经300～380℃预热、预热时间10～40min，在1030～1100℃高温焙烧5～45min，冷却后得陶粒产品。
2. 根据权利要求1所述城镇污水污泥烧结制陶粒的方法，其特征在于，所述 城镇污水污泥干粉粒是将脱水污泥在105"C温度下烘干，成后用粉碎机粉碎成粉 粒。
3. 根据权利要求1所述城镇污水污泥烧结制陶粒的方法，其特征在于，所述 粘土经105t:烘干后用粉碎机粉碎成粉粒。
4. 根据权利要求1所述城镇污水污泥烧结制陶粒的方法，其特征在于，所述 粉煤灰过筛，去除石头，金属类杂物。
5. 根据权利要求1所述城镇污水污泥烧结制陶粒的方法，其特征在于，所述 陶粒产品的表面是一层较致密的釉层，内部呈铅灰色并有大量微小气孔。
6. 根据权利要求1所述城镇污水污泥烧结制陶粒的方法，其特征在于，所述 城镇污水污泥干粉粒为主原料、粉煤灰、粘土按重量比为7: 2.5: 0.5比例充分 混合。
7. 根据权利要求1所述城镇污水污泥烧结制陶粒的方法，其特征在于，所述 城镇污水污泥干粉粒为主原料、粉煤灰、粘土按重量比为8: 1.5: 0.5比例充分混合。
全文摘要
本发明公开了属于固体废物处理、处置技术领域的一种城镇污水污泥的无害化、减量化和资源化方法。本发明陶粒的制备方法，以70％以上城镇污水污泥为主原料，以粉煤灰和粘土为辅助原料；原料经过干燥、粉碎混合，再经混料、加压成型、预热、焙烧，得陶粒产品。烧制的陶粒产品表面是一层较致密的釉层，内部呈铅灰色并有大量微小气孔。其抗压强度、吸水率等物理性能及产品环境安全性均符合国家标准的要求，且产品具有良好的经济效益。本发明利用生活污水污泥制造建材，对于解决我国生活污水污泥的出路有很大的实际意义，具有较好的社会效益和环保效益。
文档编号C04B33/02GK101148348SQ20071012129
公开日2008年3月26日 申请日期2007年9月3日 优先权日2007年9月3日
发明者欣 杜, 王志玉, 聂永丰, 金宜英 申请人:清华大学