专利名称：利用高含水量的城市污水处理厂污泥制作建筑材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种综合资源利用方法，尤其是涉及一种利用高含水量的城市污水处理厂污泥制作建筑材料的方法。
背景技术：
随着我国人口不断增加、经济发展和城市化进程的加快，社会公众对环境质量的要求日益提高，同时我国的水资源越来越加紧缺，水体污染状况也越来越严重，据统计2009年全国废水排放量达5892亿吨，其中城市生活废水排放量354. 8亿吨，占废水排放总量的60. 2%。2011年，我国城市污水处理厂日处理量达到438亿吨，按照此数据计算每年要产生含80%水的污泥3136. 4万吨。随着我国污水处理能力的增加和处理后水质的提高，污泥产生量还将继续增加，按当前污水处理厂常用的处理工艺，每处理一吨污水产生
O.05%-O. 1%污泥(含水80%)，大量的污泥没有得到安全处理处置，形势异常严峻。因此如何合理的处置污泥，做到无害化、减量化、稳定化、资源化、产业化的处理目标已成为全国污水处理厂和相关部门迫切需要解决的环境资源问题，部分地区已成为当务之急。目前，全国城镇污水处理厂的污泥只有10%左右通过堆肥制肥等技术处理处置后回用到土地、大约20%采用填埋、少量采用焚烧和建材利用等，其余大部分随意外运、简单填埋或堆放，给当地生态环境带来了极不安全的隐患。城镇污水处理厂污泥不仅含水量高，易腐烂，有强烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生虫卵以及铬、汞等重金属和二恶英等难以降解的有毒有害及致癌物质。污泥未经处理随意堆放，经过雨水的侵蚀和渗漏作用，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人类身体健康。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种利用城市污水处理厂的新鲜污泥和其他原料混合生产墙体材料的方法，一则利用并消化了大量的城市污水处理厂排放的污泥，二则污水处理厂的排放污泥中有机质的自身燃烧产生的热量补充高温焙烧烧结制品的热量，既利用了污泥自身的热值，又可以高温分解有毒有害及致癌物质，完全解决了城市污水处理厂污泥的二次污染问题，是目前实现城市污水处理厂污泥无害化、资源化、产业化的最佳途径之一。为了达到上述技术目的，本发明采用的技术方案为—种利用高含水量的城市污水处理厂污泥制作建筑材料的方法，包括以下步骤
(I)原料煤矸石和页岩，混合后粉碎至细度为2mm 3mm，放置陈化24 72小时；(2)与含水量为80%的城市污水处理厂污泥混合，输送至轮碾机中碾匀，经双轴搅拌机搅拌均匀，经真空挤出机挤出，经切条机切条、切坯机切坯后烧制。上述方法，其中所述原料煤矸石、页岩和城市污水处理厂污泥的用量按重量份数计分别为
煤砰石60 90，页岩5 20，城市污水处理厂污泥5 30。上述方法，所述烧制为一次码烧，放入砖窑在900°C 1100°C条件下烧制成砖。按照上述方法根据现有技术可以生产出多种建筑材料、墙体材料。最常用的是烧结砖。根据本发明的一个优选实施方式，由新鲜污泥和其他原料混合烧制的污泥砖，符合GB5101-2003《烧结普通砖》和GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》标准。其技术关键及创新点①由于污泥中含有一定量的有机质，在生产过程中经过强力搅拌和陈化，使污泥和煤矸石粉末均化，防止了污泥中有机质在高温下燃烧导致砖体表面不平整由于污泥成分较为复杂，混合样的塑性有所降低，砖体内部微孔增多，导致砖吸水率大，在试生产过程中，添加页岩作为原料，提高了混合样的塑性，保证污泥砖的吸水率符合GB5101-2003《烧结普通砖》标准；③由于污泥中含有一定量的有机质，烧成温度较粘土烧结砖高，污泥含量和烧成温度影响收缩率的关键因素；④通过合理控制烧成温度，合理掺加污泥量，使得砖体抗压强度符合GB5101-2003《烧结普通砖》；⑤有效解决甲烷二次污染甲烷的温室效应潜能是CO2的22倍。眼下全球变暖的温室效应中，甲烷是第二号元凶，其影响已占23%，仅次于C02。控制和减少甲烷的排放也与CO2—样成为当务之急。污水污泥的有机物多达50 % 70 %。有机物质中挥发分又高达76 % 86 %，挥发分的热值占有机质热值的70 %左右。挥发分的主要成分就是甲烷和少量的氏、02、队、0)2等。掺有污水污泥的砖坯在砖窑的预热带，利用窑的余热将其加热，在30-120°C之前的干燥过程挥发分不会析出，超过350°C时，有机质的挥发分迅速大量析出，砖坯开始自燃。此前析出的挥发分如不能作为燃料燃烧掉，只能以冒烟的形式与烟气一起排入大气，造成严重的甲烷二次污染。正因如此，利用污泥烧砖浪费的能源和产生的污染不容忽视，我们解决本问题的办法是采用实用新型专利三风道一次码烧轮窑(专利号ZL2009202914011)，在砖坯烘干后进入200°C以上的预烧区，预烧区内产生的大量挥发分由预设的风道抽到燃烧区迅速的燃掉，增加燃烧区燃烧速度，既节约了能源，又避免了二次污染。本发明得到的烧结砖产品主要技术性能指标①强度大于15Mpa ;②表面无严重泛霜；③沸煮吸水率平均值小于18% 饱和系数平均值小于0. 78 ;⑤放射性物质IKa、L小于I. O。把污泥烘干变成原料，成本过高，烘干一吨污泥成本要在600元左右，采用石灰调质把污泥的含水率降到50%以下，处理一吨污泥也需200元左右，如果当地不能利用，一吨污泥还要花费60元进行填埋，采用本发明生产建筑墙体材料，一座年产6000万块标砖的窑厂，能吃掉60万城人口污水处理厂产生的新鲜污泥。
具体实施例方式为进一步说明本发明，结合以下实施例具体说明实施例I :本实施例采用样品为凤台污水处理厂的新鲜污泥，实验厂家为凤台县天宝活性煤矸石混合原料厂，凤台污水处理厂是国家南水北调的污水处理工程之一，2008年8月建成投产，一期工程日处理污水2. 5万吨，实际日处理2. 2万吨，每年产含水率80%污泥3000吨左右。新鲜污泥的主要特征和重金属含量见表I、表2 :表I污泥样品基本特征
权利要求
1.高含水量的城市污水处理厂污泥在建筑材料中的应用，其特征在于所述高含水量的城市污水处理厂污泥的含水量为质量百分比的80%。
2.根据权利要求I所述的应用，其特征在于所述建筑材料为烧结砖。
3.一种利用高含水量的城市污水处理厂污泥制作建筑材料的方法，其特征在于包括以下步骤 (1)原料煤矸石和页岩，混合后粉碎至细度为2mm 3mm，放置陈化24 72小时； (2)与含水量为质量百分比80%的城市污水处理厂污泥混合，输送至轮碾机中碾匀，经双轴搅拌机搅拌均匀，经真空挤出机挤出，经切条机切条、切坯机切坯后烧制。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述原料煤矸石、页岩和城市污水处理厂污泥的用量按重量份数计分别为 煤石干石60 90, 页岩5 20, 城市污水处理厂污泥5 30。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述烧制为一次码烧，放入砖窑在900°C 1100°C条件下烧制成砖。
全文摘要
本发明涉及一种利用城市污水处理厂的新鲜污泥和其他原料混合生产墙体材料的方法，一则利用并消化了大量的城市污水处理厂排放的污泥，二则污水处理厂的排放污泥中有机质的自身燃烧产生的热量补充高温焙烧烧结制品的热量，既利用了污泥自身的热值，又可以高温分解有毒有害及致癌物质，完全解决了城市污水处理厂污泥的二次污染问题，是目前实现城市污污水处理厂泥无害化、资源化、产业化的最佳途径之一。
文档编号C04B30/00GK102617113SQ20121009793
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日
发明者张怀功, 陈宏胜, 黄毅 申请人:陈宏胜