利用预烧城市污泥烧制砖块的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用预烧城市污泥烧制砖块的方法，包括如下步骤：（1）混料：城市污泥进行预处理后，按一定比例与页岩粉混合，得到混合料；所述页岩粉添加的重量份为50~75份，所述城市污泥添加的重量份为25~50份；（2）将所述混合料先后进行粗练、陈腐、练泥、成型、干燥、烧成后即得成品。本发明方法的城市污泥利用率高、安全无毒、制得的砖块具有良好的抗压强度和较低的导热系数。
【专利说明】利用预烧城市污泥烧制砖块的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于污泥再利用【技术领域】，特别涉及一种利用预烧城市污泥烧制砖块的方 法。
【背景技术】
[0002] 作为现代城市之肾，污水处理厂不仅净化水源，也产生了城市污泥。城市污泥安全 使用是一种有益资源，在建筑建材、农业、能源、生物等领域可以取得较好的经济效益；处理 不当将产生严重的后果，造成重金属富集、空气污染等恶劣的二次污染。通常，城市污泥的 循环利用需要达到以下几个最基本的要求：减量化，城市污泥含水率较高、体积疏松、占地 面积大，采用常规运输的方式需要较高的运输成本。通过减量这一步的处理，能有效的减去 污泥所含的水份，缩减体积，方便长距离运输与资源化处理；稳定化和无害化，污泥的组成 复杂，含有许多的致病碳氢有机物、病毒、细菌和重金属等，易威胁到人类健康与环境保护。 且污泥组成易随地区的变化而改变。污泥堆置时，易释放出二噁英、硫化氢等有毒物质而污 染环境。
[0003] 广西^一五"期间已经新建了 69座污水处理厂，城市污水处理总量迅猛增至 405. 4万m3/d，污水厂产生的固体废弃物城市污泥，将成为继污水处理之后，环境保护中新 出现的另一大难题。城市污泥组分复杂，含有大量致病细菌、病毒和重金属，且其含水率高 不易于长距离运输。以南宁市为例，原污水处理能力约为44万m3/d，经过扩建及技术改造 后，污水处理总能力达到80万m3/d，按污泥占污水比例的0. 3?0. 5% [2]，由此增加的污 泥可达0. 8?1. 6万m3/d。该市原有利用污泥生产有机肥、卫生填埋等处理措施难以满足 需要，进一步研究污泥资源化、稳定化、安全化的利用方式迫在眉睫。
[0004] 污泥由硅、铝、钾、钙、氧等元素构成基本组分，但是也存在铜、锌、镍等少量重金属 及一些致病物质，正是这些有害物质成为了限制污泥循环利用的主要障碍。当前污泥的资 源化利用研究主要集中在农业土地堆肥和新型建筑材料研发。传统的投海、卫生填埋由于 土地匮乏及严重的二次污染越来越受到限制。农业利用主要把污泥当做一种有机化肥来使 用，经过堆肥处理的污泥含有植物营养和少量的矿物质，适当用于农业生产，可显著提高作 物的产量和品质。但是，近年来伴随检测技术的发展，污泥农用容易受到重金属的影响。建 材利用是当今污泥资源化研究的热点，主要集中在制砖、水泥、陶粒等领域，工艺方式有直 接利用和焚烧过后利用，这种处置方法能妥善处理污泥中的有害物质，比如致病有机物、细 菌和重金属等，不足之处在于污泥的掺量低、消耗大量能源。
[0005] 关于利用城市污泥烧制砖块的相关研究，我们查到如下公开文献：
[0006] 1.顾爱军等，城市污泥制砖的试验研究，江苏技术师范学院学报，2013,2(19): 6-11。该文献以城市污泥和粘土为原料制砖，实验中，公开的污泥掺量0-30%，烧结时间为 2_8h，烧结温度800?1100°C，对城市污泥进行的资源化利用。但是，经实验发现，该方法中 城市污泥的掺量最优仅为5%，当为城市污泥的掺量30%时，砖的抗压强度仅为0. 25MPa， 烧成密度仅为1.45g/cm3。因此，该文献公开的方法中，城市污泥的利用率不高。
[0007] 2、林子增等，城市污泥为掺料烧结砖的生产性试验研究，环境工程学报，2009， 10(3) :1875-1878。该文献也以城市污泥和粘土为原料制砖，公开的污泥掺量0?5%，力口 水搅拌混合，控制含水率17?19% ;陈化均匀混合料颗粒间的空隙水分，制坯成型，成型压 力约为218?310MPa，砖坯含水率控制在16?18%;坯体150?200°C，隧道窑干燥，含水 率降至6%以下，一般在3%左右；后980?1060°C隧道窑焙烧、降温，制成烧结砖。掺加 11. 9?5. 0%污泥的粘土烧结砖抗压强度在16. 11?20. 18MPa之间。但是，该方法的城市 污泥仍然限制在12%以内，利用率不高。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种利用预烧城市污泥烧制砖块的方 法，该方法的城市污泥利用率高、安全无毒、制得的砖块具有良好的抗压强度和较低的导热 系数。
[0009] 为实现本发明的目的，本发明提供以下技术方案：
[0010] 一种利用预烧城市污泥烧制砖块的方法，包括如下步骤：
[0011] ⑴混料：将城市污泥进行预处理后，按一定比例与页岩粉混合，得到混合料；所 述页岩粉添加的重量份为50?75份，所述城市污泥添加的重量份为25?50份；若城市污 泥掺量大于50%，泥料的可塑性下降比较明显，砖块难以成型，制作时保水性差，易开裂，烧 成之后表面更是容易出现裂缝，严重影响砖块的性能。
[0012] (2)将所述混合料先后进行粗练、陈腐、练泥、成型、干燥、烧成后即得成品。
[0013] 所述预处理，是将城市污泥进行除臭、晾晒、烘干、粉磨和过筛后，取部分在550? 600°C下预烧25?40min，然后与未预烧的城市污泥按1. 2 :1的重量比混合。使用经过预 烧后的城市污泥，可在保持砖块强度的前提下，提高污泥在原料中的掺量。
[0014]以上所述除臭，是将城市污泥与除臭剂混合陈放7天；所述除臭剂为硝酸钙；所述 过筛，是采用〇.6mm的筛网。
[0015] 以上所述页岩粉的粒度为兰0? 6臟。
[0016] 以上所述烧成的条件是：烧成温度950?1050°C，保温时间90?150min。在此温 度范围内成色较好，温度较低于950°C时砖块呈现出的颜色较淡，出现欠烧现象；烧成温度 高于1050°C时由于砖块的收缩率过大，砖块容易出现变形、开裂等不良现象。
[0017] 以上所述粗练的时间为1. 5?2h，其间保持混合料浆含水率在18?22%之间。
[0018] 以上所述陈腐的时间为5天。
[0019] 以上所述练泥时间为lh，保持混合料含水率12?18%。含水率较低于12%时，坯 料较干不易成型，砖坯表面容易出现细裂纹；而含水率高于18%时，脱模过程中砖坯容易 变形、开裂。
[0020] 以上所述成型，是对经过练泥后的混合料使用20. 5?33. 5MPa的压力压制成型。 成型压力高于33. 5MPa时，压制的砖块表面容易出现裂纹，用低于20. 5MPa的成型压力成型 又不易制成高强度的砖块，成型压力在20. 5-33. 5MPa之间比较适宜。
[0021] 以上所述干燥，是将成型后的砖坯先自然风干2?5天，然后在100?110°C的温 度下烘干10?12h。
[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0023] 1.本发明的城市污泥利用率可高达50%，大大提高了污泥的利用率，符合循环经 济的要求。
[0024] 2.本发明通过对城市污泥进行除臭、烘干等预处理，可以使污泥大量应用在建筑 墙体材料上，降低城市污泥资源化利用过程中对环境产生的危害。
[0025] 3.通过本发明方法制得的砖块，具有良好的抗压强度（18?25MPa)、较低的导热 系数（1. 1?1. 3W? (nT1 ?〇)，且本发明的烧成条件要求的烧成温度较低，符合节约能源 的要求，因此具有十分重要的应用意义。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于 实施例表示的范围。
[0027] 实施例中所用的城市污泥由琅东污泥和江南污泥按1:1重量混合组成。
[0028] 琅东污泥取自南宁市琅东污水处理厂，该厂采用二级活性污泥法，通过两级沉淀 池的沉淀过程，利用微生物的分解作用对城市中的有机成分进行降解，处理的污水来源主 要为城市生活污水及少量工业污水。该污水含泥量较低、重金属及放射性组分较少。新鲜 的琅东污泥呈深黑色，粘稠状，在空气中堆放风干后变为灰色，含水率在32. 4?37. 3%之 间，PH约为 7,热值为 2076.lkj?kg-1。
[0029] 江南污泥来自于南宁市江南污水处理厂，有机质含量比琅东污泥低，颜色较浅，含 水率和热值均分别为27. 3?34. 0%和1524.OkJ?kg-1，其PH约为7。
[0030] 两种污泥在自然状态下散发微弱的腐臭味，少量污泥堆积不会引起人的强烈反 感。但在加热到300°c左右时，会挥发出大量的刺激性气味，导致严重的空气污染。故在加 热之前需要除臭处理。
[0031] 本发明所用原料化学成分检测如表1所示
[0032] 表1原料化学成分
[0033]
【权利要求】
1. 一种利用预烧城市污泥烧制砖块的方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)混料：城市污泥进行预处理后，按一定比例与页岩粉混合，得到混合料；所述页岩 粉添加的重量份为50~75份，所述城市污泥添加的重量份为25~50份； (2 )将所述混合料先后进行粗练、陈腐、练泥、成型、干燥、烧成后即得成品。
2. 根据权利要求1所述的利用预烧城市污泥烧制砖块的方法，其特征在于：所述 预处理，是将城市污泥进行除臭、晾晒、烘干、粉磨和过筛后，取部分在550-60(TC下预烧 25~40min，然后与未预烧的城市污泥按1. 2 :1的重量比混合。
3. 根据权利要求2所述的利用预烧城市污泥烧制砖块的方法，其特征在于：所述除臭， 是将城市污泥与除臭剂混合陈放7天；所述除臭剂为硝酸钙；所述过筛，是采用0. 6mm的筛 网。
4. 根据权利要求1所述的利用预烧城市污泥烧制砖块的方法，其特征在于：所述页岩 粉的粒度为兰〇.6mm。
5. 根据权利要求1所述的利用预烧城市污泥烧制砖块的方法，其特征在于：所述烧成 的温度是 95(Tl050°C，保温 9(Tl50min。
6. 根据权利要求1所述的利用预烧城市污泥烧制砖块的方法，其特征在于：所述粗练 的时间为1. 5~2h，保持混合料含水率在18~22%之间。
7. 根据权利要求1所述的利用城市污泥烧制砖的方法，其特征在于：所述陈腐的时间 为5天。
8. 根据权利要求1所述的利用预烧城市污泥烧制砖块的方法，其特征在于：所述练泥 时间为lh，练后保持混合料含水率12~18%。
9. 根据权利要求1所述的利用预烧城市污泥烧制砖块的方法，其特征在于：所述成型， 是对混合料使用20. 5~33. 5MPa的成型压力压制成型。
10. 根据权利要求1所述的利用预烧城市污泥烧制砖块的方法，其特征在于：所述干 燥，是将成型后的坯体先自然风干，然后于KHTlKTC下烘干l(Tl2h。
【文档编号】C04B33/132GK104370522SQ201410576278
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】邱树恒, 杨志明, 刘守吉, 罗东燕, 黄静, 孙保玉 申请人:广西大学