专利名称：一种资源化处理脱水污泥、河道底泥和粉煤灰的方法
技术领域：
本发明属于环境保护的固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种资源化处理脱水 污泥、河道底泥和粉煤灰的方法。
背景技术：
在高温下利用污泥制备陶粒是固体废物污泥资源化处理处置技术之一，是一种典 型的固化稳定化处理重金属的工艺方法，其目的是以污泥为主要原料，加入一定的辅料和 外加剂，经过高温的烧制，使内部病原微生物、有机高聚物及氮磷等有害成分挥发或分解， 使重金属稳定固结在陶粒内部，而生成的陶粒性能优异，应用广泛。污泥制备陶粒技术在国 内外的研究起步不久，目前的应用主要集中在将污泥作为一种陶粒烧制中的有机添加剂， 使用量只有10%左右，还需要大量的黏土和页岩等作辅料，达不到大规模处置污泥的目的， 其工艺条件和原料配比亟需优化。国内外污泥陶粒技术主要为污泥焚烧灰制陶粒和干化污泥直接制陶粒。污泥焚 烧灰制成的陶粒强度高于干化污泥制成的陶粒，但是污泥焚烧灰制备陶粒时污泥必须进行 焚烧处理，能源消耗大，且在陶粒烧制过程中没有利用污泥自身的热值，在国内没有得到推 广。干化污泥中含有大量的有机质，燃烧热值高，烧结温度比污泥焚烧灰陶粒低，而且污泥 中有机质的分解使陶粒内形成微小的气孔，提高了陶粒的绝热性能，其污泥强度与粘土陶 粒相当。直接利用脱水污泥烧制陶粒在国内外都是一项新技术，主要集中在烧制建筑用轻 集料上，而烧制陶粒用于水处理等环境方面的研究较少。目前污泥制陶粒，为了保证陶粒的 强度，污泥总体利用率很低，因此提高污泥利用率是污泥制陶粒技术应用的重中之重。近几年来，城市污水的排放量越来越大，随着污水厂的大量新建，污泥几乎以每年 10%的速度增加，据不完全统计，污水厂年排脱水污泥2000多万吨，再加上工业污泥及河 道底泥则总产生量更多。这些污泥均含有微生物、病原体、气味恶臭，有的还含有重金属，其 成分复杂多变，因此妥善处理处置污泥是摆在环境治理面前的棘手问题。由于历史的原因，我国较多的城市污水处理厂同时接纳一部分工业废水，甚至以 处理工业废水为主。这类污水处理厂产生的污泥中重金属及有毒有机物较多，传统的厌氧 消化、堆肥土地利用等方式难以适用。另外，我国河流湖泊等水体污染严重，河道及湖泊底 泥中同样含有一定量的重金属及有毒有机物，清淤以后没有有效的处理办法，长期简单堆 放会导致底泥中重金属及有机物回流到环境中，影响环境质量及人体健康。采用污泥、河道底泥和粉煤灰制取陶粒，不仅可以解决含污水处理厂污泥的出路 问题，实现污泥的减量化和资源化，而且还能利用河道清淤过程中产生的大量河道底泥以 及燃煤电厂产生的粉煤灰。烧结产品又可以用作污水处理滤料或建筑轻骨料，从而减少了 对自然资源的开采以及由开采所造成的环境污染。实验结果表明，本工艺所生产出来的陶粒产品满足《中华人民共和国水处理用人 工陶粒滤料行业标准》(CJ/T299-2008)或《轻集料及其试验方法》(GBT17431. 1-1998)中的 要求，可用做水处理滤料和建筑轻骨料。
发明内容
本发明的目的是提供一种资源化处理脱水污泥、河道底泥和粉煤灰的方法，实现 污水处理厂污泥的无害化、减量化、和资源化，而且还能消纳河道清淤过程中产生的大量河 道底泥以及燃煤电厂产生的粉煤灰，烧结产品又可以用作污水处理滤料或建筑轻骨料，从 而减少了对自然资源的开采以及由开采所造成的环境污染。一种资源化处理脱水污泥、河道底泥和粉煤灰的方法，其特征在于(1)污泥处理厂机械脱水后的污泥以及河道底泥，采用高湿物料干燥机进行干化 处理；(2)干化后的脱水污泥、河道底泥以及粉煤灰通过物料传输机送至粉磨机中进行 破碎至150 250目；(3)将粉磨后的脱水污泥、河道底泥与粉煤灰按照质量比为(3 5) 0 6) (1 幻的比例加入到混料机中进行充分混合，混合时间为10 20min，制成干混料；(4)将干混料用真空上料机输送至压力成型机进行成型，成型后的生料粒径为 4 20mm ；(5)将成型后的生料送入烧结炉，分别经过预热、高温烧结、冷却三个主要阶段，生 成陶粒，冷却后经过筛选得到最终产品。所述脱水污泥干化前含水体积百分比为75 85%，河道底泥干化前含水体积百 分比为40 65% ；干化处理后含水体积百分比降至10 对％。所述脱水污泥干化后含Si02、Al203质量百分比为35 55%，含有机物质量百分比 为45 70% ；河道底泥干化后含Si02、Al2O3质量百分比为85 95%，含有机物质量百分 比为5 15% ；粉煤灰中含Si02、A1203质量百分比为90 98%，含未燃尽炭质量百分比
为2% 8%。所述的预热温度为350 500°C，预热时间为0. 5 1. 5h，高温烧结部分温度为 1050 1250°C，烧结时间为20 40min ；从预热区到高温区升温速率为8 15°C /min。所述干化过程及烧结过程产生的烟气通过水雾喷淋塔、石灰浆净化塔、活性炭吸 附塔组成的烟气处理系统处理后排放。本发明的有益效果1、高效联合处理河道底泥、污水处理厂的脱水污泥以及热电 厂产生的粉煤灰，污泥掺入量提高到30% 50%，其烧结陶粒中60%以上重金属元素被 固定在陶粒产品中，烧结过程有效避免了二次污染，实现了固体废物的无害化、减量化和资 源化；2、该方法所用原料全部为固体废弃物，可就近取得，无需任何粘合剂、固化剂，节约了 原料的购买费用，生产成本低，同时减少了开采粘土对耕地的破坏；3、烧结产品满足《中华 人民共和国水处理用人工陶粒滤料行业标准》(CJ/T299-2008)或《轻集料及其试验方法》 (GBT17431. 1-1998)中各项指标要求，可用作水处理滤料和建筑用轻骨料。
图1脱水污泥、河道底泥与粉煤灰混合烧结制取陶粒的工艺流程图。
具体实施例方式以下结合具体实施案例，进一步说明本发明，但实施案例所述内容不是对本发明 的限定。实施例1 按照图1所示工艺流程图，以苏州市角直镇的工业废水处理产生的脱水污泥、河 道疏浚的底泥、角直燃煤电厂产生的粉煤灰为原料，制备污水处理用人工陶粒滤料。首先 将脱水污泥与河道疏浚的底泥送入高湿物料干燥机进行干化处理，干燥后含水率分别为 15%，10%，粉煤灰含水率为 % ；然后将干化后的脱水污泥、河道底泥以及粉煤灰通过物料 传输机送至粉磨机中进行破碎至150 250目；然后将粉磨至一定细度的脱水污泥、河道 底泥与粉煤灰按照质量比4 4 2加入到混料机中进行充分混合，混合时间为15min，制 成干混料；然后将干混料用真空上料机输送至压力成型机进行成型，成型后的生料粒径为 5mm ；最后将成型的生料放入烧结炉中先在温度为350 550°C下预热30min，再在1050 1250°C温度下烧结25min，冷却后经过筛选得到最终陶粒滤料产品。人工陶粒滤料产品测试指标如下破碎率4%，含泥量0. 4 0. 8%，空隙率47 50%，盐酸可溶率为0. 9 1. 2%，所得产品比表面积均在0. 7X104cm2/g以上，以上性能参 数均能满足人工陶粒滤料相关指标。实施例2 按照图1所示工艺流程图，以苏州市角直镇的工业废水处理产生的脱水污泥、河 道疏浚的底泥、角直燃煤电厂产生的粉煤灰为原料，生产建筑用轻骨料。制备方法为首先 将脱水污泥与河道疏浚的底泥送入高湿物料干燥机进行干化处理，干燥后含水率分别约为 15%，10%，粉煤灰含水率为 % ；然后将干化后的脱水污泥、河道底泥以及粉煤灰通过物料 传输机送至粉磨机中进行破碎至150 250目；然后将粉磨至一定细度的脱水污泥、河道 底泥与粉煤灰按照质量比3 6 1加入到混料机中进行充分混合，混合时间为15min，制 成干混料；然后将干混料用真空上料机输送至压力成型机进行成型，成型后的生料粒径为 IOmm ；最后将成型的生料放入烧结炉中先在温度为350 550°C下预热40min，再在1050 1250°C温度下烧结35min，冷却后经过筛选得到最终产品建筑轻骨料陶粒。建筑轻骨料陶粒产品测试性能如下一小时吸水率14 18 %，软化系数在 0. 84 0. 92，密度等级为700级，筒压强度6 15MPa，超过国家优等品的强度标准。
权利要求
1.一种资源化处理脱水污泥、河道底泥和粉煤灰的方法，其特征在于，包括如下步骤；(1)污泥处理厂机械脱水后的污泥以及河道底泥，采用高湿物料干燥机进行干化处理；(2)干化后的脱水污泥、河道底泥以及粉煤灰分别通过物料传输机送至粉磨机中进行 破碎至150 250目；(3)将粉磨后的脱水污泥、河道底泥与粉煤灰按照质量比为(3 5) 0 6) (1 3)的比例加入到混料机中进行充分混合，混合时间为10 20min，制成干混料；(4)将干混料用真空上料机输送至压力成型机进行成型，成型后的生料粒径为4 20mm ；(5)将成型后的生料送入烧结炉，分别经过预热、高温烧结、冷却三个主要阶段，生成陶 粒，冷却后经过筛选得到最终产品。
2.根据权利要求1所述资源化处理脱水污泥、河道底泥和粉煤灰的方法，其特征在 于，所述脱水污泥干化前含水体积百分比为75 85%，河道底泥干化前含水体积百分比为 40 65% ；干化处理后含水体积百分比降至10 对％。
3.根据权利要求1所述资源化处理脱水污泥、河道底泥和粉煤灰的方法，其特征在于， 所述脱水污泥干化后含Si02、Al2O3质量百分比为35 55%，含有机物质量百分比为45 70% ；河道底泥干化后含Si02、Al2O3质量百分比为85 95%，含有机物质量百分比为5 15% ；粉煤灰中含Si02、A1203质量百分比为90 98%，含未燃尽炭质量百分比为2% 8%。
4.根据权利要求1所述资源化处理脱水污泥、河道底泥和粉煤灰的方法，其特征在于， 所述的预热温度为350 500°C，预热时间为0. 5 1. 5h，高温烧结部分温度为1050 1250°C，烧结时间为20 40min ；从预热区到高温区升温速率为8 15°C /min。
5.根据权利要求1所述资源化处理脱水污泥、河道底泥和粉煤灰的方法，其特征在于， 所述干化过程及烧结过程产生的烟气通过水雾喷淋塔、石灰浆净化塔、活性炭吸附塔组成 的烟气处理系统处理后排放。
全文摘要
本发明公开了一种资源化处理脱水污泥、河道底泥和粉煤灰的方法，属于环境保护的固体废弃物处理技术领域。该方法以污水处理过程中产生的脱水污泥、河道疏浚底泥和粉煤灰为原料，经过干化、破碎、混合、成型、高温结烧过程，生成陶粒。生成的陶粒产品的各项性能指标均符合《中华人民共和国水处理用人工陶粒滤料行业标准》(CJ/T299-2008)或《轻集料及其试验方法》(GBT17431.1-1998)中的要求。
文档编号C02F11/00GK102070352SQ20101055785
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者刘建国, 宋敏英, 张志飞, 徐振华 申请人:清华大学