[發明專利]一種利用污泥制作陶粒的方法

有效

• 申請號: 201010121222.0
• 申請日: 2010-03-10
• 公開（公告）號: CN102206091A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 黃亞繼;仲兆平;金保昇;李斌;吳逸敏
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B33/132;C04B33/135
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明是一種利用污泥制作陶粒的方法，具有污泥摻和比例高、陶粒質量均一、成品率高、制作過程中陶粒不易破碎、熱利用效率高、無固體廢物排放等特點。

背景技術

截至2009年3月底，全國設市城市、縣及部分重點建制鎮共建成污水處理廠1590座，污水處理能力達9204萬立方米/日。污泥是污水處理后的附屬品，是一種由有機質、氮、磷、重金屬、病原體以及灰分等組成的極其復雜的非均質體，如果處理不當，極易造成二次污染。污泥量通常占污水量的0.3％-0.5％(體積)，如果采用深度處理污水，污泥量還會增加0.5-1倍。國內對于污泥的處理方法主要有填埋、焚燒和堆肥，這些方法都存在明顯的缺陷。污泥填埋對土地資源浪費較大，且填埋場滲濾液易污染地下水源。污泥焚燒雖然可最大限度的減容減量，但存在處理費用昂貴、焚燒后殘留物難處理等問題。污泥堆肥具有能耗低、可回收利用污泥中養分等優點，但存在病原菌擴散和重金屬污染的潛在危險。鑒于此，當前已有很多學者將污泥處理的研究熱點集中于尋求一種經濟合理、與環境發展相適應的新的污泥處理方法，其中熱點之一是利用污泥中的灰分和可燃成分制作陶粒。

陶粒作為一種輕骨料，具有密度小、強度高、保溫、隔熱性能好等優點，是一種性能優良的新型建筑基礎材料，市場需求量很大。傳統的陶粒由粘土礦物制作，由于受粘土礦物價格的影響，生產成本較高，因而限制了粘土陶粒的產量，也制約了相關產業的蓬勃發展。將污泥作為原料制備陶粒，不僅可利用污泥中的有機質作為產氣物使陶粒形成多孔性結構，減少其它燃料消耗量，而且污泥中無機成分也得到利用。同時還能通過高溫固化污泥中有毒重金屬和滅活病原體，其環境、經濟和社會效益較為顯著。但是污泥中SiO₂含量低、燒失量大，不具有燒脹性能，制作陶粒時必須添加一定量的輔料與添加劑，使其成分達到制作陶粒粘土成分標準。

目前污泥制作陶粒主要有以下幾種方法：(1)污泥先焚燒成灰，然后將灰制成陶粒。此種方法中污泥灰的摻和比例可達80％，陶粒的綜合性能好。但此種方法存在一些問題，如污泥必須先進行焚燒處理，需要建造和運行焚燒爐，能源消耗較大，成本較高。且在陶粒燒制過程中沒有利用污泥自身的熱值，造成能源浪費。(2)濕污泥先干化后制作陶粒。干化污泥和粘土的混合物被碾磨、成型后在焙燒窯內焙燒。充分利用干污泥中含有大量的可燃物質，可節省能源，干污泥摻和比例可達到70％。但此種方法存在一些問題，干污泥中有機質的含量通常在40％-70％，高含量的有機質在高溫下燃燒時極易導致陶粒的表面粗糙、抗壓強度低等缺點。同時干污泥呈疏水性，其可塑性很差，不易造粒。干污泥造粒時往往采用兩種方法：①往干污泥中加水進行造粒，這樣浪費能量，不符合資源化的初衷，難于工業化推廣；②采用7.5MPa以上高壓方法將干污泥壓榨造粒，此種方法，很難降低陶粒的表觀密度和堆積密度，無法生產出輕質陶粒。(3)濕污泥直接制陶粒。受濕污泥中高水分的限制，目前濕污泥的添加比例在10％左右，折算到干污泥，干污泥添加比例只有2％左右，所帶來的環境效益差。如果濕污泥添加比例高于10％，由于水和有機物的釋放，陶粒產品表現為多孔、松散的結構，達不到建材標準的要求，難以實現大規模的應用。并且濕污泥呈粥狀，粘結性很強，濕污泥與其它原料很難混合均勻，從而在造粒過程中，物料分布不均，陶粒質量均一性較差。

污泥和其它原料經過造粒機生產出的料球在高溫煙氣傳熱下，隨著水份逐漸蒸發，水的″粘結″作用逐漸減弱。溫度達到100℃時，料球的保持力最差。在100℃至500℃之間，料球處于升溫過程，料球的保持力基本上與干燥后料球的保持力一樣，也極易破碎。在500℃至750℃之間，料球內物質開始反應，形成新的礦物質，料球的保持力增強，料球的耐磨性提高，當料球溫度達到750℃左右時，料球的耐磨性才能抵御料球翻滾和彼此間的碰撞。因此，料球在焙燒過程中存在極易破碎的100℃至750℃危險區域。目前國內陶粒的生產設備大都采用兩段式回轉窯：預熱段和燒結段。通過調節兩段的轉速，達到不同的停留時間。但此種方法中入窯的料球在轉筒中翻滾和相互碰撞中極易引起破碎，產生過多粉料或破粒。破碎后的細顆粒在焙燒過程中，易在窯內結塊或結窯，影響陶粒質量和運行安全穩定性。

發明內容

技術問題：針對以上污泥制作陶粒的不足，本發明提出了一種新的污泥制作陶粒的方法，一方面提高污泥在原料中的比例，減少粘土用量，解決污泥的二次污染問題，實現以廢治廢、節約資源的目的；另一方面提高污泥與其它物料混合均勻度，減少陶粒破碎量，從而提高陶粒質量和產量。

技術方案：本發明的具體技術方案如下：