[發明專利]一種利用污泥與河道底泥制備陶粒與重金屬無害化固定化的方法

無效

• 申請號: 201210243422.2
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102815925A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 許國仁;劉明偉;李圭白
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C04B35/00
• 分類號: C04B35/00;C04B35/622;C02F11/00
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技術領域

本發明涉及建筑用陶粒的制備方法；具體涉及利用污水污泥與河道底泥為原料制備建筑用陶粒的方法。?

背景技術

目前我國隨著我國污水處理量的迅猛增長，污水處理過程所產生的污泥量也隨之迅速增長，截止到2010年底，污泥產量已接近2200萬噸。當前我國污水處理工業的現狀仍然是重水輕泥，目前我國污水處理廠所產生的污泥，有將近80%沒有得到妥善的處理。由于污泥中含有大量的有機物、病菌、重金屬等有毒有害物質，處理不當容易污染生態環境并危害人類健康，同時污泥中含有一些可以被回收利用的有用物質，所以如何更加科學有效的處理處置污泥，是目前國內外面臨的一個亟待解決的難題。傳統的污泥處理處置方法一般包括土地填埋、焚燒、土地利用等方法，但是這些方法都有一定的局限性，在處理污泥的過程中容易破壞生態環境、污染空氣、經濟成本高，有可能產生二次污染等問題，因此在實際應用中都受到了一定的限制。?

隨著大量的工業廢水和市政污的水排入到河道中，導致目前我國大多數河流均已受到不同程度的污染，經過長時間的累積，受污染河流中的有毒有害物質特別是重金屬有可能大量的沉積在底泥中，受到污染底泥會惡化水質，破壞河流的生態環境，因此對河道的治理受到越來越多的關注。因而河道底泥的處理和處置也就成了人們普遍關注的問題。?

現在污泥處理一個難題就是重金屬污染的問題。隨著工業化進程加快，越來越多的工業廢水的排放導致污水處理過程中大量的重金屬被截留在污泥中。因此如何安全有效地解決污水污泥處理和河道底泥帶來環境問題，并且實現固體廢棄物的二次利用、變廢為寶，實現污泥的減量化、穩定化、無害化和資源化，尋找一條經濟、合理、高效的可持續的污泥處理具有很重要的意義。?

發明內容

本發明要解決污水污泥與受污染河道底泥處置及重金屬固化的難題；本發明提供了一種利用污泥與河道底泥制備用陶粒的方法，所制備陶?？蓱迷诮ㄖ匣蛘咚幚砉に囍?。?

現在污泥資源化利用的一個關鍵問題重金屬固化的問題，一個好的處理工藝不僅要求有良好的實用性，也要求其是環境友好型，不能造成二次污染。由于污水污泥與河道底泥中含有豐富的制作陶粒所需的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等無機物成分，所以可以利用污水污泥和河道底泥這一特點來作為來制作陶粒的原料。?

本發明中一種利用污泥與河道底泥制備建筑用陶粒的方法是按下述步驟進行的：將污水污泥和河道底泥分別經過自然干燥至含水率降到25%~35%后破碎，將破碎后的污水污泥和河道底泥按3：（1~8）質量比混合得到混合料，再加入硅酸鹽類物質，所述硅酸鹽類物質用量是混合料質量的5%~15%，混勻，然后置于顆粒機擠壓成型，獲得粒徑為6~10?mm的陶粒胚體，自然晾干，以（8~10?℃/min）速率升溫，然后在1050~1150?℃下保溫20~40?min，隨爐冷卻；即得到建筑用陶粒。?

本發明燒成后陶粒樣品的松散容重為650~800?kg/m³，表觀密度為1500~1800?kg/m³，含泥率為0.2%~0.45%，吸水率為3%~6%，破碎率與磨損率之和為0.75%~1.4%，筒壓強度為10~17?Mpa。?

本發明制備出來的陶粒樣品由于具有致密性好，強度高，吸水率低的特點可以作為材料應用到建筑領域，如可以作為墻體保溫材料、澆筑樓面墊層、或者作為公路地基的基礎墊層。?

污泥與底泥制備陶粒在實現污泥與底泥的資源化利用的同時將原料中重金屬很好的固化在陶粒中。使污泥陶粒使用的安全性得到保證。在燒制陶粒的過程中，污泥與底泥中含有的重金屬與原料中其它的成分發生更多的接觸，會發生一系列復雜的物理化學變化，在高溫時可能發生金屬陽離子的氧化還原、結晶固化、氣相金屬的冷凝和擴散以及重金屬之間或重金屬元素與其他元素之間的化學反應等過程。?

本發明通過試驗考察了燒結溫度、pH、氧化性條件對陶粒試樣的重金屬浸出特性及固化規律的影響。得出結論如下：?

（1）燒結溫度對重金屬的浸出具有重要的影響。當溫度達到1100℃以后時，浸出液中檢測出三種不同粒徑樣品中重金屬含量很小，接近檢測的最低限值。重金屬主要存在形態為穩定的化合物晶體Cd₂SiO₄、Cr₂O₃、CuO?和PbCrO₄。