[發明專利]一種利用市政污泥制備高強度輕骨料的方法

在審

• 申請號: 202110239709.7
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112960966A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 劉黎慧;黃飛;陳仁婧;張國梁;張鋒意
• 申請（專利權）人: 中電建水環境科技有限公司
• 主分類號: C04B33/132
• 分類號: C04B33/132;C04B33/24;C04B18/02
• 代理公司: 武漢誠儒知識產權代理事務所(普通合伙) 42265
• 代理人: 劉天鈺

本發明提供的一種利用市政污泥制備高強度輕骨料的方法，首先通過對污泥進行混合攪拌生成泥漿；通過熱水解使泥漿在高溫水解反應中性質發生根本變化，脫水性能大大提高；通過高壓板框壓濾機對泥漿進行脫水；通過制陶工藝對陶粒胚料進行造粒成球、高溫焙燒和陶粒篩分獲取高強度輕骨料；通過尾水處理、煙氣凈化和除臭的工藝以及余熱鍋爐的輔助，對污泥制陶工藝全程進行資源處理回收利用，達到低能環保的工藝效果。本發明解決了現有技術的不足，提供了一種污泥摻量高、外摻料要求低而陶粒結構緊密、強度高、使用面廣、經濟效益高且過程環保、能耗小的制備高強度輕骨料的方法。

技術領域

本發明涉及市政環境工程技術領域，具體為一種市政污泥經過高溫水解反應后脫水焙烤為高強度輕骨料的方法。

背景技術

污泥是污水處理的副產物，含有毒有害物質，需進行穩定化、減量化和無害化處理。隨著近年來對各地污泥環境風險和危害認識的不斷清晰，“泥水并重”的態勢正逐步形成，污泥處置是水污染防治行業的趨勢所向。

污泥處理技術主要以污泥資源化為主，污泥資源化處置的方向大致分為：肥料化、材料化、燃料化。通過梳理和比較可以發現，污泥肥料化利用受氣候、土壤特性、作物生長周期及安全性的影響較大；污泥燃料化利用對污泥熱值較高要求，技術要求較高，成本很高，而且不徹底，產生的飛灰還需進一步處理；材料化利用能夠符合我們國家的泥質國情，但工藝上還須進行很多改進才能滿足節能、環保、利用的需要，其中污泥制備的高強度陶粒可以替代砂石用作相應級別的混凝土骨料，相比較制水泥、制磚，適應面更廣，市場容量也更大，是發展大好的污泥處置方向。

目前在現有技術中，使用污泥制備高強度輕骨料的工藝中主要有以下三點不足：1、污水處理廠大部分都是使用聚丙烯酰胺(PAM)將污泥脫水至80％左右，PAM是一種高分子絮凝劑，同時也是保水劑，聚丙烯酰胺為白色粉末或者小顆粒狀物，密度為1.302g/cm³(23℃)，玻璃化溫度為153℃，軟化溫度210℃。含有pam的污泥制陶燒制過程中，陶粒生坯烘干后特別容易開裂，使用PAM脫水后的污泥制陶的話，污泥的摻量不超過10％。因此，含有聚丙烯酰胺的污泥直接使用在燒制過程中，對外摻料要求較高，陶粒生坯烘干后也特別容易開裂且摻量較低。2、目前大部分工藝干化后的污泥中仍然有高含量的有機物和重金屬，有機物在燒制過程中極易導致陶粒結構疏松且抗壓效果差，進而造成使用面窄和經濟效益低的問題；同時重金屬也會在陶粒投放使用后對環境造成二次污染。3、目前燒陶工藝多采用兩段式回轉窯，此種方式生產出的陶粒密實度較低，且能耗較大煙氣排放易超標。同時工藝中的煙氣以及陶粒余熱都直接排放浪費了，對其熱能沒有充分利用，導致整個工藝流程能源消耗較大。

發明內容

本發明解決了現有技術的不足，提供了一種污泥摻量高、外摻料要求低而陶粒結構緊密、強度高、使用面廣、經濟效益高且過程環保、能耗小的利用市政污泥制備高強度輕骨料的方法。

實現本發明上述目的所采用的技術方案為：

一種利用市政污泥制備高強度輕骨料的方法，所述方法具體包括以下步驟：

(1)污泥預處理：將市政污泥和存量污泥在污泥倉中混合攪拌成含水率不超過95％的泥漿；

(2)熱水解：將污泥倉中的泥漿送至預熱罐中進行預熱，預熱完成后泵送至熱水解反應罐中加熱攪拌，熱水解反應罐中的泥漿在溫度170～210℃、壓力1.6～3Mpa下進行高溫熱水解反應，反應過程中，泥漿中的PAM玻璃化并軟化，PAM保水物質被完全破解，進一步使“結合水”轉化為“自由水”，同時泥漿中的有害病原體被殺滅、聚丙烯酰胺被完全破解，無機物顆粒得到釋放和易溶硫化物與重金屬元素結合生成難溶的硫化物；

(3)脫水：高溫熱水解反應完成后，熱水解反應罐中的高溫泥漿液卸料至閃蒸罐中，然后排放至入料池，入料池中的泥漿被泵送至高壓板框壓濾機中脫水成泥餅，泥餅含水率低于35％，壓濾水進入尾水處理系統中進行尾水處理；