專利名稱：利用高含水量的城市污水處理廠污泥制作建筑材料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種綜合資源利用方法，尤其是涉及一種利用高含水量的城市污水處理廠污泥制作建筑材料的方法。
背景技術：
隨著我國人口不斷增加、經(jīng)濟發(fā)展和城市化進程的加快，社會公眾對環(huán)境質量的要求日益提高，同時我國的水資源越來越加緊缺，水體污染狀況也越來越嚴重，據(jù)統(tǒng)計2009年全國廢水排放量達5892億噸，其中城市生活廢水排放量354. 8億噸，占廢水排放總量的60. 2%。2011年，我國城市污水處理廠日處理量達到438億噸，按照此數(shù)據(jù)計算每年要產(chǎn)生含80%水的污泥3136. 4萬噸。隨著我國污水處理能力的增加和處理后水質的提高，污泥產(chǎn)生量還將繼續(xù)增加，按當前污水處理廠常用的處理工藝，每處理一噸污水產(chǎn)生
O.05%-O. 1%污泥(含水80%)，大量的污泥沒有得到安全處理處置，形勢異常嚴峻。因此如何合理的處置污泥，做到無害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化、產(chǎn)業(yè)化的處理目標已成為全國污水處理廠和相關部門迫切需要解決的環(huán)境資源問題，部分地區(qū)已成為當務之急。目前，全國城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥只有10%左右通過堆肥制肥等技術處理處置后回用到土地、大約20%采用填埋、少量采用焚燒和建材利用等，其余大部分隨意外運、簡單填埋或堆放，給當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境帶來了極不安全的隱患。城鎮(zhèn)污水處理廠污泥不僅含水量高，易腐爛，有強烈臭味，并且含有大量病原菌、寄生蟲卵以及鉻、汞等重金屬和二惡英等難以降解的有毒有害及致癌物質。污泥未經(jīng)處理隨意堆放，經(jīng)過雨水的侵蝕和滲漏作用，極易對地下水、土壤等造成二次污染，直接危害人類身體健康。
發(fā)明內容
本發(fā)明所解決的技術問題是提供一種利用城市污水處理廠的新鮮污泥和其他原料混合生產(chǎn)墻體材料的方法，一則利用并消化了大量的城市污水處理廠排放的污泥，二則污水處理廠的排放污泥中有機質的自身燃燒產(chǎn)生的熱量補充高溫焙燒燒結制品的熱量，既利用了污泥自身的熱值，又可以高溫分解有毒有害及致癌物質，完全解決了城市污水處理廠污泥的二次污染問題，是目前實現(xiàn)城市污水處理廠污泥無害化、資源化、產(chǎn)業(yè)化的最佳途徑之一。為了達到上述技術目的，本發(fā)明采用的技術方案為—種利用高含水量的城市污水處理廠污泥制作建筑材料的方法，包括以下步驟
(I)原料煤矸石和頁巖，混合后粉碎至細度為2mm 3mm，放置陳化24 72小時；(2)與含水量為80%的城市污水處理廠污泥混合，輸送至輪碾機中碾勻，經(jīng)雙軸攪拌機攪拌均勻，經(jīng)真空擠出機擠出，經(jīng)切條機切條、切坯機切坯后燒制。上述方法，其中所述原料煤矸石、頁巖和城市污水處理廠污泥的用量按重量份數(shù)計分別為
煤砰石60 90，頁巖5 20，城市污水處理廠污泥5 30。上述方法，所述燒制為一次碼燒，放入磚窯在900°C 1100°C條件下燒制成磚。按照上述方法根據(jù)現(xiàn)有技術可以生產(chǎn)出多種建筑材料、墻體材料。最常用的是燒結磚。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，由新鮮污泥和其他原料混合燒制的污泥磚，符合GB5101-2003《燒結普通磚》和GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》標準。其技術關鍵及創(chuàng)新點①由于污泥中含有一定量的有機質，在生產(chǎn)過程中經(jīng)過強力攪拌和陳化，使污泥和煤矸石粉末均化，防止了污泥中有機質在高溫下燃燒導致磚體表面不平整由于污泥成分較為復雜，混合樣的塑性有所降低，磚體內部微孔增多，導致磚吸水率大，在試生產(chǎn)過程中，添加頁巖作為原料，提高了混合樣的塑性，保證污泥磚的吸水率符合GB5101-2003《燒結普通磚》標準；③由于污泥中含有一定量的有機質，燒成溫度較粘土燒結磚高，污泥含量和燒成溫度影響收縮率的關鍵因素；④通過合理控制燒成溫度，合理摻加污泥量，使得磚體抗壓強度符合GB5101-2003《燒結普通磚》；⑤有效解決甲烷二次污染甲烷的溫室效應潛能是CO2的22倍。眼下全球變暖的溫室效應中，甲烷是第二號元兇，其影響已占23%，僅次于C02?？刂坪蜏p少甲烷的排放也與CO2—樣成為當務之急。污水污泥的有機物多達50 % 70 %。有機物質中揮發(fā)分又高達76 % 86 %，揮發(fā)分的熱值占有機質熱值的70 %左右。揮發(fā)分的主要成分就是甲烷和少量的氏、02、隊、0)2等。摻有污水污泥的磚坯在磚窯的預熱帶，利用窯的余熱將其加熱，在30-120°C之前的干燥過程揮發(fā)分不會析出，超過350°C時，有機質的揮發(fā)分迅速大量析出，磚坯開始自燃。此前析出的揮發(fā)分如不能作為燃料燃燒掉，只能以冒煙的形式與煙氣一起排入大氣，造成嚴重的甲烷二次污染。正因如此，利用污泥燒磚浪費的能源和產(chǎn)生的污染不容忽視，我們解決本問題的辦法是采用實用新型專利三風道一次碼燒輪窯(專利號ZL2009202914011)，在磚坯烘干后進入200°C以上的預燒區(qū)，預燒區(qū)內產(chǎn)生的大量揮發(fā)分由預設的風道抽到燃燒區(qū)迅速的燃掉，增加燃燒區(qū)燃燒速度，既節(jié)約了能源，又避免了二次污染。本發(fā)明得到的燒結磚產(chǎn)品主要技術性能指標①強度大于15Mpa ;②表面無嚴重泛霜；③沸煮吸水率平均值小于18% 飽和系數(shù)平均值小于0. 78 ;⑤放射性物質IKa、L小于I. O。把污泥烘干變成原料，成本過高，烘干一噸污泥成本要在600元左右，采用石灰調質把污泥的含水率降到50%以下，處理一噸污泥也需200元左右，如果當?shù)夭荒芾?，一噸污泥還要花費60元進行填埋，采用本發(fā)明生產(chǎn)建筑墻體材料，一座年產(chǎn)6000萬塊標磚的窯廠，能吃掉60萬城人口污水處理廠產(chǎn)生的新鮮污泥。
具體實施例方式為進一步說明本發(fā)明，結合以下實施例具體說明實施例I :本實施例采用樣品為鳳臺污水處理廠的新鮮污泥，實驗廠家為鳳臺縣天寶活性煤矸石混合原料廠，鳳臺污水處理廠是國家南水北調的污水處理工程之一，2008年8月建成投產(chǎn)，一期工程日處理污水2. 5萬噸，實際日處理2. 2萬噸，每年產(chǎn)含水率80%污泥3000噸左右。新鮮污泥的主要特征和重金屬含量見表I、表2 :表I污泥樣品基本特征
權利要求
1.高含水量的城市污水處理廠污泥在建筑材料中的應用，其特征在于所述高含水量的城市污水處理廠污泥的含水量為質量百分比的80%。
2.根據(jù)權利要求I所述的應用，其特征在于所述建筑材料為燒結磚。
3.一種利用高含水量的城市污水處理廠污泥制作建筑材料的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)原料煤矸石和頁巖，混合后粉碎至細度為2mm 3mm，放置陳化24 72小時； (2)與含水量為質量百分比80%的城市污水處理廠污泥混合，輸送至輪碾機中碾勻，經(jīng)雙軸攪拌機攪拌均勻，經(jīng)真空擠出機擠出，經(jīng)切條機切條、切坯機切坯后燒制。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于所述原料煤矸石、頁巖和城市污水處理廠污泥的用量按重量份數(shù)計分別為 煤石干石60 90, 頁巖5 20, 城市污水處理廠污泥5 30。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于所述燒制為一次碼燒，放入磚窯在900°C 1100°C條件下燒制成磚。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用城市污水處理廠的新鮮污泥和其他原料混合生產(chǎn)墻體材料的方法，一則利用并消化了大量的城市污水處理廠排放的污泥，二則污水處理廠的排放污泥中有機質的自身燃燒產(chǎn)生的熱量補充高溫焙燒燒結制品的熱量，既利用了污泥自身的熱值，又可以高溫分解有毒有害及致癌物質，完全解決了城市污水處理廠污泥的二次污染問題，是目前實現(xiàn)城市污污水處理廠泥無害化、資源化、產(chǎn)業(yè)化的最佳途徑之一。
文檔編號C04B30/00GK102617113SQ20121009793
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權日2012年4月5日
發(fā)明者張懷功, 陳宏勝, 黃毅 申請人:陳宏勝