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城市汙泥無害化建材技術發展研究

發布時間:2018-05-15  來源: http://www.curlbay.com/news/12.html
      近年來,隨著我國經濟的發展和城鎮化的不斷推進,城市汙水廠的建設規模不斷擴大,汙水處理程度逐步提高,好氧汙水處理技術由於啟動時間短,普遍適用於中低濃度的有機廢水而廣泛應用,好氧汙水處理技術帶來最大的特征便是剩餘汙泥的產量也逐漸增加。對汙泥處置方式,傳統的方法為汙泥填埋、汙泥農用和汙泥焚燒。汙泥填埋後會造成一定的環境問題。為了滿足固體廢物處理的“無害化”、“減量化”、“資源化”的三化原則,構建環境友好型社會,汙泥資源化是汙泥處置的最終出路。汙泥資源化利用研究的熱點便是汙泥無害化建材技術,既可解決汙泥對環境造成的不利影響,也可解決汙泥的占地問題,又可變廢為寶,更符合生態性的可持續發展戰略。

一、汙泥無害化建材—汙泥磚

1.汙泥製磚工藝介紹

汙泥製磚是指將汙泥經過一定處理篩選後,與其他原料或是外加劑混合,加壓成型,焙燒後製得汙泥磚。汙泥製磚有兩種方法,一種是幹化的汙泥直接用來製磚,另一種方法是利用汙泥焚燒灰製磚。各種製磚生產工藝基本相同,原料配製一製坯一幹燥一焙燒一成品。
城市汙泥無害化建材技術發展研究

幹化汙泥直接製磚是將汙泥用人工烘幹的方法來晾幹或者是室外自然晾幹,幹化後進行一些磨細處理,再和其他原料混合起來,之後加壓成型,再經焙燒後製成汙泥磚。工藝要點要控製汙泥摻量約為10%-20%,當汙泥摻量高於30%時,此種汙泥磚抗壓強度己不能達到磚的性能標準。因為汙泥中的有機質會大大降低磚的力學性能。

第二種方法為焚燒汙泥灰製磚。在歐洲,最常用的汙泥處理方法是汙泥焚燒法,由此產生了許多的汙泥焚燒灰,因此汙泥焚燒灰的資源化被充分的利用,研究的途徑也更為廣泛,製磚粘土的化學成分與焚燒後的汙泥灰的化學成分很相近。

汙泥灰通常以黏土作為外加劑,其中汙泥灰的摻量最高可以達到50%,磚的綜合性能好,該工藝流程的要點是在焚燒過程中需要強壓力,當采用100%的汙泥焚燒灰製磚,成型壓力要達到90MPa以上。

2.汙泥製磚可行性分析評價

城市汙泥中所含有的有機質具有一定的熱值,過程中所需的熱量可用高溫焙燒,有效的減少了能源消耗的問題,有利於經濟的良性循環,在經濟上是可行的。根據廢棄物處理“三化”原則以及產業化的要求,既沒有毀田挖土製磚,也節約了占用耕田資源的問題,實現了循環經濟發展模式也符合我國可持續發展的政策,有效的降低資源消耗減少環境的汙染,因此環境評估上是可行的。

在技術上,利用汙泥製磚和建築材料的原料是有範圍要求的,有的單一使用汙泥製磚不能滿足國家標準,所以需要與添加劑配合使用才能滿足相關標準要求。另外汙泥具有化學不穩定性,在一定範圍內會導致產品質量波動,因此需要嚴格控製工藝參數,汙泥製磚前期汙泥預處理需要一定成本,在預處理後的製磚工藝流程稍微複雜,因此也帶來的成本略高;同時還要注意避免二次汙染的產生。國家汙泥製磚標準要求用於製磚的汙泥,是經穩定化、減量化和無害化處理的汙泥,目的是為了規範利用汙泥製磚,避免汙泥進入磚廠處置的無序化,保證汙泥製磚的安全可靠和對環境影響的最小化。

二、汙泥無害化建材—汙泥陶粒

1.汙泥製作陶粒工藝介紹

陶粒是一種人造輕質粗集料,因質輕、高強、保溫等特性備受關注,是具有發展潛力的一種新型建材。改性汙泥可以製成陶粒作為建築材料使用。汙泥陶粒的製備是用粘土和爐渣做輔助料,汙泥為主要原料,經過焙燒、成球形成的具有一定硬度、吸附能力的濾料,這種濾料可以應用於汙水處理。也有用汙泥、粘土以及一定量的燃料成功研製生產了汙泥陶粒。陶粒是輕骨料中的重要成員,也是目前應用形式最多的。陶粒燒製一般采用回轉窯焚燒工藝見,與其匹配的原料製備、汙泥脫水、幹化、粉磨、窯外成球、窯內成球、燒成熱工、篩選分級、原料化驗控製、成品出廠檢測並其相適應的燒成技術,設備配套、自動化控製。
城市汙泥無害化建材技術發展研究

2.汙泥製陶粒可行性評價

上個世紀80年代汙泥製作陶粒的技術在國外就己經日趨成熟。目前國內也有成熟的工藝流程。但該技術工藝在建設中需要建立獨立的焚燒爐,投資運行費用大,汙泥的有機成分不能完全分解利用,甚至有些成品後的陶粒燒脹性不足。可以借鑒國外的工藝,對工藝精細改造,成品後對陶粒的物理性能和浸出液進行檢測,達到陶瓷作為建築材料的標準。

成陶作用過程中有三大類物質非常必要,一類物質是有:SiO2, Al2O3及Fe2O3,這些在汙泥原料中占很大比例,另外是起助熔作用的熔劑氧化物有:Na2O,K2O,FeO,MgO,其三是發氣物,在物料達到高溫時產生氣體,如水蒸氣、二氧化碳、氧氣、一氧化碳、氫氣等,汙泥鍛燒時會產生氣體,配合相應工藝流程並結合輔助劑會使料球發生燒脹,達到陶粒要求,因此技術上是可行的,但要找到汙泥製陶的最佳燒結方案,控製好工藝參數。

三、汙泥無害化建材—汙泥水泥

1.汙泥製作水泥工藝介紹

汙泥脫水後既可以用作水泥的原材料,也可以起到提供熱值的作用。日本利用城市汙泥焚燒製作了“生態水泥”,大大降低了廢物處理的負荷,實現了汙泥資源化。我國也在“生態水泥”的研發中做了許多研究。利用汙泥做“生態水泥’,基本有三種工藝流程:一是直接對汙泥進行脫水利用;二是對汙泥進行人工幹燥;三是對汙泥焚燒成灰利用。無論哪種工藝流程,汙泥中無機成分必須符合生產水泥的要求,確保生產出符合國家標準的水泥熟料。目前利用水泥窯處置汙泥技術受到關注和廣泛應用,這種技術製造的水泥與普通矽酸鹽水泥相比在某些性能方而有更為優越的表現。
城市汙泥無害化建材技術發展研究

2.汙泥製水泥可行性評價

汙泥製水泥雖然可將有機物徹底分解、將金屬離子固化在水泥晶格中等優點,但亦存在製得水泥強度較低的問題。因此要控製汙泥的含量,以及國家和地區間的實際工藝情況,這些客觀因素都要充分考慮。無論是應用幹汙泥製作水泥或是汙泥焚燒灰製作水泥,兩者對水泥性狀的影響並無差別,幹汙泥製水泥也存在運輸成本高、製作過程中產生汙染氣體等不良影響,因此也要防治二次汙染問題。

四、汙泥無害化建材—其它建築材料

汙泥的建材利用,除了汙泥製磚、汙泥製陶粒、汙泥製水泥以外,還有許多其它資源化途徑。例如利用汙泥製玻璃、汙泥製造生化纖維板等其他途徑。汙泥焚燒後的灰燼成分中含有一定量的三氧化二鐵和五氧化二磷等晶核物質,因此汙泥焚燒適合製作微晶玻璃。汙泥為原料製造生化纖維板,主要工藝原理就是利用活性汙泥中的生物質含量。這些生物質中所含有機物和酶,即粗蛋白和球蛋白網,這兩種大分子有機物質能溶解於酸、堿、鹽的水溶液中,利用這一特性,在堿性條件對汙泥加熱、再經過幹燥、加壓等工藝便會發生蛋白質的變性作用,利用蛋白質變性作用製作稱蛋白膠,也稱作活性樹脂,在經過漂白、脫脂等步驟壓製成板材。汙泥與熱塑性的聚合物混合從而獲得聚合物複合材料。

原標題:城市汙泥無害化建材技術發展研究
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