專利名稱：一種生物陶粒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污泥資源化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物陶粒的制備方法。
背景技術(shù)：
污水處理廠污泥是污水處理后的附屬品，是一種由有機(jī)質(zhì)、氮、磷、重金屬、病原體以及灰分等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體，一般是指用物理化學(xué)和生物法等處理廢水時(shí)產(chǎn)生的沉淀物、顆粒物和漂浮物。污泥一般介于液體和固體之間的濃稠物，很難通過沉降進(jìn)行固液分離。并且由于污泥的來源及水處理方法不同，產(chǎn)生的污泥性質(zhì)不一，污泥的種類很多， 分類比較復(fù)雜。由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市人口的急劇增加，城市污水處理量增加的同時(shí)也帶來了污泥處理問題，很多城市形成了“污泥圍城”的局面。國(guó)內(nèi)對(duì)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。衛(wèi)生填埋的優(yōu)點(diǎn)是能將污泥和其他固體廢棄物一起處理，不需要高度脫水或自然干化，操作費(fèi)用較低，缺點(diǎn)是固體廢物填埋場(chǎng)選址困難，導(dǎo)致運(yùn)輸成本增加，同時(shí)大量污泥占用寶貴的土地資源，給土壤、水體和大氣環(huán)境帶來二次污染。污泥焚燒雖然可最大限度的減容減量，在焚燒前必須脫水，另外焚燒處理一般要求其熱值在1000KJ/kg以上，焚燒成本是其他處理工藝的2-4倍，且焚燒的過程會(huì)產(chǎn)生一定量的有害氣體，例如HCI、HF，尤其是二惡英等空氣污染物。污泥堆肥具有能耗低、可回收利用污泥中養(yǎng)分等優(yōu)點(diǎn)，但存在病原體擴(kuò)散和重金屬污染的潛在危險(xiǎn)。鑒于此，當(dāng)前已有很多學(xué)者將污泥處理的研究熱點(diǎn)集中于尋求一種經(jīng)濟(jì)合理、與環(huán)境發(fā)展相適應(yīng)的新的污泥處理方法，其中熱點(diǎn)之一是利用污泥中的灰分和可燃成分制作陶粒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用城鎮(zhèn)處理后的壓濾污泥、粘土燒制生物陶粒的方法。
本發(fā)明方法一方面提高了壓濾污泥在在原料中的比例，做到了污泥的資源化處理，實(shí)現(xiàn)了以廢制廢、節(jié)省土地填埋用地的目的；另一方面提高污泥與其他物料混合均勻度，提高了陶粒質(zhì)量和產(chǎn)量。本發(fā)明提供燒制生物陶粒的方法，具體步驟為 第一步，制備原料
壓濾污泥的制備，該壓濾污泥是城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)出的剩余原始污泥經(jīng)過添加藥劑后進(jìn)行機(jī)械壓濾得到，壓濾后的污泥含水率為509Γ60%。藥劑添加總量為原始污泥重量的 2%飛％ ；所述藥劑為三氯化鐵和粉煤灰，三氯化鐵添加量為1% 3%，粉煤灰添加量為19Γ3% ； 粘土制備，將粘土脫水干化，含水率控制在29Γ3%，然后粉碎細(xì)化，細(xì)度< 200目，粘土的干化采用曬干或晾干或烘干。第二步，攪拌配料
將上述壓濾污泥和粘土混合，物料按質(zhì)量配比為，污泥55% 65%，粘土 35% 45%，另添加壓濾污泥和粘土總重量的0. 59Tl%的機(jī)油，加水?dāng)嚢璨⒒旌暇鶆?，得到混合濕料。其中機(jī)油即發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油。本發(fā)明可采用廢機(jī)油，即經(jīng)使用后混入了水分、灰塵、其他雜油和機(jī)件磨損產(chǎn)生的金屬粉末等雜質(zhì)的機(jī)油，采用廢機(jī)油做添加劑，可確保燒制的陶粒性能，并且做到了廢物的重復(fù)利用。第三步，機(jī)械造粒
將第二步得到混合濕料用造粒機(jī)進(jìn)行造粒，得到粒胚，粒徑控制在5mnT25mm，水分控制在 16% 24%。第四步，燒制陶粒
將第三步獲得的粒胚送入預(yù)熱窯進(jìn)行預(yù)熱烘干，預(yù)熱烘干采取漸進(jìn)式升溫，溫度范圍為120°C飛00°C，預(yù)熱烘干漸進(jìn)時(shí)間為15 20分鐘。烘干后的粒胚轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)窯高溫帶，采用漸進(jìn)式升溫，高溫帶溫度范圍為600°C 1180°C，高溫焙燒時(shí)間過程2(Γ25分鐘。第五步，冷卻篩分
焙燒窯出來的高溫陶粒進(jìn)入冷卻筒，冷卻過程中產(chǎn)生的熱空氣一部分作為燃燒器的助燃風(fēng)，一部分作為燒成段的二次風(fēng)，冷卻后的陶粒產(chǎn)品經(jīng)冷卻窯上的陶粒分級(jí)裝置設(shè)備篩選分級(jí)，得到相應(yīng)規(guī)格的成品陶粒。本發(fā)明的第一步中，所述原始剩余污泥含水率為979Γ99. 5%，添加的藥劑為三氯化鐵19Γ3%，粉煤灰1°/Γ3%，藥劑添加總量為原始污泥重量的29Γ6% ；采用機(jī)械板框壓濾的方式，將含水率降到509Γ60%，達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠剩余污泥外運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。本發(fā)明的有益效果是⑴采用污水處理廠的含水率低于60%機(jī)械壓濾污泥，與粘土混合，不需要外加添加劑，并且實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化。⑵本發(fā)明制成的陶粒具有比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度大、隔熱等特點(diǎn)，可在污水處理中作為生物填料。⑶整個(gè)系統(tǒng)熱利用效率高，無固體廢物排放。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1，取含水率為979Γ99%的城鎮(zhèn)污水處理廠剩余原始污泥放入機(jī)械板框壓濾機(jī)，按重量比添加1的三氯化鐵液體溶液攪拌均勻，攪拌時(shí)間為10min-15min，然后添加2、的粉煤灰繼續(xù)攪拌，攪拌時(shí)間為10min-15min，攪拌均勻后開始?jí)簽V，壓濾后的污泥一般含水率為509Γ57%。取經(jīng)過干化處理的粘土，含水率控制在29Γ3%，然后粉碎細(xì)化，細(xì)度彡200目。將壓濾污泥和粘土混合，物料按質(zhì)量配比，取污泥55%飛0%，粘土 409Γ45%，另添加占機(jī)械壓濾污泥和粘土總量0. 59Tl%比例的廢機(jī)油加水?dāng)嚢杈鶆颍玫交旌蠞窳?。將混合濕料用造粒機(jī)進(jìn)行造粒，粒徑控制在10mm-25mm，水分控制在16%-對(duì)％。將獲得的粒胚送入預(yù)熱窯進(jìn)行預(yù)熱烘干，預(yù)熱烘干采取漸進(jìn)式升溫，溫度范圍為120°C飛00°C，預(yù)熱烘干漸進(jìn)時(shí)間需約15 20分鐘。烘干后的粒胚轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)窯高溫帶，采用漸進(jìn)式升溫，高溫帶溫度范圍為600°C 1180°C，高溫焙燒時(shí)間過程約2(Γ25分鐘。焙燒窯出來的高溫陶粒進(jìn)入冷卻筒， 冷卻過程中產(chǎn)生的熱空氣一部分作為燃燒器的助燃風(fēng)，一部分作為燒成段的二次風(fēng)，冷卻后的陶粒產(chǎn)品經(jīng)冷卻窯上的陶粒分級(jí)裝置設(shè)備進(jìn)行篩選分級(jí)，得到相應(yīng)規(guī)格的成品陶粒。所得陶粒的技術(shù)參數(shù)如下①、堆積密度45(T500kg/m3; ②、表觀密度75(T800kg/m3 ③、筒壓強(qiáng)度1MP 2. 5MP; ④、產(chǎn)品粒徑5mnT2_ ⑤、Ih吸收率％:彡12 ；⑥、導(dǎo)熱系數(shù)彡0. 12w/m. k
生產(chǎn)的陶粒表面粗糙，比表面積大，適合微生物在其上面附著生長(zhǎng)。產(chǎn)品符合輕集料(陶粒)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17431. 1-1998要求，產(chǎn)品經(jīng)質(zhì)檢部門檢測(cè)， 其產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到優(yōu)等品。實(shí)施例2，取含水率為979Γ99%的城鎮(zhèn)污水處理廠剩余原始污泥放入機(jī)械板框壓濾機(jī)，按重量比添加1的三氯化鐵液體溶液攪拌均勻，攪拌時(shí)間為10min-15min，然后添加2、的粉煤灰繼續(xù)攪拌，攪拌時(shí)間為10min-15min，攪拌均勻后開始?jí)簽V，壓濾后的污泥一般含水率為509Γ57%。取經(jīng)過干化處理的粘土，含水率控制在29Γ3%，然后粉碎細(xì)化，細(xì)度彡300目。將壓濾污泥和粘土混合，物料按質(zhì)量配比，取污泥60% 65%，粘土 35% 40%，另添加占機(jī)械壓濾污泥和粘土總量0. 59Tl%比例的廢機(jī)油加水?dāng)嚢杈鶆颍玫交旌蠞窳?。將混合濕料用造粒機(jī)進(jìn)行造粒，粒徑控制在10mm-25mm，水分控制在16%-對(duì)％。將獲得的粒胚送入預(yù)熱窯進(jìn)行預(yù)熱烘干，預(yù)熱烘干采取漸進(jìn)式升溫，溫度范圍為120°C飛00°C，預(yù)熱烘干漸進(jìn)時(shí)間需約15 20分鐘。烘干后的粒胚轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)窯高溫帶，采用漸進(jìn)式升溫，高溫帶溫度范圍為600°C 1180°C，高溫焙燒時(shí)間過程約2(Γ25分鐘。焙燒窯出來的高溫陶粒進(jìn)入冷卻筒， 冷卻過程中產(chǎn)生的熱空氣一部分作為燃燒器的助燃風(fēng)，一部分作為燒成段的二次風(fēng)，冷卻后的陶粒產(chǎn)品經(jīng)冷卻窯上的陶粒分級(jí)裝置設(shè)備進(jìn)行篩選分級(jí)，得到相應(yīng)規(guī)格的成品陶粒。所得陶粒的技術(shù)參數(shù)如下
①、堆積密度45(T500kg/m3; ②、表觀密度75(T800kg/m3 ③、筒壓強(qiáng)度1MP 3MP;④、產(chǎn)品粒徑5mnT21_
⑤、Ih吸收率％:彡12 ；⑥、導(dǎo)熱系數(shù)彡0. 12w/m. k
生產(chǎn)的陶粒表面粗糙，比表面積大，適合微生物在其上面附著生長(zhǎng)。產(chǎn)品符合輕集料(陶粒)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17431. 1-1998要求，產(chǎn)品經(jīng)質(zhì)檢部門檢測(cè)， 其產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到優(yōu)等品。本發(fā)明得到的陶粒作為生物填料，易于掛膜，可用于塔式蚯蚓生態(tài)濾池、曝氣生物濾池、人工濕地等廢水處理工藝之中。
權(quán)利要求
1. 一種生物陶粒的制備方法，其特征在于具體步驟為 第一步，制備原料壓濾污泥的制備，將城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)出的剩余原始污泥經(jīng)過添加藥劑后進(jìn)行機(jī)械壓濾得到壓濾污泥，壓濾后的污泥含水率為50%飛0% ；所述藥劑為三氯化鐵和粉煤灰，三氯化鐵添加量為原始污泥重量的1% 3%，粉煤灰添加量為原始污泥重量的19Γ3% ；粘土制備，將粘土脫水干化，含水率控制在29Γ3%，然后粉碎細(xì)化，細(xì)度< 200目，粘土的干化采用曬干或晾干或烘干； 第二步，攪拌配料將上述壓濾污泥和粘土混合，物料按質(zhì)量配比為，污泥55% 65%，粘土 35% 45%， 另添加壓濾污泥和粘土總重量的0. 59Tl%的機(jī)油，加水?dāng)嚢璨⒒旌暇鶆?，得到混合濕料；第三步，機(jī)械造粒將第二步得到混合濕料用造粒機(jī)進(jìn)行造粒，得到粒胚，粒徑控制在5mnT25mm，水分控制在 16% 24% ；第四步，燒制陶粒將第三步獲得的粒胚送入預(yù)熱窯進(jìn)行預(yù)熱烘干，預(yù)熱烘干采取漸進(jìn)式升溫，溫度范圍為120°C飛00°C，預(yù)熱烘干漸進(jìn)時(shí)間為15 20分鐘；烘干后的粒胚轉(zhuǎn)入回轉(zhuǎn)窯高溫帶，采用漸進(jìn)式升溫，高溫帶溫度范圍為600°C 1180°C，高溫焙燒時(shí)間過程2(Γ25分鐘； 第五步，冷卻篩分焙燒窯出來的高溫陶粒進(jìn)入冷卻筒，冷卻后的陶粒產(chǎn)品經(jīng)冷卻窯上的陶粒分級(jí)裝置設(shè)備篩選分級(jí)，得到相應(yīng)規(guī)格的成品陶粒。
全文摘要
本發(fā)明屬于污泥資源化處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物陶粒的制備方法。本發(fā)明方法包括制備原料，攪拌配料，機(jī)械造粒，燒制陶粒，冷卻篩分等。其中，原料采用城鎮(zhèn)污水處理廠產(chǎn)出的剩余原始污泥經(jīng)過添加藥劑后進(jìn)行機(jī)械壓濾得到壓濾污泥和脫水粘土。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了壓濾污泥的再利用，而且制成的陶粒具有比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度大、隔熱等特點(diǎn)，可作為污水處理中的生物填料。
文檔編號(hào)C02F11/12GK102491731SQ20111040594
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者史沫, 張慧, 李紀(jì)華, 楊沫, 王正芳, 趙永軍, 鄭正 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)