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关于城市污泥生产空心砌块的初步研究
RSS 打印 复制链接 发布时间:2018-04-26 16:32:31
 摘要:随着城市发展,大量的污泥排放成为城市的负担,寻求一种新的环保利用污泥的方法成为可持续发展的迫切需求,本文以污泥为基本原料,探究生产空心保温砌块的可行性及对相关技术的研究。    关键词:城市污水污泥; 空心砌块;制砖工艺;    中图分类号:TU992.3文献标识码: A 文章编号:    引言    污泥作为污水处理的末端产物,随着水处理量增加,污泥量也在增长,而目前我国污泥处理处置在技术、政策等方面还存在很多的不完善,因此,开发新的、先进的技术,对污泥进行有效地处理处置,进行资源化利用,开辟环境友好道路,具有重要的现实意义。    一、国内外污泥处理现状    我国污水处理事业起步较晚,经过二十多年的探索和实践,环境污染已经基本得到控制。伴随我国城市经济的发展、人口的增加,水污染也日益严重,建设城市污水处理厂已成为治理污水的不可或缺的举措。为实现我国在龙八娱乐上对国际世界的承诺,减少水域污染,改善城市污水处理厂必将不断建立。城市污水污泥是指城市污水处理厂处理废水所产生的固体废弃物,污泥量约为污水总处理量的0.5%~1.0%。据统计,1991~1992欧盟污泥产量为650万吨干重,2000年欧盟污泥产量增加到890万吨干重,2005年已突破1000万吨干重。1992年日本污泥产量就已达到了28.2万吨干重。根据资料统计,英美两国在过去的五年中,污泥每年的增长率为5%~10%,分别达到170万吨干污泥/年和900万吨干污泥/年。    目前,国内外常用的污泥处理与处置方法有土地利用、填埋、焚烧和排海。世界上12个发达国家对污泥的处置方式:45.3%为农用,38%为填埋,10.5%为焚烧,6%为排海。污泥排海严重影响海洋生态环境,所以早在1991年和1998年美国和欧盟就已经规定禁止向海洋倾倒污泥,这就增加了污泥的陆地处置量。    焚烧法在欧洲大城市是一种流行的污泥处置方法。但由于焚烧法成本较高,且会产生二恶英等有害有毒物质,所以焚烧法将受到一定的限制。    可以看出,填埋、焚烧和排海这三种方法因环境压力、经济压力而日益减少或受到禁止。农用、林用等土地利用则逐渐受到重视。污泥中丰富的有机物和N、P、K等营养元素及植物所必须的各种微量元素Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等能够改善土壤结构,增加土壤肥力,促进作物的生长。在国外,污泥及堆肥作肥源农用,已有60多年的历史,城市污泥农用比例最高的是荷兰,占55%;其次是丹麦、法国和英国,占45%;美国占25%。在我国的京、沪、津等地污泥农用也有二十几年的历史 [1]。    总之,污泥经过堆肥化处理后,植物可利用形态养分增加,重金属的生物有效性减少。如果根据污泥堆肥的养分含量、土壤养分状况及养分需求,给其中加入一定量的化肥,并补充必要的微量元素提高肥效,降低有害物的含量,制成复合有机肥料,作为商品出售,将有较好的经济效益。在美国,已有不少厂家以污泥为原料进行堆肥化,制成颗粒肥料,并以商品在市场上出售。    二、不同污泥处理方案比较    按不同的分类方法,堆肥可分为好氧堆肥和厌氧堆肥;中温堆肥和高温堆肥;机械密封堆肥和露天堆肥。和厌氧堆肥比较,好氧堆肥不仅克服了臭味浓、分解不完全的缺点,而且周期短,可以机械化连续生产,能量释放多使堆肥温度有时高达65~80℃,足以杀灭病原菌,并且堆肥产品可供有利于植物生长的营养元素。由于好养堆肥的这些特点,所以目前世界上现代化的堆肥场均采用好养堆肥法。好养堆肥是在有氧条件下,依靠微生物的活力进行生化分解过程。    污泥堆肥化工艺从原始的厌氧发酵(如垛式系统)、自然通风发酵法(如通气式固定垛式系统)逐渐发展到现代的机械通风,高温好养发酵,通过定期充气或翻垛达到供氧通气的目的。这种工艺简单易行,生产率高、成本低,但因占地面积大,周期长,易产生臭气、灰尘和其它污染环境的因素 [2]。    因此要实现与生态环境相协调的经济发展的关键,在于建立一个完善的资源循环型社会体系,这同时也是我国污泥处置领域亟待解决的重要课题。城市污水污泥的处理处置与污泥资源化相结合必将成为城市污水污泥唯一的最终出路[3]。    三、污泥生产空心砌块的技术研究    本课题就是通过研究污泥资源化生产烧结墙体材料技术,开发出污泥生产烧结保温空心砌块技术,不仅为建筑节能提供优越的墙体材料,填补国内空白,也为污泥的无害化、资源化提供借鉴。研究的关键是污泥中含水率一般是70~80%,并且其可燃物达30%,要使烧结保温空心砌块达到标准要求,首先我们研究了污泥的高效干化技术,将污泥的含水率降低到10~30%左右,为污泥的资源化利用提供生产工艺条件,提高了搅拌效率和均匀性。通过本课题的实验研究证明,由于污泥中含有大量的有机可燃物,在加入烧结保温空心砌块后,这些有机成分经过燃烧后,可在烧结保温空心砌块壁肋上形成一定数量的微孔,这些封闭的微孔可有效的降低砌块的导热性能,提高砌块的热工性能。在工艺研究方面,由于大量的微孔存在壁肋中,降低了烧结砌块的强度,为了提高砌块的物理性能,需要增加高硅铝比的原料,如页岩、煤矸石等[4]。另外,根据不同地区污泥成分的变化而引起的酸碱度的变化,我们选用“酸、碱”共用法,可有效降低污泥无害化后的碱性,达到制砖的酸碱度要求,能够指导各地生产烧结保温空心砌块的工艺调整要求。最后,建立了半工业生产线,为污泥作为造孔材料资源化利用于烧结保温空心砌块提供示范。    1 课题任务及任务分解    1.1污泥及粘土成分分析与研究    分别采集西安市三家污水处理厂污泥(含水率70~80%),测定含水率,然后进行干化,降低含水率达到30%以下,再进行污泥发热量测定,同时进行污泥化学成分测定,最后筛选化学性能与发热量最不适合生产烧结砖的1-2种污泥原料,对剩余的1~2种污泥,再进一步进行干容重分析、矿物分析与放射性测定。    采集示范生产线周围粘土,进行化学成分分析、物理性能分析以及矿物分析。与筛选出的1~2种污泥的干容重、矿物分析等进行比对,参考这1~2种污泥放射性测定值,最终确定1种各项性能较为适合生产烧结砖的污泥。    1.2 进行混合料的性能研究    对确定出的这种污泥降低含水率到60%,按照掺入比例15%、20%、25%、30%、35%与粘土进行混合,测定其混合料的合宜性能与物理性能。再将污泥含水率降到50%,按照掺入比例15%、20%、25%、30%、35%与粘土进行混合,测定其混合料的合宜性能与物理性能。最后将污泥含水率降到40%,按照掺入比例15%、20%、25%、30%、35%与粘土进行混合,测定其混合料的合易性能与物理性能。    选出混合料的合易性能与物理性能最佳的1~2种含水率,进行不同比例混合料成型、干燥、烧成与成品的放射性、重金属溶出率的检测,以及导热系数测定。    1.3 制砖工艺试验研究。    确定陕西皇城机械制造有限公司试验砖厂做为工业化试验生产线。对选出混合料的合易性能与物理性能最佳的含水率,从其中配比较优的掺配比例,进行成型、干燥、焙烧试验。通过试验确定干燥方法,焙烧温度,焙烧曲线。    1.4 性能检测试验    采用对污泥烧结砌块进行物理力学性能测试、采用污泥烧结砌块热导率进行测试。通过试验测试烧结空心砌块的承重性能和保温情况,并与普通砌块进行比较。    参考文献:    [1] 胡明玉,彭金生.利用城市污泥和湿排粉煤灰制备轻质高强烧结砖试验研究[J].新型建筑材料, 2008(8):22-24.    [2] 叶子瑞. 国内外污泥处置和管理现状. 环境卫生工程,2002, 10 (2) : 85~88    [3] 唐小辉,赵力. 污泥处置国内外进展. 环境科学与管理,2005, 30 (3) : 68~70    [4] 莫测辉,吴启堂,蔡全英,等. 论城市污泥农用资源化与可持续发展. 应用生态学报, 2000, 11 (1) : 157~160 
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