专利名称：一种利用干燥污泥和焚烧飞灰制备陶粒的方法
技术领域：
本发明涉及固体危险废物处理处置和资源化利用技术领域，尤其是涉及一种利用 干燥污泥和焚烧飞灰制备陶粒的方法。
背景技术：
随着人口的急剧增加和城市化进程的加快，我国城市生活垃圾产生量和市政污水 的排放量与日俱增。据统计，我国城市居民人均日产生垃圾约l^kg，并以每年8% 10% 的速度递增，2005年城市生活垃圾产生量已达1. 56亿吨，预计到2010年将达到3. 1乙吨。 统计数据显示，我国污水排放量由2001年的432. 9亿吨增长到2006年的536. 8亿吨，年增 长率达到4. 39%，其中市政污水排放量增长30. 1%。目前，城市生活垃圾的处理处置技术主要以卫生填埋、堆肥和焚烧为主。垃圾焚 烧技术不仅能够大大降低垃圾的体积，而且产生的热量可用于发电或供热，因此焚烧已成 为当前世界上垃圾处理处置的主要方式。焚烧飞灰是指垃圾、污泥等焚烧的烟气净化系统 收集的残余物。经测定，焚烧飞灰常含有较高浸出浓度的铅0 )、镉(Cd)、铜(Cu)等重金 属，以及高浓度的二恶英(P⑶Ds/P⑶Fs)。飞灰的处理处置方法主要有水泥固化、浙青固 化、熔融固化、化学药剂固化稳定化等。这些传统的方法都是将飞灰作为固体危险废物进行 处理，不仅没有实现飞灰的资源化利用，而且大幅增加了飞灰的体积，加大了后续处置的难 度。随着国家对污水处理行业的日益重视，污水处理率不断提高，污泥产量也不断攀 升。据统计，全国城镇污水处理厂产生干污泥约180万吨/年(含水80%污泥900万吨)。 污泥中含有病原微生物、多种有机和无机污染物及重金属等，属于危险废物。目前主要的污 泥处置技术包括卫生填埋、农林利用、焚烧等。污泥卫生填埋占地广，耗时长，渗滤液易污染 地下水，而且填埋场还会产生甲烷气体，易引起爆炸和燃烧。污泥的农林利用要求对污泥进 行无害化预处理。污泥焚烧则需要高昂的投资和运行成本，且焚烧易造成重金属随烟尘扩 散污染空气。由于传统的焚烧飞灰和市政污泥处理处置技术存在诸多缺点，已经不能满足环 境标准的要求，因此科研工作者正在努力寻求更好的处理处置技术。天津泰达环保有限 公司的高亮的ZL200610013336. 7号“利用垃圾焚烧飞灰为原料的陶粒及其制备方法”的 发明专利，为焚烧飞灰的处理处置和资源化利用提供了新的思路。清华大学的金宜英的 ZL200710121297. 7号“城市生活污水污泥烧结陶粒的方法”的发明专利，为市政污泥的处理 找到了新方法。目前利用传统焙烧工艺生产的粘土陶粒由于受粘土矿物价格的影响其生产 成本较高，因而限制了粘土陶粒的产量，也制约了建筑行业的发展。而伴随着我国建筑行业 的快速发展，对于高性能的陶粒产品需求量巨大。因此制备陶粒是焚烧飞灰和市政污泥非 常具有发展前景的一种处理处置及资源化利用方式，但是上述专利所述方法也存在处置对 象单一，适用范围局限等问题。
发明内容
本发明公开了一种利用干燥污泥和焚烧飞灰制备陶粒的方法，有效实现了两种危 险废物的同步处理处置和资源化利用。本发明通过以下技术方案予以实现(1)将含水率在75 % 85 %的市政污泥干燥得到干污泥；(2)将步骤(1)所述干污泥粉碎、过45 μ m筛；(3)将步骤( 筛分后的干污泥、焚烧飞灰、膨润土混合，搅拌；(4)将步骤( 搅拌后的混合物挤压成型得到陶粒坯料；(5)将步骤(4)所得坯料加热至预热温度并保持一定时间；(6)将步骤(5)所得产品加热至焙烧温度并保持一定时间；(7)将步骤(6)所得产品自然冷却至室温，即得陶粒产品。本发明中的市政污泥是指城市生活污水处理厂、工业污水处理厂等产生的脱水污 泥，其含水率一般为75 % 85 % ；本发明中的焚烧飞灰是指在生活垃圾焚烧厂、医疗垃圾焚 烧厂、污泥焚烧厂等烟气净化系统收集而得的残余物。市政污泥经过干燥得到干污泥，干污泥经粉碎后获得利于混合造粒的粉末态污 泥。本发明中市政污泥干燥得到干污泥的含水率低于15%。污泥的熔点较低，因此提高干污泥在混合物中所占的比例，可以起到降低焙烧温 度的作用；干污泥中的CaO、MgO、K2O, Na2O等助熔成分的含量与膨润土等助熔剂含量相当， 因此提高干污泥在混合物中所占的比例，可以起到降低助熔剂使用量的作用。但是鉴于污 泥干燥的成本高昂，因此一味提高干污泥在混合物中所占的比例未必能够节省生产成本。 本发明中干污泥、焚烧飞灰、膨润土的质量百分比为(30 50) (30 50) (5 20)。挤压成型压力太小会造成坯料松散，陶粒产品的抗压强度不能满足作为建筑材料 使用的要求；压力过大会造成坯料紧实，焙烧时间加长，生产成本增加。本发明中挤压成型 压力为7 lOMPa。坯料的预热过程能够使有机成份从内部溢出，不仅能够防止坯料在高温焙烧阶段 发生爆裂，而且促使陶粒产品内部形成大量微小气孔，具有轻骨料建材的优点。本发明中坯 料预热温度为300 400°C，预热时间20 40min。坯料的焙烧温度越高，焙烧保持时间越长，陶粒产品的性能越好，但是必须考虑产 生高温所需的成本。本发明中坯料焙烧温度为1050 1150°C，焙烧时间10 30min。本发明具有的优点和积极效果是有效实现了焚烧飞灰和市政污泥两种危险废物 的同步减量化、无害化处理处置和资源化利用；通过高温焙烧彻底杀灭了污泥中的病原微 生物，飞灰中的二恶英等也被完全分解；飞灰和污泥中的重金属被熔融固化在陶粒中，浸出 浓度远远低于相关标准要求；坯料的预热有效防止了高温焙烧的爆裂现象，降低了次品率； 生产的产品为轻质高强度陶粒，具有轻骨料建材的优点，建筑行业需求量大。
具体实施例方式实施例1本实施例中的焚烧飞灰来源于天津市双港垃圾焚烧发电厂烟气净化系统，其主要 化学成分见表1。表1天津市双港垃圾焚烧发电厂焚烧飞灰的主要化学成分
权利要求
1.一种利用干燥污泥和焚烧飞灰制备陶粒的方法，其特征在于，按照下述步骤进行(1)将含水率在75% 85%的市政污泥干燥得到干污泥；(2)将步骤(1)所述干污泥粉碎、过45μπι筛；(3)将步骤(2)筛分后的干污泥、焚烧飞灰、膨润土混合，搅拌；(4)将步骤( 搅拌后的混合物挤压成型得到陶粒坯料；(5)将步骤(4)所得坯料加热至预热温度并保持一定时间；(6)将步骤( 所得产品加热至焙烧温度并保持一定时间；(7)将步骤(6)所得产品自然冷却至室温，即得陶粒产品。
2.根据权利要求1所述的一种利用干燥污泥和焚烧飞灰制备陶粒的方法，其特征在 于，所述步骤(1)中，市政污泥是指城市生活污水处理厂、工业污水处理厂等产生的脱水污 泥，其含水率一般为75^-85 ^
3.根据权利要求1所述的一种利用干燥污泥和焚烧飞灰制备陶粒的方法，其特征在 于，所述步骤(1)中，经干燥得到干污泥的含水率低于15%。
4.根据权利要求1所述的一种利用干燥污泥和焚烧飞灰制备陶粒的方法，其特征在 于，所述步骤(3)中，焚烧飞灰是指在生活垃圾焚烧厂、医疗垃圾焚烧厂、污泥焚烧厂等烟 气净化系统收集得到的残余物。
5.根据权利要求1所述的一种利用干燥污泥和焚烧飞灰制备陶粒的方法，其特征 在于，所述步骤(3)中，干污泥、焚烧飞灰、膨润土的质量百分比为(30 50) (30 50) (5 20)。
6.根据权利要求1所述的一种利用干燥污泥和焚烧飞灰制备陶粒的方法，其特征在 于，所述步骤中，粉末压片机的成型压力为7 lOMPa。
7.根据权利要求1所述的一种利用干燥污泥和焚烧飞灰制备陶粒的方法，其特征在 于，所述步骤(5)中，坯料预热温度为300 400°C，预热保持20 40min。
8.根据权利要求1所述的一种利用干燥污泥和焚烧飞灰制备陶粒的方法，其特征在 于，所述步骤(6)中，坯料焙烧温度为1050 1150°C，焙烧时间10 30min。
全文摘要
本发明公开了一种利用干燥污泥和焚烧飞灰制备陶粒的方法，属于固体危险废物减量化、无害化处理处置和资源化利用技术。本方法将含水率为75％～85％的脱水污泥干燥得到干污泥；干污泥进行粉碎后筛分；将筛分后的干污泥、焚烧飞灰、膨润土按比例混合均匀；将混合物注入粉末压片机中挤压成型得到坯料；将坯料预热一定时间；将坯料高温焙烧一定时间；自然冷却至室温，即得陶粒产品。本发明不仅有效实现了焚烧飞灰和市政污泥两种危险废物的同步减量化、无害化处理处置和资源化利用，而且生产的陶粒产品满足毒性浸出标准，符合建筑轻骨料要求。本发明具有流程简单、投资少、运行费用低，生产的陶粒产品需求量大等优点。
文档编号C04B35/00GK102060426SQ20101054615
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者张曙光, 徐朝阳, 杨健, 董楠, 董珂, 郝永俊, 韩檬, 高亮 申请人:天津泰达环保有限公司, 天津渤海环保工程有限公司