[发明专利]一种利用污泥与河道底泥制备陶粒与重金属无害化固定化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑用陶粒的制备方法；具体涉及利用污水污泥与河道底泥为原料制备建筑用陶粒的方法。 

背景技术

目前我国随着我国污水处理量的迅猛增长，污水处理过程所产生的污泥量也随之迅速增长，截止到2010年底，污泥产量已接近2200万吨。当前我国污水处理工业的现状仍然是重水轻泥，目前我国污水处理厂所产生的污泥，有将近80%没有得到妥善的处理。由于污泥中含有大量的有机物、病菌、重金属等有毒有害物质，处理不当容易污染生态环境并危害人类健康，同时污泥中含有一些可以被回收利用的有用物质，所以如何更加科学有效的处理处置污泥，是目前国内外面临的一个亟待解决的难题。传统的污泥处理处置方法一般包括土地填埋、焚烧、土地利用等方法，但是这些方法都有一定的局限性，在处理污泥的过程中容易破坏生态环境、污染空气、经济成本高，有可能产生二次污染等问题，因此在实际应用中都受到了一定的限制。 

随着大量的工业废水和市政污的水排入到河道中，导致目前我国大多数河流均已受到不同程度的污染，经过长时间的累积，受污染河流中的有毒有害物质特别是重金属有可能大量的沉积在底泥中，受到污染底泥会恶化水质，破坏河流的生态环境，因此对河道的治理受到越来越多的关注。因而河道底泥的处理和处置也就成了人们普遍关注的问题。 

现在污泥处理一个难题就是重金属污染的问题。随着工业化进程加快，越来越多的工业废水的排放导致污水处理过程中大量的重金属被截留在污泥中。因此如何安全有效地解决污水污泥处理和河道底泥带来环境问题，并且实现固体废弃物的二次利用、变废为宝，实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化，寻找一条经济、合理、高效的可持续的污泥处理具有很重要的意义。 

发明内容

本发明要解决污水污泥与受污染河道底泥处置及重金属固化的难题；本发明提供了一种利用污泥与河道底泥制备用陶粒的方法，所制备陶粒可应用在建筑上或者水处理工艺中。 

现在污泥资源化利用的一个关键问题重金属固化的问题，一个好的处理工艺不仅要求有良好的实用性，也要求其是环境友好型，不能造成二次污染。由于污水污泥与河道底泥中含有丰富的制作陶粒所需的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等无机物成分，所以可以利用污水污泥和河道底泥这一特点来作为来制作陶粒的原料。 

本发明中一种利用污泥与河道底泥制备建筑用陶粒的方法是按下述步骤进行的：将污水污泥和河道底泥分别经过自然干燥至含水率降到25%~35%后破碎，将破碎后的污水污泥和河道底泥按3：（1~8）质量比混合得到混合料，再加入硅酸盐类物质，所述硅酸盐类物质用量是混合料质量的5%~15%，混匀，然后置于颗粒机挤压成型，获得粒径为6~10 mm的陶粒胚体，自然晾干，以（8~10 ℃/min）速率升温，然后在1050~1150 ℃下保温20~40 min，随炉冷却；即得到建筑用陶粒。 

本发明烧成后陶粒样品的松散容重为650~800 kg/m³，表观密度为1500~1800 kg/m³，含泥率为0.2%~0.45%，吸水率为3%~6%，破碎率与磨损率之和为0.75%~1.4%，筒压强度为10~17 Mpa。 

本发明制备出来的陶粒样品由于具有致密性好，强度高，吸水率低的特点可以作为材料应用到建筑领域，如可以作为墙体保温材料、浇筑楼面垫层、或者作为公路地基的基础垫层。 

污泥与底泥制备陶粒在实现污泥与底泥的资源化利用的同时将原料中重金属很好的固化在陶粒中。使污泥陶粒使用的安全性得到保证。在烧制陶粒的过程中，污泥与底泥中含有的重金属与原料中其它的成分发生更多的接触，会发生一系列复杂的物理化学变化，在高温时可能发生金属阳离子的氧化还原、结晶固化、气相金属的冷凝和扩散以及重金属之间或重金属元素与其他元素之间的化学反应等过程。 

本发明通过试验考察了烧结温度、pH、氧化性条件对陶粒试样的重金属浸出特性及固化规律的影响。得出结论如下： 

（1）烧结温度对重金属的浸出具有重要的影响。当温度达到1100℃以后时，浸出液中检测出三种不同粒径样品中重金属含量很小，接近检测的最低限值。重金属主要存在形态为稳定的化合物晶体Cd₂SiO₄、Cr₂O₃、CuO 和PbCrO₄。