[发明专利]一种利用市政污泥制备高强度轻骨料的方法

说明书

本发明提供的一种利用市政污泥制备高强度轻骨料的方法，首先通过对污泥进行混合搅拌生成泥浆；通过热水解使泥浆在高温水解反应中性质发生根本变化，脱水性能大大提高；通过高压板框压滤机对泥浆进行脱水；通过制陶工艺对陶粒胚料进行造粒成球、高温焙烧和陶粒筛分获取高强度轻骨料；通过尾水处理、烟气净化和除臭的工艺以及余热锅炉的辅助，对污泥制陶工艺全程进行资源处理回收利用，达到低能环保的工艺效果。本发明解决了现有技术的不足，提供了一种污泥掺量高、外掺料要求低而陶粒结构紧密、强度高、使用面广、经济效益高且过程环保、能耗小的制备高强度轻骨料的方法。

技术领域

本发明涉及市政环境工程技术领域，具体为一种市政污泥经过高温水解反应后脱水焙烤为高强度轻骨料的方法。

背景技术

污泥是污水处理的副产物，含有毒有害物质，需进行稳定化、减量化和无害化处理。随着近年来对各地污泥环境风险和危害认识的不断清晰，“泥水并重”的态势正逐步形成，污泥处置是水污染防治行业的趋势所向。

污泥处理技术主要以污泥资源化为主，污泥资源化处置的方向大致分为：肥料化、材料化、燃料化。通过梳理和比较可以发现，污泥肥料化利用受气候、土壤特性、作物生长周期及安全性的影响较大；污泥燃料化利用对污泥热值较高要求，技术要求较高，成本很高，而且不彻底，产生的飞灰还需进一步处理；材料化利用能够符合我们国家的泥质国情，但工艺上还须进行很多改进才能满足节能、环保、利用的需要，其中污泥制备的高强度陶粒可以替代砂石用作相应级别的混凝土骨料，相比较制水泥、制砖，适应面更广，市场容量也更大，是发展大好的污泥处置方向。

目前在现有技术中，使用污泥制备高强度轻骨料的工艺中主要有以下三点不足：1、污水处理厂大部分都是使用聚丙烯酰胺(PAM)将污泥脱水至80％左右，PAM是一种高分子絮凝剂，同时也是保水剂，聚丙烯酰胺为白色粉末或者小颗粒状物，密度为1.302g/cm³(23℃)，玻璃化温度为153℃，软化温度210℃。含有pam的污泥制陶烧制过程中，陶粒生坯烘干后特别容易开裂，使用PAM脱水后的污泥制陶的话，污泥的掺量不超过10％。因此，含有聚丙烯酰胺的污泥直接使用在烧制过程中，对外掺料要求较高，陶粒生坯烘干后也特别容易开裂且掺量较低。2、目前大部分工艺干化后的污泥中仍然有高含量的有机物和重金属，有机物在烧制过程中极易导致陶粒结构疏松且抗压效果差，进而造成使用面窄和经济效益低的问题；同时重金属也会在陶粒投放使用后对环境造成二次污染。3、目前烧陶工艺多采用两段式回转窑，此种方式生产出的陶粒密实度较低，且能耗较大烟气排放易超标。同时工艺中的烟气以及陶粒余热都直接排放浪费了，对其热能没有充分利用，导致整个工艺流程能源消耗较大。

发明内容

本发明解决了现有技术的不足，提供了一种污泥掺量高、外掺料要求低而陶粒结构紧密、强度高、使用面广、经济效益高且过程环保、能耗小的利用市政污泥制备高强度轻骨料的方法。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种利用市政污泥制备高强度轻骨料的方法，所述方法具体包括以下步骤：

(1)污泥预处理：将市政污泥和存量污泥在污泥仓中混合搅拌成含水率不超过95％的泥浆；

(2)热水解：将污泥仓中的泥浆送至预热罐中进行预热，预热完成后泵送至热水解反应罐中加热搅拌，热水解反应罐中的泥浆在温度170～210℃、压力1.6～3Mpa下进行高温热水解反应，反应过程中，泥浆中的PAM玻璃化并软化，PAM保水物质被完全破解，进一步使“结合水”转化为“自由水”，同时泥浆中的有害病原体被杀灭、聚丙烯酰胺被完全破解，无机物颗粒得到释放和易溶硫化物与重金属元素结合生成难溶的硫化物；

(3)脱水：高温热水解反应完成后，热水解反应罐中的高温泥浆液卸料至闪蒸罐中，然后排放至入料池，入料池中的泥浆被泵送至高压板框压滤机中脱水成泥饼，泥饼含水率低于35％，压滤水进入尾水处理系统中进行尾水处理；