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【燒結磚】燒結磚污泥為摻料燒結磚的生產性研究

燒結磚城市污水廠污泥的處理處置已成為我國市政工程的一大難題 , 目前 , 主要采用衛生填埋、 堆肥農用、焚燒等處理處置方式, 填埋穩定性差且易污染地下水, 堆肥農用受污泥中重金屬含量影響較大, 污泥焚燒則能耗太高。近年來, 污泥資源化制磚技術得到了充分發展, 但目前普遍停留在實驗階段。本文采用城市污泥為部分原料 , 進行了批量生產燒結普通磚 ( 承重磚 , 240 mm × 115 mm × 53 mm) 和空心砌塊 ( 非承重磚 , 190 mm × 190 mm× 190 mm) 的生產性試驗 , 研究了城市污泥燒結制磚技術 , 并重點分析了磚體的物理力學性能 ( 抗壓強度 ) 和熱工性能 , 結果充分表明 : 污泥制磚是城市污泥處理處置有效方式。

1   試驗部分

1. 1 試驗材料

燒結磚城市污泥取自南京市某污水處理廠 , 剩余污泥經濃縮 2 消化 2 機械脫水處理后 , 含水率 P = 75% 左右。試驗共取脫水污泥約 20 t,樣品污泥的有機物含量為 37.76% ,總氮1.875×104m g / kg, 總磷6 . 545 × 103mg/kg, 銅 180. 5 mg/kg, 鋅 538. 5 mg/kg, 鉛 35.45 mg/kg, 汞 3 .585 mg/kg, 砷 24. 7 mg/kg, 六價鉻 12.45 mg/kg 。

污泥經干燥后 ( 含水率 P =55% 左右 ) 破碎機械篩分 , 去除其中的粗大顆粒。頁巖粉粘土均取自南京某新型建筑材料公司 , 其塑性指標分別為 7.8 和13, 粘土級顆粒 ( d < 0 1 005 mm ) 含量 10. 3% 和25. 6% , 滿足制磚原料對塑性指數 7 ~ 15, 粘土級顆粒含量 10% ~ 60% 的要求 ; 兩者含水率分別為 7%和 11% 。城市污泥和頁巖粉粘土主要組成成分見表 1 。

1. 2  制磚工藝

在污泥制磚生產性試驗中 , 污泥干燥是重要的工藝環節 , 試驗在不改變磚廠生產工藝流程基礎上 ,利用磚廠現有干燥隧道窯 ( 目的為干燥磚坯 , 150 ~200 ℃ ) 來干燥污泥 , 干燥后 , 污泥含水率 P =55% 左右。干燥污泥與頁巖粉 ( 粘土 ) 按表2 配比混合 , 經陳化、 成型制坯、 干燥、 焙燒等處理工序后 , 制成污泥燒結磚 , 工藝流程如圖 1 所示。


各工段主要工藝參數如下:原料計量預混 ,加水攪拌混合 ,控制含水率 17% ~19%; 陳化均勻混合 料顆粒間的空隙水分,制坯成型 ,成型壓力約為 2.8~3.0MPa,磚坯含水率控制在 16% ~18% ;坯體150~200 ℃隧道窯干燥,含水率降至 6%以下,一般在 3%左右 ;980 ~1 060 ℃隧道窯焙燒、降溫,制成燒結磚。

1.3 分析儀器和方法

抗壓強度 :NYL 2 300 型壓力試驗機 , 最大破壞負載法 ; 熱導率 : 準穩態平板測試裝置 , 熱線法 ; 傳熱系數 : 紫微 BW 2 1212WT 設備 , 標定熱箱法。

2   結果與討論

2.1 污泥摻量對燒結普通磚抗壓強度的影響

燒結磚干污泥摻量對燒結普通磚抗壓強度影響較大 ,圖為抗壓強度與污泥摻量關系曲線 , 從圖 2 中可以看出 , 污泥摻量越高 , 磚體的抗壓強度越差。分析原因為 : 磚體燒結過程中 , 污泥中有機物揮發大量氣孔和孔洞 , 造成磚體抗壓強度下降。

摻加 1 . 92% ~ 5% 污泥的粘土燒結磚抗壓強度在 16. 1 ~ 20 . 8 MPa 之間 , 當污泥摻加量在 5% 以下時 , 污泥粘土磚能夠達到國家標準《燒結普通磚 》(GB5101-2003) 中MU15 強度等級要求, 具有較好的承重性能 , 可作為承重墻體材料。如果污泥摻量減少為 2. 5% 時 , 可以達到 MU20 強度等級要求 , 具有優良的承重性能。


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