随着我国经济快速发展,城市化进程不断加快,大量产生的城市污泥,正在成为环境治理中一个新的排污难题。城市污泥的资源化处置,关乎城市的可持续发展,更影响到民生。如何变废为宝,有效利用,非常值得实践和探讨。
目前国内外污泥的处置方式主要有:卫生填埋、焚烧、堆肥、制砖、发电等,众多有志之士都在探索这污泥资源化利用的最好途径。
近年,污泥制砖在国内已有不少企业在探索研究,并有了污泥制砖生产线,做了很多基础研究实验工作,取得了很多经验。作为建材行业同仁,我们安徽省建材工业设计院,更是在这些实验的基础上,针对污泥制砖工艺进行了设计和优化,使其更能够符合污泥制砖的特性要求,达标排放环境保护的要求等。依据工艺流程,我从如下五个方面,做浅显探讨,请诸位专家予以指正。
1.污泥干化工艺
污泥,主要指市政污泥、印染厂污泥、陶瓷厂污泥、造纸厂污泥等。其主要特点是含水量高,一般都在80%左右。同时含有大量有机物、微生物和重金属等污染物。有着刺鼻难闻的气味,如果处理不当会造成新的污染。制砖成型工艺对原料有着严格的要求,一般含水量在15%左右,要使污泥符合制砖原料要求,第一步就要解决污泥干化问题。
目前,污泥干化工艺主要有:污泥压榨、滚筒式脱水机脱水、晾晒等。此类干化工艺都会对环境造成二次污染。为能充分利用隧道窑余热,我们发明了《利用烧结砖生产线隧道窑余热干化污泥制砖工艺设计》这一新的工艺技术。主要原理是:收集焙烧窑的高温降温段多余的热量,通过管道送入干燥机内,通过干燥机螺旋运动实现污泥干化。然后再把干燥后的废气通过干燥机排风口连接风管至引风机,排入脱硫、脱硝、除尘、除臭设备,达标处理后排入大气。整个干化过程采用全封闭设计,使污泥的臭味不散发,无二次污染。
干化后的污泥,含水率30%左右,成颗粒状,再通过螺旋输送机运至料仓,同其他原料配比后成为制砖原料,该设计工艺有效解决了污泥干化难题.以下是干化污泥工艺流程。
引自焙烧窑降温段余热→污泥干燥机→引风机→脱硫塔
湿污泥料仓→输泥管→污泥干燥机→螺旋输送机→干泥料仓
2.原料配比工艺
污泥制砖,主要把握好原料的掺配比例。由于污泥含有大量有机物,烧失量会很高,如果原料配比掌握不好,产品的抗压强度就会受到影响,达不到产品标准要求。
污泥的掺配比例,要根据污泥本身的发热量、物理性能和化学元素指标来决定,同时要综合分析掺配原料的发热量、物理性能和化学元素指标。一般参配量为20%-60%。能和污泥混合掺配的原料有:煤矸石、页岩、基坑土、煤渣、粉煤灰等,只要配料满足制砖的热量、塑性等物理性能和化学元素指标要求就可以。
3.原料破碎工艺
污泥生产线的破碎工艺主要做好三个方面:一是原料掺配比例要准确。如果污泥的参配量过大会影响砖坯成型质量和产品质量。二是发热量配比要准确。因为污泥所含有的发热量大多来自有机物,一般燃烧到500度时就已经烧失,剩余可持续升温的热量很少,需要配比煤矸石、煤渣等含有发热量的原料,以达到烧出合格产品所需的发热量。三是原料配比加水要准确均匀。污泥和其他配料配比时要均匀搅拌,才能达到最好的陈化效果,使产品的空洞率布置均匀,减少对抗压强度的影响。原料破碎工艺流程。
4.制品成型工艺
污泥制砖对成型工艺要求更为严格,控制不好容易造成砖坯变形开裂。需要把握如下三点:
一是要做好原料陈化。一般不少于72小时陈化时间,主要目的是提高原料塑性。二是原料含水率配比要均匀适当。高了砖坯容易变形,低了砖坯容易开裂。三是砖机要选择硬塑真空挤出砖机,增加砖坯密实度,提高砖坯强度,砖坯成型工艺流程。
箱式给料机→二次搅拌机→搅拌真空挤出机→切坯、编组、码坯系统
5.制品焙烧工艺
制品焙烧工艺需着重把握五个方面:
①重视码坯方式。由于污泥的原因,干缩量会增大,码坯高度一般(标砖)不高于12层设计,留有合适的通风道,砖坯间距通风均匀,防止干燥过程中砖坯变形开裂。
②加长窑炉设计的高温区和降温区。目的是窑炉余热方便抽出,能够使污泥中的重金属物质得到充分溶解。同时,延长了高温区和降温区时间,又不影响出车速度,达到产品质量和产量的要求。
③调控好干燥温度和风流。这样可杜绝高温急速干燥,一般采取低温大风量逐步升温的干燥方式。
④注意焙烧温度变化。污泥原料一般升温比较快,应做好风流的调节。高温段一定要燃烧到所需的最高温度,使原料能够充分溶解、氧化、凝结。
⑤隧道窑的干燥室和焙烧窑采用同长设计。通风采用循环式通风系统设计,把焙烧窑通风系统的排烟部分、余热用于干化污泥后的剩余部分集中抽出,经过风机集中排入干燥窑两侧各个通风口,再由干燥窑顶部各通风管道集中抽出送入脱硫、脱硝、除尘、除臭设备,实现气体环保达标后排放。
经多次试验证明,以污泥为掺配原料的烧结制品,能够符合国家GB5101-2003《烧结普通砖》、GB]3544-2000《烧结多孔砖》、GB13545-2003《烧结空心砖和空心砌块》、GB6566-2001《建筑材料放射性核元素限量》等标准要求,实现了垃圾资源化利用,既有经济效益又有社会效益。
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