一種城鎮汙泥增鈣鈍化後進行水泥窯協同處置的方法
2023-05-20 08:10:16 1
專利名稱：一種城鎮汙泥增鈣鈍化後進行水泥窯協同處置的方法
技術領域：
本發明涉及一種城鎮汙泥增鈣鈍化後進行水泥窯協同處置的方法，具體涉及含重金屬的城鎮汙泥無害化和資源化利用的方法，屬於固體廢物處理技術領域。
背景技術：
我國城鎮汙水處理設施經過「十五」和「十一五」時期的高速建設，已經形成規模化的處理能力。截至2010年9月底，全國設市城市、縣及部分重點建制鎮(以下簡稱「城鎮」)累計建成和在建汙水處理能力達到I. 69億m3/d ;其中36個大中城市(直轄市、省會城市和計劃單列市)建有汙水處理廠376座，處理能力達4368萬m3/d。在縣城及鄉、鎮中建有汙水處理廠1008座，處理能力達1826萬m3/d。城鎮汙水處理廠和汙泥的特點是(I)中小規模城鎮汙水處理廠佔有較高比例，其數量為大中城市汙水處理廠的3倍，而汙水處理廠規模偏小，處理能力僅為大中城市汙水處理廠的42%，平均處理能力僅為
I.8萬m3/d，南方一些小規模城鎮汙水處理廠的處理規模甚至只有1000-5000m3/d。(2)汙水來源、性質不穩定中小規模城鎮進水包括工業汙水和生活汙水，工業廢水所佔比例較高，部分汙水處理廠進水中工業汙水比例達到80%以上，甚至95%。另外，中小企業性質差別大，由於季節的變化、生產目的的不同、生產工藝的不穩定性導致汙水性質波動顯著，最終導致汙水廠進水性質波動大，汙泥成分波動大。(3)汙泥的有機質含量較低、灰分高、熱值低大中城市汙水處理廠產生的汙泥有機質含量高，佔幹基60%左右，經消化處理後的汙泥有機物含量仍佔40%左右，而城鎮汙水處理廠由於工業汙水比例高，導致汙泥有機質含量低，相當比例的汙水處理廠有機質含量低於30%，甚至只有18. 1% ;與此同時，灰分的含量顯著增高，甚至達78% ;汙泥的低位收到基熱值基本為負值。(4)汙泥中重金屬種類繁多，且含量差別顯著由於進水中工業汙水佔有很高比例，且工業企業的性質差別顯著，導致汙泥中重金屬種類繁多，且含量差別顯著，As、Cd、Ni、Pb、Cr、Cu和Zn等含量變化幅度很大，極差最高達幾千mg/kg，導致汙泥處理處置過程中易產生環境汙染嚴重、高濃度重金屬的滲濾液，二次汙染嚴重。城鎮汙泥的這些特徵嚴重限制了汙泥已有處理技術的使用，而低有機質含量特徵使得堆肥不利於順利開展，高重金屬濃度特徵限制了汙泥堆肥產品的農用和填埋處理，也使得焚燒過程的二次汙染嚴重，低揮發份、高灰分含量和低位收到基熱值為負值導致焚燒過程需要消耗更多的燃料。城鎮汙泥帶來的環境問題尚沒有引起足夠的重視，有針對性的處理技術也非常匱乏。如何妥善處置城鎮汙泥，同時達到汙染控制與資源利用的雙重目標，兼顧環保和經濟性的目標，是亟待解決的科技難題
發明內容
本發明是以解決上述問題為目的，針對城鎮汙泥有機質含量較低(VS〈40%)而重金屬含量較高且汙泥性質不穩定，並且含水率高難於運輸的技術難題，而提供一種經濟、低汙染的城鎮汙泥資源化利用方法。本發明的目的是通過下述技術方案實現的一種城鎮汙泥增鈣鈍化後進行水泥窯協同處置的方法，該方法是通過下述步驟實現的先對城鎮汙泥的成分和含水率進行測定，汙泥的PH值通常在6-8範圍內，在此pH值或填埋條件下遇到滲濾液，重金屬易於溶出，提高汙泥的PH值有利於重金屬的鈍化，降低重金屬的溶出。然後與廢石灰混合，保證混合物的PH值為9-10，室溫下穩定2-7天，然後從預分解爐下方進入新型幹法水泥窯，汙泥中的矽質、鈣質成分以及石灰中鈣質成分可以生產矽酸鹽水泥，汙泥中的有機質燃燒可以替代部分水泥窯燃料。具體作法先將含水率為80%的城鎮汙水處理廠汙泥與廢石灰混合，置於汙泥混合攪拌機，進行充分攪拌，保證混合物的PH值為9-10，均勻混合產物自然堆放2-7天，呈鬆散顆粒狀或團狀，然後以汙泥乾重1%_10%的替代比例，即城鎮汙泥佔生料(生產水泥的原料)的質量比例為1%_10%。從預分解爐下方進入新型幹法水泥窯，實現資源化利用，同時汙泥由於具有高熱值可以替代部分水泥窯用煤，實現水泥窯的節能(此句話刪掉)。煅燒產物為普通矽酸鹽水泥熟料。所應用的水泥窯必須帶有符合國家環保要求的環保設備。協同處理城鎮汙泥和廢石灰後，所產生的窯灰需全部或部分回用。所達到的煅燒溫度的熱源中部分由所述的城鎮汙泥有機質燃燒提供。熟料率值是控制水泥質量的重要指標，主要包括石灰飽和係數(KH)、矽率(SM)、鋁率(AM)三個率值。矽率表示水泥熟料中SiO2與Al2O3和Fe2O3之和的比值，常用SM表示。
權利要求
1.一種城鎮汙泥增鈣鈍化後進行水泥窯協同處置的方法，該方法是通過下述步驟實現的先對城鎮汙泥的成分和含水率進行測定，汙泥的PH值通常在6-8範圍內，在此pH值或填埋條件下遇到滲濾液，重金屬易於溶出，提高汙泥的PH值有利於重金屬的鈍化，降低重金屬的溶出，然後與廢石灰混合，從預分解爐下方進入新型幹法水泥窯，汙泥中的矽質、鈣質成分以及石灰中鈣質成分可以生產矽酸鹽水泥，汙泥中的有機質燃燒可以替代部分水泥窯燃料。
2.如權利要求I所述的一種城鎮汙泥增鈣鈍化後進行水泥窯協同處置的方法，具體作法是先將含水率為80%的城鎮汙水處理廠汙泥與廢石灰混合，置於汙泥混合攪拌機，進行充分攪拌，保證混合物的pH值為9-10，均勻混合產物自然堆放2-7天，呈鬆散顆粒狀或團狀，然後以汙泥乾重1%_10%的替代比例，即城鎮汙泥佔生料的質量比例為1%_10%，從預分解爐下方進入新型幹法水泥窯。
3.如權利要求I或2所述的一種城鎮汙泥增鈣鈍化後進行水泥窯協同處置的方法，該方法採用的城鎮汙泥，含水率為78. 2%，揮發分含量為18. 1%，重金屬Zn、Cu、Cr、Ni的含量分別為 1046mg/kg、293mg/kg、244mg/kg 和 221mg/kg, Sr、Mn、Ba 的含量分別為 766mg/kg、535mg/kg和386mg/kg,按質量百分比添加10%的廢石灰,採用螺旋輸送機輸送至置於汙泥混合攪拌機，進行充分攪拌，在陽光直射條件下自然堆放7d，汙泥和廢石灰的含水率為40%,與生料按照2%，以汙泥和廢石灰乾重進行計算的替代比例混合，滿足熟料的SM = 2. 5，IM= I. 5, KH = 0.9,熟料煅燒方法為汙泥和廢石灰的均勻混合物與水泥生料均勻混合，加水壓製成小IOOmmX 15mm生料片，105°C烘乾24h後在升降電爐中以20°C /min的升溫速率升高到1450°C並鍛燒lh，空氣中急冷，冷卻後將熟料塊在行星研磨儀上磨成0. 08mm篩餘小於10%的細粉，該方法燒制的熟料與工業生產水泥熟料質量相當，對經過煅燒後矽酸鹽水泥熟料進行檢測，熟料中四種主要成分矽酸三鈣、矽酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣的含量分別為54%、22. 2%、8. 1%和9. 4%，經過煅燒後的普通矽酸鹽水泥ld、3d和28d抗壓強度分別為 10MPa、24MPa和 52MPa。
4.如權利要求I或2或3所述的一種城鎮汙泥增鈣鈍化後進行水泥窯協同處置的方法，該方法中添加質量百分比15%的廢石灰，採用螺旋輸送機輸送至置於汙泥混合攪拌機，進行充分攪拌，在陽光直射條件下自然堆放7d，汙泥和廢石灰的含水率為38%，與生料按照5%汙泥和廢石灰乾重進行計算的替代比例混合，滿足熟料的SM = 2. 4，IM = I. 5，KH = 0. 9，對經過煅燒後矽酸鹽水泥熟料進行檢測，熟料中四種主要成分矽酸三鈣、矽酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣的含量分別為56%、20%、7. 9%和9. 2，經過煅燒後的普通矽酸鹽水泥ld、3d和28d抗壓強度分別為llMPa、22MPa和54MPa。
5.如權利要求I或2或3所述的一種城鎮汙泥增鈣鈍化後進行水泥窯協同處置的方法，該方法中添加質量百分比20%的廢石灰，採用螺旋輸送機輸送至置於汙泥混合攪拌機，進行充分攪拌，在陽光直射條件下自然堆放7d，汙泥和廢石灰的含水率為30%，與生料按照10%以汙泥和廢石灰乾重進行計算的替代比例混合，滿足熟料的SM = 2. 5，IM = I. 5，KH=0. 9，對經過煅燒後矽酸鹽水泥熟料進行檢測，熟料中四種主要成分矽酸三鈣、矽酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣的含量分別為53%、20%、8. 1%和9. 0，經過煅燒後的普通矽酸鹽水泥Id,3d和28d抗壓強度分別為10MPa、21MPa和51MPa。
全文摘要
一種城鎮汙泥增鈣鈍化後進行水泥窯協同處置的方法，針對城鎮汙泥有機質含量較低而重金屬含量較高且汙泥性質不穩定，並且含水率高難於運輸的技術難題。實現步驟先對城鎮汙泥的成分和含水率進行測定，汙泥的pH值通常在6-8範圍內，在此pH值或填埋條件下遇到滲濾液，重金屬易於溶出，提高汙泥的pH值有利於重金屬的鈍化，降低重金屬的溶出。然後與廢石灰混合，保證混合物的pH值為9-10，室溫下穩定2-7天，然後從預分解爐下方進入新型幹法水泥窯，汙泥中的矽質、鈣質成分以及石灰中鈣質成分可以生產矽酸鹽水泥，汙泥中的有機質燃燒可以替代部分水泥窯燃料。本發明是一種經濟、節約燃料、低汙染的城鎮汙泥資源化利用方法。
文檔編號C04B7/24GK102718378SQ201210235669
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月6日 優先權日2012年7月6日
發明者劉耀鑫, 孫洋, 徐傑, 李彥龍, 李潤東, 楊天華, 王雷, 賀業光, 魏礫宏 申請人:瀋陽航空航天大學