[发明专利]给水厂污泥、焚烧飞灰和重金属污泥的协同处理方法

说明书

本发明提供了一种给水厂污泥、焚烧飞灰和重金属污泥的协同处理方法。包括以下步骤：(1)原料按比例混匀细化；(2)自然陈化至含水率25％～40％；(3)混合物料造粒；(4)陶粒生料进入回转窑干燥、预热、煅烧；(5)陶粒熟料出料、冷却、分级得到陶粒成品。本发明可有效消纳给水厂污泥，获得高强轻质的陶粒产品，同时将垃圾焚烧飞灰、重金属污泥作为陶粒原料资源化利用，实现了危险废物无害化，减少了陶粒工业对天然原料的需求量。

技术领域

本发明涉及以固体废物为原料生产轻质陶粒的方法，尤其涉及一种以给水厂污泥为主料烧制轻质陶粒，协同处置焚烧飞灰和重金属污泥的方法。

背景技术

陶粒，即陶质的颗粒，是一种呈球状或椭球状的新型无机骨料，具有密度小、强度高、保温、隔热性能好、抗震性好、抗渗性好等优点，可代替传统的碎石、河卵石等制备轻集料混凝土制品，市场需求量很大。传统的陶粒由粘土、页岩等天然矿物制成，生产成本较高、产量受到限制，也制约了陶粒相关产业的发展。

鉴于粘土、泥沙、页岩等天然资源的短缺，近年来，利用粉煤灰、矿渣、污水厂污泥、河道疏浚淤泥、印染污泥、造纸污泥等工业固体废物制备陶粒(CN103130489A、CN102249584B、CN102718468A、CN102757255A等)的进展，近年来引起关注。

给水厂污泥是城市给水厂在净水过程中产生的滤除物和沉淀物，其中包括大量从原水中去除的泥沙、杂质、混凝剂絮体等无机物和藻类、细菌等有机物，直接排放会对受纳水体造成污染。一座中等规模城市给水厂污泥年产量约15～20万吨(含水率60％)。目前，我国给水厂污泥除少部分用作填埋场覆层材料、工程填方、园林种植、制砖或用作水泥配料外，大部分仍是洼地堆填、简单堆存、简易填埋，引起占地、水体污染、扬尘等一系列环境问题。由于给水厂污泥主要由SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等粘土矿物质成分组成(高温下形成吸水率小和盐酸可溶率低的陶粒骨架)，又含有10～20％的有机成分(高温下有机质烧失可形成陶粒多孔)。若能用给水厂污泥代替粘土制作陶粒，不仅可充分利用污泥中部分有机质作为陶粒焙烧过程中的发泡物质，还可充分利用其无机成分，减少天然粘土的用量，推进我国轻集料的可持续发展。

随着经济发展和城市规模的不断扩大，我国城市生活垃圾产量以每年8～10％的速度剧增，受限于填埋库容锐减，以填埋为主的传统处置模式正向焚烧方式转换。焚烧处理技术具有处理量大、减容性好、无害化彻底，热能可回收等优点，但垃圾在焚烧过程中，挥发态的重金属(包括Hg、Cd、Pb、Cu、Zn、Cr等)及二恶英类污染物、氯化物、硫化物、氟化物等会富集在亚微米颗粒上，经收尘后形成难以处置的焚烧飞灰。机械炉排炉的飞灰产量约为焚烧处理量的3～5％，流化床炉的飞灰产量约为焚烧处理量的10～20％。2014年，我国焚烧飞灰产量约400万吨。飞灰含水率低、颗粒细小，粒径分布主要集中在20～100μm，平均粒径为63.28μm，其主要成分有CaO、SiO₂、A1₂O₃、SO₃等，因浸出毒性超标、富含二恶英、具有高氯、硫、碱含量等特征，被公认为危险废物，已列入《国家危险废物名录》(HW18)。