城镇污水处理厂污泥建材利用工艺研究

论文摘要

城镇污水处理厂污泥的处理与处置一直是环保界的一大难题,随着我国城市化进程的加快,城市污水处理量大幅增长,城市污水处理率不断提高,市政污泥的处置问题日益凸显。目前我国市政污泥处置主要有农用和填埋两种方式。其中污泥农用约占44.3%,填埋约占31%,其他方法约占11%,没有处置的约占13.7%。污泥填埋需要大面积的场地和大量的运输费用,地基还需要作防渗处理以免污染地下水。并且填埋只是从一定程度上减缓了这个污染的过程,并没有从根本上解决污泥对环境的污染,随着土地利用的限制,决定了污泥的填埋处理会逐步淘汰。污泥焚烧的减量化及无害化程度高,但因其设备复杂,加上焚烧过程中产生大量的烟气污染和消耗众多能源等问题,限制了污泥焚烧技术的推广应用。于是污泥的综合利用就成了可持续发展的必然趋势。本文以污泥和粘土按一定配比混合制烧结砖为题材进行了相关研究,污泥的热值在烧结砖过程中可以有效减少外加燃料的投入,重金属在高温焙烧过程中大多形成了稳定的固溶体,被固化在砖体当中,不会溢出污染环境,实现了污泥的减量化、无害化及资源化利用。研究结果表明,将污泥与粘土分别干燥、筛分混合制烧结砖过程中,污泥的最佳掺入量为15%左右,最佳烧结温度为980℃-1040℃,且污泥属高敏感材料,须严格控制其干燥时间。制得的烧结砖能满足国家标准《烧结普通砖》（GB5101-2003）的相关要求,并且能从一定程度上提高砖体的隔热保温性能。为了满足《城镇污水处理厂污泥处理制砖用泥质》（CJ／T289-2008）标准中规定的用于制砖的污泥烧失量必须低于50%的要求,有机物含量较高的污泥须先经消化稳定处理后方可用于后续建材制砖利用。在污泥中添加专用添加剂,实现污泥的除臭和重金属的稳定。可采用生石灰吸收酸性气体,添加部分活性炭作为重金属及二嗯英的吸附剂,利用循环流化床烟气脱污塔加后续布袋除尘器处理污泥砖焙烧过程中的烟气污染问题。由于到2010年全国大中城市全面禁止使用粘土实心砖,污泥制砖工程投资及运行成本低,可以实现污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化利用,具有显著的经济效益和社会效益,发展前景广阔。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1. 研究背景
• 1.2. 污泥市场的形成
• 1.3. 研究的目的和意义
• 1.4. 课题来源及研究内容
• 第二章 城市污泥的处置及资源化利用
• 2.1. 污泥的产生及现状
• 2.1.1. 污泥的来源与分类
• 2.1.2. 污泥总量概况
• 2.1.3. 西安市污泥量分析
• 2.1.4. 污泥处理处置的常规工艺流程
• 2.1.5. 环境危害
• 2.2. 国内外污泥处置现状
• 2.2.1. 污泥填埋处置
• 2.2.2. 污泥的土地利用
• 2.2.3. 污泥焚烧处理
• 2.2.4. 污泥的建材利用
• 2.2.5 污泥的其他处置方法
• 2.3. 污泥处置趋势及技术经济比较
• 2.3.1. 国内外污泥处理趋势
• 2.3.2. 污泥制砖的主要特点
• 2.3.3. 污泥处置方式技术经济对比
• 2.4. 小结
• 第三章 污泥性质检测分析
• 3.1. 污泥分析试验条件
• 3.1.1. 试验原料
• 3.1.2. 试验仪器设备
• 3.1.3. 检测试剂
• 3.1.4. 取样方法
• 3.2. 污泥分析测定
• 3.2.1. 污泥含水率测定
• 3.2.2. 污泥比重测定
• 3.2.3. 污泥烧失量测定
• 3.2.4. 污泥pH值测定
• 3.2.5. 污泥热值的测定
• 3.2.6. 污泥总氮含量测定
• 3.2.7. 污泥总磷含量测定
• 3.2.8. 污泥TOC测定
• 3.2.9. 污泥化学成分测定
• 3.2.10. 污泥金属含量测定
• 3.3. 试验结果
• 3.4. 小结
• 第四章 污泥粘土烧结砖工艺试验研究
• 4.1. 烧结砖工艺概述
• 4.1.1. 制砖原料简析
• 4.1.2. 工艺分类
• 4.2. 污泥粘土制烧结砖工艺流程
• 4.3. 污泥砖制备工艺
• 4.3.1. 原料预处理
• 4.3.2. 污泥粘土混合配比
• 4.3.3. 混合料坯体成型
• 4.3.4. 试件焙烧
• 4.3.5. 烧制过程反应
• 4.4. 烧结砖性能分析
• 4.4.1. 质量标准
• 4.4.2. 冻融试验
• 4.4.3. 石灰爆裂试验
• 4.4.4. 泛霜检验
• 4.4.5. 重金属浸出试验
• 4.4.6. 性能比较分析
• 4.5. 小结
• 第五章 污泥粘土砖环境影响与经济评价
• 5.1. 污泥砖焙烧主要污染物
• 5.2. 污染物控制
• 5.2.1. 臭味控制
• 5.2.2. 烟气污染控制
• 5.2.3. 毒性控制
• 5.3. 污泥烧失量控制
• 5.3.1. 烧失量概述
• 5.3.2. 厌氧消化
• 5.3.3. 好氧消化
• 5.4. 工程经济评价
• 5.4.1. 污泥处理厂工程
• 5.4.2. 污泥粘土烧结砖工程
• 5.4.3. 污泥制砖处理成本
• 5.4.4. 污泥其他处置方式成本
• 5.4.5. 社会效益
• 5.5. 小结
• 第六章 结论
• 6.1. 主要结论
• 6.2. 建议
• 参考文献
• 致谢