一种污泥制备高质量轻质骨料及方法技术

本发明专利技术提供一种污泥制备高质量轻质骨料的方法，包括：1)将污泥、植物纤维、生石灰和水玻璃混合均匀，微波加热制球，得污泥球；2)将上述污泥球喷涂防水剂后，用包覆材料土对污泥球进行包覆，干燥，即得。对利用植物纤维吸收水分和添加辅料的污泥进行微波加热固化成球后，利用喷涂技术对污泥球球团外表进行喷涂包覆材料。利用乳液包覆污泥团球后在800W微波加热1分钟或者在干燥条件下晾干，利用活性粉末混凝土包覆后的污泥团球放倒湿度较大的环境下静置。这样完全可以制备高性能的轻质骨料，实现污泥资源化利用。步骤简单、操作方便、实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种污泥制备高质量轻质骨料及方法
本专利技术属于污泥资源化领域，特别涉及一种利用污泥、植物纤维和包覆料制备高质量混凝轻质骨料方法。
技术介绍
污泥是治理污水的伴生产物，目前数量非常庞大，2016年我国产生3000～4000万吨的市政污泥，预计2020年将产生6000～9000万吨的市政污泥，污泥含水率高，颗粒较细，脱水困难，运输成本高，填埋占地面积大，有机成分含量高，容易产生异味。污泥中含有氮、磷等成分，还含有铜、锌等重金属离子和盐类，污泥如果安置或使用不当，会污染土地，造成耕地退化，污染地下水，直接威胁人类的生物链，造成二次污染。城市污泥的处理处置方法主要有焚烧、填埋、投海和堆肥等多种形式。焚烧法的技术与设备复杂，能耗大，投资高，并伴有大气污染问题；填埋法受到用地的限制；投海会污染海洋，对海洋生态系统和人类食物链会造成威胁，国际公约已明令禁止；用堆肥法处理后的城市污泥可进行农业利用，但处理不当会造成土壤板结等不良反应。污泥常用的制备轻质骨料或者制备陶粒，是把污泥干燥除水后利用污泥粉体或者利用高温烧结制备，这种方法耗能高。论文《利用不同含水率污泥制备复合高性能轻骨料的研究》表明：在确定不同干化程度湿污泥直接与粉煤灰页岩混合制备轻骨料料球的掺量后，研究了不同含水率的污泥对轻骨料性能的影响，分析了导致轻骨料膨胀率、颗粒强度和吸水率变化的原因。结果表明:污泥含水率为60％时，制备料球的直接掺入量可以达到52％，污泥含水率为65％～70％，焙烧温度为1160℃，制备的轻骨料1h吸水率小于2.0％、颗粒强度分别为8.5、8.9MPa，达到高性能轻骨料的要求。论文《用含重金属的污泥烧制轻骨料并应用于透水混凝土路面砖》利用电子工业所产生的含重金属无机污泥，应用包芯造粒的概念，将有害污泥包裹于坯料中心，通过滚动造粒在坯料外表形成一层页岩矿土被覆层，经过干燥与高温烧结成为陶粒；拌合水泥砂浆成型透水路面砖。研究发现，含重金属污泥直接烧结时，坯体表面难以玻化封住气体、形成多孔轻质结构。若以污泥/页岩混合，按重量比1∶1做成坯料，坯料外层再包裹1mm厚页岩粉末，在1150℃时经过25min的烧结，可以生产出发泡良好、比重为1.2的陶粒，有害重金属符合TCLP溶出标准。但现有的烧结法制备的污泥基轻质骨料都存在能耗高、环境危害大的问题。
技术实现思路
为了克服上述不足，本专利技术提供一种利用污泥、植物纤维和包覆料制备高质量再生骨料方法，其产品可以用作强制骨料制备轻质混凝土材料。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种污泥制备高质量轻质骨料的方法，包括：1)将污泥、植物纤维、生石灰和水玻璃混合均匀，微波加热制球，得污泥球；2)将上述污泥球喷涂防水剂后，用包覆材料土对污泥球进行包覆，干燥，即得；所述的植物纤维由水稻秸秆或玉米秆经干燥、粉碎、过80-150目筛而得。现有的污泥制轻骨料主要存在能耗高和污泥需除臭的问题，为此，本申请通过将污泥干化和包覆相结合的方式，有效提高了干化污泥球的强度；同时，利用微波干燥与植物纤维掺杂相配合，实现了对污泥臭气吸收和阻滞外溢，有效降低了污泥干化过程中臭气的排放量。优选的，所述污泥、植物纤维、生石灰和水玻璃的质量比为100：14–20：3-5：1-3。微波干燥过程中，由于污泥内外同时被加热，污泥中臭气外溢速度加快。为此，本申请对微波干燥过程中，污泥臭气的外溢规律和影响因素进行了系统研究，经大规模实验摸索发现：在污泥中添加的水稻秆或玉米秆，可以在微波作用下产生新的裂隙和孔洞，增强污泥团球强度的同时，能够有效的吸收臭气，起到减缓臭气外溢的作用，因此，本申请优选的植物原料为水稻秆或玉米秆。与一般的集料相比，本申请经微波干燥后的污泥球仍存在吸水性率较高的问题，无法满足后续凝胶材料的包覆要求，因此，本申请对微波干燥后的污泥球上喷涂防水剂，以制备出合格的骨料。优选的，所述的防水剂为有机硅或聚四氟乙烯。优选的，所述微波作用条件为：功率800-1000W，加热时间为2-3分钟。优选的，所述包覆材料为丙烯酸酯乳胶或水泥。优选的，所述污泥的含水量为含水量75-80％，污泥干粉中有机物含量为60-70％。为了保证植物纤维对污泥的吸水效果，需要保证植物纤维吸水率可达到400-500％，因此，本申请对其进行粉碎处理，并过80～150目筛，以保证粉碎后的植物纤维具有足够的长径比和比表面积。本申请还提供了任一上述的方法制备的轻质骨料。本申请还提供了一种轻质保温混凝土，由任一上述的轻质骨料制成。本申请还提供了一种保温内外墙板材，由任一上述的轻质骨料制成。本专利技术的有益效果(1)对利用植物纤维吸收水分和添加辅料的污泥进行微波加热固化成球后，利用喷涂技术对污泥球球团外表进行喷涂包覆材料。利用乳液包覆污泥团球后在800W微波加热1分钟或者在干燥条件下晾干，利用活性粉末混凝土包覆后的污泥团球放到湿度较大的环境下静置。这样完全可以制备高性能的轻质骨料，实现污泥资源化利用。(2)本专利技术中对污泥团球进行再包覆，提高其防水性和筒压强度值，使污泥作为建筑材料再生利用。(3)本申请利用污泥自身高含量有机物进行自胶结，利用植物纤维进行吸水，添加生石灰、水玻璃辅助成球。制球后，再利用微波加热快速固化成。污泥团球自身强度较高，可以作为下一步制备轻质骨料利用打下基础，利用水稻秸秆或玉米秆可以增强污泥团球的强度，因为稻秆或玉米秆在微波作用下产生新的裂隙和孔洞，这样污泥可以深入空洞形成填充，可以增加强度，同时秸秆裂隙和孔洞增加可以加强吸收臭气；因此微波技术处理污泥有增加自身强度和减少臭气外溢，利用这种方法制备的污泥能克服其他污泥处理方法带来的不利之处，又能为污泥得到高质量资源化利用提供思路。(4)本专利技术制备方法简单、绿色，与烧结法制备的污泥骨料性能相当、实用性强，易于推广。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合具体的实施例，对本专利技术做进一步的说明。一种利用污泥、植物纤维和包覆料制备高质量再生骨料方法，其产品可以用作强制骨料制备轻质混凝土材料。利用污泥自身有机物含量高，在干燥后可以起到胶凝作用，在添加物生石灰和水玻璃辅助作用下，利用添加植物纤维吸水和微波快速加热技术加热快速制球，然后使用包覆料进行包覆。优选的，所述的植物纤维添加量为污泥的质量的14-20％；优选的，所述的微波加热功率800-1000W，加热时间为2-3分钟。优选的，石灰添加量为污泥的3-5％；优选的，水玻璃添加量为污泥的1-3％；优选的，包覆料为丙烯酸酯乳胶；优选的，包覆料为水泥。本申请中水玻璃、生石灰均由市购；污泥为某企业处理污水产物，含水量75-80％，污泥干粉中有机物含量为60-70％；植物纤维由玉米秆自制而成，吸水率400-500％；丙烯酸乳胶市购；水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种污泥制备高质量轻质骨料的方法，其特征在于，包括：1)将污泥、植物纤维、生石灰和水玻璃混合均匀，微波加热制球，得污泥球；2)将上述污泥球喷涂防水剂后，用包覆材料土对污泥球进行包覆，干燥，即得；所述的植物纤维由水稻秸秆或玉米秆经干燥、粉碎、过80‑150目筛而得。

【技术特征摘要】
1.一种污泥制备高质量轻质骨料的方法，其特征在于，包括：1)将污泥、植物纤维、生石灰和水玻璃混合均匀，微波加热制球，得污泥球；2)将上述污泥球喷涂防水剂后，用包覆材料土对污泥球进行包覆，干燥，即得；所述的植物纤维由水稻秸秆或玉米秆经干燥、粉碎、过80-150目筛而得。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述污泥、植物纤维、生石灰和水玻璃的质量比为100：14–20：3-5：1-3。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波作用条件为：功率800-1000W，加热时间为2-3分钟。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包覆材料为丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋玉武，吕世鹏，
申请(专利权)人：山东建筑大学，济南环优环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37