一种利用固体废弃物制备的低温造孔蓄水型陶粒及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种利用固体废弃物制备的低温造孔蓄水型陶粒及其制备方法，该蓄水型陶粒主要原料市政污泥和污染土壤的质量份比为50

【技术实现步骤摘要】
一种利用固体废弃物制备的低温造孔蓄水型陶粒及其制备方法


[0001]本专利技术属于以废物作为配合料的制备原料的黏土制品
，具体涉及一种利用固体废弃物市政污泥制备的低温造孔蓄水型陶粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着建筑材料的快速发展，人们环保意识的提高，以及其对生活环境的要求也越来越高。因此，将工业废渣应用到建筑材料，将给社会产生巨大的社会和环保效益。
[0003]随着工业化和城市化的发展，产生的工业废水和城市污水越来越多，这些废水污水处理后产生由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的非均质体，即污泥。从工业废水中脱离出来的污泥，成分复杂，有机物含量高且含有大量的微生物、机质及丰富的氮、钾等营养物质，还有细菌、无机颗、重金属、病原微生物等有害物质，由于污水处理厂“重水轻泥”，大量的市政污泥被简单地堆积或简易填埋，容易对环境造成二次污染。目前对于污泥的处理主要有卫生填埋、土地利用和污泥焚烧等，然而，这几种方式具有一定的局限性，且消除有害物质、减少环境二次污染的效果不够理想。进行卫生填埋时，污泥的含水率不能超过60％，且处理不当会产生CO2、CH4等温室气体，对环境造成污染，同时CH4作为一种能源气体，没有得到充分利用，造成资源浪费；而进行土地利用前则需要对污泥进行严格的处理(超标的重金属、某些病原细菌和寄生虫卵等)，保证污泥的安全利用，工序较为复杂；污泥焚烧则存在能耗大、成本高等缺点。因此寻找一种既无害又可以合理利用污泥资源的方法处理大量的污泥已迫在眉睫。
[0004]蓄水型陶粒由于特殊的多孔性结构，使其具有高比表面积、高孔隙率、高透过性、高吸附性、可组装性等诸多优异的物理化学性能，因此得到广泛应用。蓄水型陶粒是目前使用广泛的储水、净水材料，综合吸水率最高可达110％；每立方陶土可吸储400
‑
500Kg雨水，蓄水陶土埋于地表土壤之下，与植物结合可以有效储存自然雨水，大幅度减少雨水的流失，并逐渐释放给周围干燥的土层，供应植被正常生长所需要的水源。陶粒最开始是由黏土、页岩等作为原材料，随着资源的短缺和人们环保意识的增强，希望使用包括污泥、赤泥、河道底泥、石粉、粉煤灰以及牡蛎壳等固体废弃物代替黏土、页岩等成为陶粒的主要原料，这样不仅可以解决大量废弃物的处置问题，还降低了废弃物资源化利用的成本，一举两得。然而目前制备的蓄水型陶粒仍然存在一些问题：陶粒的制备过程多采用高温造孔的方式，在一定程度上限制了孔隙的生成，导致陶粒中存在大量闭气孔，开孔隙率不高，蓄水能力有待提升这也。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种利用市政污泥制备的低温造孔蓄水型陶粒及其制备方法，利用市政污泥中的产甲烷菌及体系中含有的营养物质，在较低温度下形成闭气孔，再烧结固化得到蓄水性能和力学性能良好的蓄
水型陶粒。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种利用固体废弃物制备的低温造孔蓄水型陶粒，其主要原料市政污泥和污染土壤的质量份比为50
‑
80：20
‑
50，两者合计100份，还含有秸秆、锂云母尾矿粉末、硼砂、尿素和柠檬酸，其添加量分别为市政污泥和污染土壤总质量的10
‑
25％、1
‑
5％、1
‑
3％、0
‑
1％、0
‑
1％。
[0008]可选地，所述市政污泥取自于武汉市某污水处理厂，其含水率为80
‑
95％，其烘干物中各组分及其所占质量百分比包括：SiO
2 30
‑
50％，Al2O
3 10
‑
20％，Fe2O
3 5
‑
15％，K2O 0
‑
10％，CaO 0
‑
10％。污泥中的含水率很高且含有大量的有机质，此外还含有钙、铁、铝硅等无机物，因此可以应用在蓄水陶粒上，代替其他的有机质原料，降低蓄水陶粒的生产成本，并且具有显著的环保效益。
[0009]可选地，所述污染土壤的含水率为10
‑
30％，且其烘干物中各组分及其所占质量百分比包括：SiO
2 50
‑
65％，Al2O
3 10
‑
20％，Fe2O
3 0
‑
5％，K2O 0
‑
5％，CaO 5
‑
10％，MgO 0
‑
3％，TiO
2 0
‑
3％。
[0010]可选地，所述秸秆为农作物秸秆用破碎机破碎后得到，长度小于1cm，含水量低于5％，烧失量大于50％。
[0011]优选的是，所述农作物秸秆为水稻秸秆，小麦秸秆，棉花秸秆，甘蔗秸秆，玉米秸秆中的一种。
[0012]可选地，所述锂云母尾矿粉末为锂云母尾矿回收后经破碎细磨制成，平均粒径为2.5μm以下，其中各组分及其所占质量百分比包括：SiO
2 50
‑
70％，Al2O
3 10
‑
20％，Na2O 0
‑
10％，K2O 0
‑
10％，LiO
2 0
‑
2％，Fe2O
3 0
‑
1％。
[0013]可选的，所述硼砂(Na2B4O7·
10H2O)粒径为0.6
‑
0.8mm。
[0014]可选的，所述尿素的纯度≥99％(质量百分含量)。
[0015]可选的，所述柠檬酸为一水柠檬酸(C6H8O7·
H2O)，纯度≥99.5％(质量百分含量)。在本专利技术体系中一水柠檬酸作为厌氧微生物的生长、繁殖场所，吸附、聚集高密度的微生物群落及环境中的营养物质，提高底物、营养物质的利用效率，加速有机质分解，最终大幅提高沼气产量。
[0016]本专利技术还提供上述低温造孔蓄水型陶粒的制备方法，包括如下步骤：
[0017]1)按比例称取原料，备用；
[0018]2)将所述市政污泥、锂云母尾矿粉末、硼砂与秸秆混合，根据需要加入尿素和柠檬酸，混合搅拌均匀，得到固体混合料；
[0019]3)将步骤2)所得固体混合料置于密闭的环境中培养(培养的作用在于给产甲烷菌类一定的生长环境，进行发气，产生气孔)，得到混合培养料；
[0020]4)将所述污染土壤破碎过筛后与步骤3)所得混合培养料混合，采用挤出成型装置造粒，并将得到的颗粒料置于密闭容器中静置发泡，随后干燥并烧结得到蓄水型陶粒成品。
[0021]可选地，步骤3)中所述培养的温度为35
‑
55℃，培养的时间为7
‑
14d。
[0022]可选地，步骤4)中的筛为200目筛。
[0023]可选地，步骤4)中所述静置发泡的温度为35
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用固体废弃物制备的低温造孔蓄水型陶粒，其特征在于，其主要原料市政污泥和污染土壤的质量份比为50
‑
80：20
‑
50，两者合计100份，还含有秸秆、锂云母尾矿粉末、硼砂、尿素和柠檬酸，其添加量分别为市政污泥和污染土壤总质量的10
‑
25％、1
‑
5％、1
‑
3％、0
‑
1％、0
‑
1％。2.根据权利要求1所述的利用固体废弃物制备的低温造孔蓄水型陶粒，其特征在于，所述市政污泥取自于武汉市某污水处理厂，其含水率为80
‑
95％，其烘干物中各组分及其所占质量百分比包括：SiO
2 30
‑
50％，Al2O
3 10
‑
20％，Fe2O
3 5
‑
15％，K2O 0
‑
10％，CaO 0
‑
10％。3.根据权利要求1所述的利用固体废弃物制备的低温造孔蓄水型陶粒，其特征在于，所述污染土壤的含水率为10
‑
30％，且其烘干物中各组分及其所占质量百分比包括：SiO
2 50
‑
65％，Al2O
3 10
‑
20％，Fe2O
3 0
‑
5％，K2O 0
‑
5％，CaO 5
‑
10％，MgO 0
‑
3％，TiO
2 0
‑
3％。4.根据权利要求1所述的利用固体废弃物制备的低温造孔蓄水型陶粒，其特征在于，所述秸秆为农作物秸秆用破碎机破碎后得到，长度小于1cm，含水量低于5％，烧失量大于50％。5.根据权利要求1所述的利用固体废弃物制备的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蹇守卫，曹港豪，谭洪波，李相国，李宝栋，高欣，魏博，杨欣，王威振，成诚，汪丹枫，雷宇婷，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：