河道底泥污水污泥燒結(jié)制陶粒配方研究

                           作者：張旭 劉建國 李中和 馮戈

　　 [摘要]本文以河道底泥、污水污泥和粉煤灰三種廢物為原料探索制備陶粒,以廢治廢,對三種廢物進(jìn)行高效協(xié)同處理,不但有效地解決了三種廢物的處理難題,而且實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用,有很好的環(huán)境效益和效益。
　　[關(guān)鍵詞]河道底泥 污水污泥 陶粒 配方
　　
　　本研究以蘇州市甪直鎮(zhèn)河道底泥和污水廠脫水污泥作為主要原料,添加少量的粉煤灰,用“干化-燒結(jié)”法探索利用河道底泥污水污泥制備陶粒,通過配方實驗,以陶粒的吸水率、密度、比表面積、抗壓強(qiáng)度為評價指標(biāo)分析并確定了陶粒的最優(yōu)配方。
　　
　　一、材料與方法
　　
　　1.試驗原料
　　河道底泥:取自蘇州甪直龍?zhí)陡酆拥赖啄�。水污�?取自蘇州甪直老污水處理廠,含水率約80～85%。粉煤灰:取自蘇州甪直鎮(zhèn)熱電廠。污水污泥30%～50%、粉煤灰10%～30%,在三角形ABC內(nèi)進(jìn)行試驗布點設(shè)計各試驗點的物料配比見表1。
　　2.試驗步驟
　　污水污泥和河道底泥用烘箱在105℃烘干,然后用FW-100小型萬能粉碎機(jī)粉碎。按表1中規(guī)定的比例將各試驗點的物料混勻,其中污泥重量按干重,放在翻滾式振蕩機(jī)上振蕩30min,使物料混合均勻,然后使用769YP-24B粉末壓片機(jī)成型,壓力8.0MPa,保壓30秒,得到直徑2cm,高約1.5cm,重約6g的圓柱。預(yù)熱溫度定為350℃,燒結(jié)溫度定為1075℃,將該坯料放入SK2-6-12管式電阻爐中燒結(jié),燒結(jié)升溫程序為:350℃預(yù)熱30min→1075℃焙燒10min→冷卻。
　　
　　二、結(jié)果與討論
　　
　　1.試驗結(jié)果
　　陶粒的性能指標(biāo)很多,本研究通過測試抗壓強(qiáng)度、比表面積、密度三個指標(biāo)來考察產(chǎn)品性能。采用“ZWICKZ005型萬能材料試驗機(jī)”測試產(chǎn)品抗壓強(qiáng)度;密度通過測量產(chǎn)品尺寸來計算體積后計算。每批產(chǎn)品都取多個樣品測試并取平均值。
　　濾料是生物膜的載體,它必須具有的基本性能是:表面粗糙,機(jī)械強(qiáng)度好,耐磨擦,破損率低比表面積大,密度適中分布和運行,以球狀為最佳形狀,水流阻力小,不易結(jié)球堵塞。
　　正交試驗中采用以比表面積和堆積密度為基本因素的綜合指標(biāo)來作為陶粒的考核指標(biāo)。因此:綜合指數(shù)=比表面積/堆積密度×1000,作為試驗結(jié)果考核的考核指標(biāo),綜合指數(shù)越大,試驗效果越好。堆積密度值為密度的0.53倍計算得出。
　　2.輔料配方對產(chǎn)品性能的影響
　　(1)比表面積
　　

　　各配方的比表面積值如圖1所示。水處理人工陶粒濾料國家標(biāo)準(zhǔn)《CJ/T299-2008》,比表面積要大于0.5×10??4?cm??2?/g,經(jīng)過配方試驗,15組配方試驗中所有的陶粒樣品均符合要求,經(jīng)過測試,底泥的燒失率為13.5%,污水污泥的燒失率為59.14%,河道底泥和污水污泥中有機(jī)物的含量較高,在燒結(jié)過程中變成氣體而在陶粒內(nèi)部和表面形成微孔,所以有機(jī)物含量大小對陶粒的比表面積和密度影響明顯。
　　
　　(2)密度
　　各配方的表觀密度分布如圖2所示。從上圖中可以發(fā)現(xiàn)各個配方組分中密度差別不大,密度值在1.0～1.3g/cm??3?之間,并且其較高值分布與強(qiáng)度相似,燒結(jié)反應(yīng)充分發(fā)生時,坯料中空隙減少而變得致密,密度也隨之增大。密度增大會使陶粒產(chǎn)品的容重等級升高,不利于生產(chǎn)出輕骨料。
　　

　　(3)抗壓強(qiáng)度
　　各配方的抗壓強(qiáng)度分布如圖3所示。按照粉煤灰陶粒和陶砂標(biāo)準(zhǔn)《GB2838-81》,700級陶粒的抗壓強(qiáng)度要求為4.0MPa,15組配比中5號、9號、12號、14號樣品不足4.0MPa要求,其他均滿足要求,并且1號、2號、3號、4號樣品遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個數(shù)值,達(dá)到10MPa以上,產(chǎn)品擁有較好的抗壓強(qiáng)度,說明此時配料發(fā)生了充分的燒結(jié)反應(yīng)。
　　圖3 各配方對抗壓強(qiáng)度的影響

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