城市污泥资源化制透水砖的可行性研究

南昌航空大学硕士学位论文城市污泥资源化制透水砖的可行性研究姓名：涂丽丽申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：魏立安20080601I摘要透水砖是一种新型的绿色环保建材，它具有良好渗水性及保水性，能很好的缓解城市由于被不透水地面铺装覆盖所带来的“城市荒漠化”及“热岛效应”，有利于保持城市水平衡。将污泥应用于透水砖制备，是污泥利用的又一新途径。一方面，缓解了我国城市污泥排放给生态环境及经济的可持续发展带来的巨大压力；另一方面，由于污泥的有机成分较高，具有一定的热值，利用污泥自身热值特点来处理处置污泥，其技术优势在于处理彻底,减量化和无害化程度高，具有很高的环保效应。本文以南昌市青山湖污水处理厂排放的污泥为研究对象，利用SEM/EDS、XRD现代测试技术着重研究其理化性质，并进行分析与表征。在此基础上，进行了污泥透水砖的制备研究与探讨，讨论了各种工艺条件对其物理性能的影响。研究结果表明，污泥粉是由一些形状不规则的多孔颗粒组成，含有的主要结晶矿物有石英、白云母、斜绿泥石和微斜长石等，经高温锻烧冷却后，生成一些新的晶相矿物。在污泥综合利用途径上，我们利用其在形貌上具有多孔的结构，制备透水性材料。以污泥为主要原料能制备出抗压强度、透水系数、保水性基本符合JC/T945-2005《透水砖》标准要求的制品。污泥透水砖的抗压强度和透水系数是一对矛盾关系，主要受污泥粉的掺量、烧成制度、保温时间、骨料粒径等因素影响。在本实验范围内，随掺入污泥粉量减少，骨料粒径减小，烧结温度升高、保温时间的延长，污泥透水砖的抗压强度提高，透水系数降低。关键词：污泥，理化性质，透水砖，透水系数，抗压强度PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion、XRD.Basedontheconclusions,theresearchonpreparationofpermeablebrickscontainingsewagesludgewascarriedout.Andtheeffectoftechnicalconditionsonthephysicochemicalpropertyofithasbeendiscussed.Themainresultsareshowedasfollows:Sewagesludgeiscomposedbysomeirregular-from,lacunaris,amorphousparticulates.Itcontainsmaincrystal-phasemineralsincludingQuartz,Muscovite,Clinochlore,Microclinemaximumandsoon.Sewagesludgecancreatesomenewcrystal-phasemineralsbyhightemperaturecalcinationsandcooling.Thinkingaboutthecomprehensiveutilizationwaysofsewagesludge,wecantakepreparationofpermeablematerialsintoaccountfromitslacunarisstructured.Usingsewagesludgeasmainmaterials,permeablebrickcanbepreparedsuccessfully.Itscompressivestrength,permeabilitycoefficient，andwater-containingcapacitycanmeettherequirementsofteststandardofJC/T945-2005entirely.Thecompressivestrengthandpermeabilitycoefficientofthepermeablebricksisapairofcontradiction,andtheaffectfactorsofitincludesinteringtemperature,heatpreservationhour,aggregatesizeandsoon.Inthecompressionstrengthgetshigherandosmoticcoefficientgetslowerjustassinteringtemperature,heatpreservationPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion南昌航空大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是我个人在导师指导下，在南昌航空大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意。本声明的法律结果将完全由本人承担。签名：日期：南昌航空大学硕士学位论文使用授权书本论文的研究成果归南昌航空大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解南昌航空大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）签名：导师签名：日期：PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion章绪论随着我国城市化进程的加快，城市污水处理率逐年提高，城市污水处理厂的数目和污泥产量也急剧增加。截至到2006年底，全国污水处理厂已建成708座，污水日处理能力达到4912.2万m3/d[1],每年产生的城市污水污泥达1亿t以上（湿污泥）[2]。到2010年的目标是新建城市污水处理厂1000余座，污水处理能力大幅度增加。据估算，目前我国城市污水处理厂每年排放的污泥量(干重)大约为130万吨，并以年增长率10%的速率增长。如果城市污水全部得到处理，则将会产生污泥840万吨(干重)，占我国总固体废弃物3.2%[3]。但是，在我国现有的污水处理设施中，有污泥稳定处理设施的还不到25%，处理工艺和配套设备完善的不到10%[4]。近年来，由于公众环境保护意识的加强和国家对环境污染治理力度的逐渐加大，大量的污水处理设施己经或将要投入使用，污水处理中污泥处理、处置技术和方法的研究己经被提到议事日程。但在这方面我国尚属起步阶段，与国外的污泥处理处置技术相比有一定的差距。大量未经稳定处理的污泥由于没有安全出路，己成为污水处理厂的严重负担，影响了污水处理厂的正常运行[5]。没有经过恰当处理处置的污泥进入环境后，直接给水体和大气带来二次污染，对生态环境和人类活动构成了严重的威胁，从而使已经建成的污水处理厂不能充分发挥其消除环境污染的作用，因此治理污泥成为保证污水厂正常安全生产和真正实现环境保护的需要。1.1城市污水污泥的产生与性质城市污水污泥(以下简称污泥)是污水处理厂污水处理的副产品，其成分极其复杂，通常是由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的非均质体。其基本成分及含量主要取决于污水来源及处理工艺。从外观上看，城市污水污泥呈黑色或黑褐色的流体状或泥饼状物质，含水量高、易腐败、有恶臭。城市污水厂剩余污泥中的有机质含量为城市污水的10倍，污水厂脱水污泥饼中的致病微生物含量也比城市垃圾高几个数量级。由于它具有容量大、不稳定、易腐败、有恶臭、有毒有害的特点，如果不加处理，任意地排放，将会引起严重的二次污染。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion城市污水污泥的产生与分类由于污水本身的性质多变，相应的污水处理工艺也有较大的差异，我们可以区分污泥的产生环节，见表1-1[6]。表1-1污泥的来源Table.1-1Sourceofsewagesludge来源污泥类型备注格栅栅渣来自格栅或滤网，组成与生活垃圾类似，但是浸水饱和。沉沙池无机固体颗粒沉沙池沉渣一般是密度较大的较稳定的无机固体颗粒。初沉池初次沉淀污泥和浮渣进厂污水中所含有的可沉降性物质，污泥处置的主要对象。曝气池悬浮活性污泥产生于BOD的去除过程，常使用浓缩法将其浓缩。二沉池剩余活性污泥和浮渣曝气池活性污泥的沉降物，污泥处置的主要对象。化学沉淀池化学污泥混凝沉淀工艺过程中形成的污泥。城市污水污泥按照不同的分类标准可以分为以下几类：(1)按照污水的来源特征，可以分为生活污水污泥和工业废水污泥；(2)按照污水的成分和某些性质，可以分为有机质污泥和无机质污泥、亲水污泥和疏水污泥；(3)按照污泥处理的不同阶段，可以分为生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水污泥和干化污泥；(4)按照污泥来源，可以分为栅渣、沉砂池沉渣(无机固体颗粒)、浮渣、初次沉淀污泥、剩余活性污泥、腐殖污泥和化学污泥。1.1.2城市污水污泥的组成污泥成分很复杂