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污水污泥外掺页岩粉煤灰改性及陶粒制备

岳燕飞  
【摘要】: 页岩是一类含水率比较低的岩石,在自然界中储量丰富,采用页岩生产烧结砖和陶粒等建材制品已得到非常广泛的应用,特别是在国家出台保护耕地禁止粘土砖生产的政策前提下,页岩烧结制品已经成为非常重要的建材制品。粉煤灰作为一种工业废渣,其产量较大,急需有效解决途径。粉煤灰中SiO2与Al2O3含量较高,同时含有铁盐,将其加入污泥中不仅提高可烧制成分含量,还具有絮凝的效果。已有研究采用污泥与页岩、粉煤灰混合烧制陶粒、砖等制品,但多数使用的是干化污泥或污泥焚烧灰,在制坯或造粒时还需要加水,污泥中的水分未充分利用。课题前期研究结果表明,直接采用含水率80%左右的污泥与页岩混合烧制陶粒是污泥利用的有效途径,但页岩与“胶”状污泥混合均匀比较困难,可能对陶粒性能产生影响。因此,本文在污泥的最终建材资源化利用的根本目标下,在污泥沉降浓缩阶段加入页岩、粉煤灰,研究两者对污泥沉降浓缩、脱水性能的影响,同时利用脱水后的混合物烧制陶粒,以寻求一条污泥处理与建材资源化利用相结合的有效途径。 课题在污泥沉降浓缩阶段对页岩、粉煤灰使用单掺与混掺两种掺加方式,通过测定污泥的静态沉降曲线和浓缩后混合物的比阻,衡量页岩、粉煤灰对污泥沉降浓缩与脱水效果的影响,同时测定滤液的pH值、COD等性质指标,衡量页岩、粉煤灰对排出水环境性质的影响。结果表明,单掺页岩或粉煤灰后,污泥的沉降性能与脱水性能得到改善;混合物的比阻从处理前的1013数量级降至1011数量级;混合物浓缩与脱水后的含水率较低,有利于后续的处理、利用;混合物脱水后的体积有一定程度增大,但考虑到污泥的建材资源化利用等方面因素,这种体积增加可能仍是可以接受的。掺加粉煤灰可一定程度增大pH值,降低COD,改善排出水性质。混掺页岩和粉煤灰后,页岩与粉煤灰掺量均为5%时,污泥的沉降性能、脱水性能得到极大改善,同时脱水污泥体积无明显增加。 试验采用单级配与连续级配两种页岩细度级配,比较两种级配以及各级配下不同页岩粒径对沉降和脱水性能的影响。页岩在单级配细度下,当粒径为250~150μm和150~80μm时可改善污泥沉降性能;当页岩粒径为425~250μm时的比阻最低。连续级配细度下,页岩颗粒粒径850μm和425μm时,污泥沉降性能较好;当页岩粒径80μm时,比阻反而增大;说明完整的级配细度有利于污泥的沉降与脱水。 pH值对污泥的沉降与脱水性能应具有一定的影响,试验利用1mol/L的NaoH与0.5mol/L的H2SO4调节污泥的pH分别为3、5、7、9、11左右,然后进行沉降与脱水试验,以探讨pH值对污泥沉降浓缩与脱水性能的影响;在调节pH值后的污泥中均掺加5%页岩,再进行浓缩与脱水试验,目的是为了探索不同pH值的污泥中掺加页岩是否还具有改善效果。结果表明,对污泥进行酸处理有利于改善污泥的沉降、脱水性能。尤其是污泥pH值为11时,掺加页岩可大幅改善污泥的沉降、脱水性能,因此,可使用页岩对碱性废水、污泥进行有效处理。 将脱水后污泥经成型、干燥、预热、焙烧等工艺,根据前期试验结果选择较好的热工参数,烧制陶粒,测试陶粒的各性质指标。页岩、粉煤灰单掺或混掺的混合物脱水后可烧制陶粒。页岩陶粒的膨胀性能较好;掺量相同的情况下,粉煤灰陶粒的强度较大。同时掺加页岩和粉煤灰可烧制强度、1h吸水率等综合性能较好的陶粒。当页岩与粉煤灰掺量均为5%时,陶粒的颗粒强度达690N,表观密度为1107kg/m3,综合性能优良。


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