污泥陶粒的制備及其機(jī)理研究.pdf

1、城市污水廠污泥是污水處理過程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物，其中不僅含有各種病菌、蟲卵、寄生生物，還濃縮著多種重金屬等有害物質(zhì)。如果不經(jīng)過合理處置，可能會(huì)對(duì)環(huán)境、土壤、動(dòng)植物和人類健康造成極大的危害。如何將產(chǎn)量大、成分復(fù)雜的污泥經(jīng)過科學(xué)處理，實(shí)現(xiàn)污泥處置無害化、資源化，已成為我國(guó)乃至全世界環(huán)境界廣泛關(guān)注的課題之一。
　　本課題以解決污水污泥的的資源化利用為目的，輔以黃土與膨潤(rùn)土為配料，開展污泥陶粒制備的研究。研究的主要工作包括:一、采用DSC

2、-TG-DTG分析污泥、黃土、膨潤(rùn)土及陶粒坯料的熱反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性，確定各動(dòng)力學(xué)參數(shù)，求得不同溫度下的分解速率常數(shù)，從而通過研究不同溫度下陶粒坯料的分解與時(shí)間的關(guān)系推測(cè)燒制陶粒的工藝條件。二、以污泥、膨潤(rùn)土、黃土為原料展開污泥陶粒的燒制。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的極差分析探討各因素對(duì)陶粒性能影響的主次順序，并驗(yàn)證前一部分關(guān)于燒制工藝推測(cè)的準(zhǔn)確性。三、通過單因素實(shí)驗(yàn)研究燒結(jié)溫度、陶粒原料中有機(jī)質(zhì)含量對(duì)陶粒主要性能與內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)一步探究陶粒的

3、燒結(jié)機(jī)理，并為陶粒的工業(yè)化生產(chǎn)提供幫助。
　　通過以上各方面的研究可以得到:污泥陶粒坯料球的熱失重率隨升溫速率的增加而增加，實(shí)驗(yàn)中達(dá)到最大總失重率為24.36％。通過分析燒制過程中坯料TG曲線的失重情況，推斷出適合陶粒預(yù)熱的溫度區(qū)間為300～500℃。根據(jù)陶粒坯料球的熱分解動(dòng)力學(xué)推測(cè)污泥陶粒的燒結(jié)溫度在1000℃以上，并用實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了推測(cè)所得陶粒制備工藝條件具有一定的可靠性;實(shí)驗(yàn)所選的五個(gè)因素對(duì)陶粒性能影響的主次順序?yàn)?燒結(jié)溫度

4、＞污泥比例＞膨潤(rùn)土比例＞預(yù)熱溫度＞燒結(jié)時(shí)間。
　　過高的燒結(jié)溫度會(huì)使陶粒坯料過度熔融，產(chǎn)生大量的液相，導(dǎo)致坯體黏度降低，陶粒內(nèi)部孔隙變大，陶粒強(qiáng)度下降;坯料球中適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)質(zhì)含量會(huì)增加陶粒產(chǎn)品的強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，坯料中有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到14.69％時(shí)，陶粒強(qiáng)度達(dá)到峰值，在制備高強(qiáng)陶粒時(shí)，陶粒坯料中有機(jī)質(zhì)含量宜控制在14％～17％范圍內(nèi);陶粒坯料中一定范圍內(nèi)的有機(jī)質(zhì)含量對(duì)應(yīng)一個(gè)最適宜的燒結(jié)溫度:有機(jī)含量高的陶粒坯料需要的燒結(jié)溫度較低，一