污泥陶粒的制備及其機理研究.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。如果不經(jīng)過合理處置，可能會對環(huán)境、土壤、動植物和人類健康造成極大的危害。如何將產(chǎn)量大、成分復雜的污泥經(jīng)過科學處理，實現(xiàn)污泥處置無害化、資源化，已成為我國乃至全世界環(huán)境界廣泛關注的課題之一。
　　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、膨潤土及陶粒坯料的熱反應動力學特性，確定各動力學參數(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間的關系推測燒制陶粒的工藝條件。二、以污泥、膨潤土、黃土為原料展開污泥陶粒的燒制。通過對實驗結果的極差分析探討各因素對陶粒性能影響的主次順序，并驗證前一部分關于燒制工藝推測的準確性。三、通過單因素實驗研究燒結溫度、陶粒原料中有機質含量對陶粒主要性能與內(nèi)部孔隙結構的影響，進一步探究陶粒的

3、燒結機理，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，實驗中達到最大總失重率為24.36％。通過分析燒制過程中坯料TG曲線的失重情況，推斷出適合陶粒預熱的溫度區(qū)間為300～500℃。根據(jù)陶粒坯料球的熱分解動力學推測污泥陶粒的燒結溫度在1000℃以上，并用實驗結果驗證了推測所得陶粒制備工藝條件具有一定的可靠性;實驗所選的五個因素對陶粒性能影響的主次順序為:燒結溫度

4、＞污泥比例＞膨潤土比例＞預熱溫度＞燒結時間。
　　過高的燒結溫度會使陶粒坯料過度熔融，產(chǎn)生大量的液相，導致坯體黏度降低，陶粒內(nèi)部孔隙變大，陶粒強度下降;坯料球中適當?shù)挠袡C質含量會增加陶粒產(chǎn)品的強度。實驗結果表明，坯料中有機質含量達到14.69％時，陶粒強度達到峰值，在制備高強陶粒時，陶粒坯料中有機質含量宜控制在14％～17％范圍內(nèi);陶粒坯料中一定范圍內(nèi)的有機質含量對應一個最適宜的燒結溫度:有機含量高的陶粒坯料需要的燒結溫度較低，一