生态水泥—污泥资源化的新途径
水泥材料生态化发展的技术措施

水泥材料生态化发展的技术措施作者:贺兴辉李士林陈丽杰来源:《中国化工贸易·下旬刊》2018年第06期摘要:建筑工程发展对水泥材料的需求量越来越大,其中新型水泥的研发对于整个社会的发展具有重要意义,目前生态水泥的研发由于成本较低,对环境的影响较小,成为建筑行业水泥材料研究的重要方向。
本文将重点阐述水泥材料生态化发展的技术措施。
关键词:水泥材料;生态化发展;技术措施1 生态水泥概述生态水泥通常可以成为绿色水泥和环保水泥,其主要原料是各类废弃物,具体包括各种工业废料、废渣以及城市生活垃圾作为原料粉磨后形成的水泥。
具有良好的使用性能,满足各种建设的需要,生态水泥从材料设计、制备、应用,直至废弃物处理,全过程都与生态环境相协调,都以促进社会和经济的可持续发展为目标。
生态水泥不是单独的水泥品种,具体应该包括原料的采集、生产过程、施工过程、使用过程以及废弃物的处置等几个环节进行分项评价以及综合评价。
通过对生态水泥的使用,在保证建筑工程施工的基础上,还能维护人体健康,达到保护环境的目的。
通过研究分析发现,目前生态水泥与传统水泥的主要区别体现在以下几个方面:①可以实现节约能源的目的。
生态水泥材料通常会减少对天然资源的利用,主要使用的是尾矿、废渣以及垃圾等废弃物。
通过充分使用城市垃圾和污泥生态原料,通过有效降低能源消耗;②在生态水泥生产过程中还能有效降低二氧化碳的排放量,生产和使用过程中都能对环境形成一定的保护机制;③通过生态水泥的制备可以实现对工业废渣的合理利用,从而避免废弃物的填埋处理,同时还不会造成二次污染,有利于我国的环境保护,还能实现废弃物的再次利用;④通过生态水泥的产品设计可以起到改善生活环境的目的,从而不断改善生活质量;⑤通过生态水泥的研发可以提升产品质量和标号得以提高与国际接轨。
目前,我国对于生态水泥的相关法规还没有建立,同时必须加快立法,最终实现生态水泥的生产做到有法可依、有章可循。
2 当前生态水泥的制备技术目前,硅酸盐水泥的原料具体包括石灰石、黏土类原料以及铁质原料等。
污泥处理处置及资源化途径与新技术

污泥处理处置及资源化途径与新技术郭浩磊(中国市政工程西北设计研究院有限公司甘肃兰州730000)摘要:近些年来,.城市化正在迅速扩展;面对新的_形势,城乡有关污泥处理以及再次利用的相关问题也日益暴露出来。
从污泥处置和处理的角度来看,.现今各个地区已经相继构建了污泥处置的规模化装置,这种做法在整体上符合了污泥处理资源化的根本目标。
然而从目前来看,污泥处理处置的具体措施仍没有达到完善q针对污泥处理和处置,有必要探析资源化污泥处理的具体技术手段;结合污泥处理的真实状况,探求可行的技术思路。
关键词:污泥处理处置;资源化;具体途径;污泥本身包含很复杂的成分,例如重金属、泥沙以 及其他有害成分。
同时,污泥中含有较少比例的有机 质,这种情况也加大了处理污泥的整体难度。
统计数据 表明:截至目前,城乡各地区仍有40%左右的污泥没有 得到妥善处置.相关人员在处置污泥过程中,通常习惯 于临时处理,以至于15%的污泥在处置时产生了环保 危害e由此可见,无害化污泥处理的相关实践并没有完 费,存在显著的技术瓶颈。
相比宁发达国家,我国有关 污泥处理的措施和技术手段都欠缺完善性。
在这种状 态下,我国亟待研发污泥处置的新型技术措施,通过这 种方式来确保资源化的污泥处置和处理。
1无害化处理的特征和基本思路在处理污泥过程中,相关人员应当秉持无害化处 理的根本思路,处理污泥应虐达到环保安全的处理目, 标。
与此同时,污泥处理也需要符合因地制宜的思路,确保降耗和节能c•污泥在通过处理后,应当可以再次被 循环利用。
从规划角度来看s污泥无害化的处置具体包 括了应急性、永久性以及阶段性的三类处置方案。
相关 人员有必要因地制宜,在此基础上选择有助于佃收污 泥资源的处置手段。
从目前来看,污泥处置的某些技术 仍处在起步中,有待深人探究e针对此类技术,有必要经过先期的测评然后才能进人处置过程中。
污泥无害化处理是为了落实稳定化和减量化的污 泥处理指标。
从污泥处理流程来看,无害化处理有助于 减少投入的处理经费,防控污泥处理中的再次污染。
城市污水处理中污泥资源化的利用途径

106ECOLOGY 区域治理作者简介:于丽杰,生于1973年,大学毕业,工程师,研究方向为环境保护领域技术。
城市污水处理中污泥资源化的利用途径黑龙江蓝洋环保工程检测有限公司 于丽杰,王欣彤摘要:随着我国城市的快速发展,城市污水处理量不断增加,随之而来就是城市剩余污泥量不断增加,如果不能合理地处理这些污泥,则可能给环境带来二次污染;同时,污泥中含有一定量营养物质,如果不能妥善处理,则是对资源的极大浪费。
为了更好利用资源,提高资源利用的合理性,为经济发展奠定基础,本文首先介绍了城市污水中污泥处理的意义,然后分析了城市污水处理中污泥资源应用途径,以供参考。
关键词:城市污水;污泥;资源化利用中图分类号:[TU992.3]文献标识码:A文章编号:2096-4595(2020)49-0106-0001随着科学技术的不断发展,人们的环境保护意识也在不断增强,对于城市的环境保护要求也随之提高。
在城市环境治理过程中,城市污水处理是重要的组成部分,随着科学技术的进步,城市产业结构发生了转变,污水处理技术也在不断地优化,其中,城市污水中生物处理法应用最为广泛,在应用微生物处理生活污水时会产生一定的剩余污泥,污泥中含有微生物、细菌等污染物,如果不能合理地处置污泥,会对环境造成二次污染。
针对这一问题,提高资源的利用率就变得十分重要,也是目前城市污水处理中亟需要解决的问题。
一、城市污水中污泥处理的意义城市污水处理过程中会产生一定量的剩余污泥,污泥主要是以固态或半固态存在的,其中含有一定的有机物和金属元素,还存在细菌、重金属和微生物,如果不能科学对处理污泥,则会对环境造成二次污染,如何对污泥进行科学的处置是目前城市污水处理厂面临的重要问题。
目前,国内包括大量的污水处理厂长期以来在污水处理过程中对于污泥的合理处置缺乏足够的重视,污泥处理的投入和污水处理相比还存在较大的差距。
长此以往,城市污水中污泥的产量会不断增加,这些不能实现资源化和无害化的污泥长期堆放会对土壤、大气和地下水资源造成污染。
城市污水处理中污泥资源化的利用途径

城市污水处理中污泥资源化的利用途径引言:对于广大城市居民而言,自身生活质量越来越高,对生活水平也提出了全新要求,如此自然也给城市发展造成了巨大压力。
因此,污水厂便需要在技术层面不断研究,提升整体效率,促使污泥资源的利用效果得到提升,为城市发展提供帮助。
一、早期污泥处理方法存在的问题(一)填埋处理方法早期在进行污水处理的时候,基本上都会采取填埋的方式。
该方法主要是将污泥全部都运到山区或者平地区域之中,然后进行挖坑,将其埋入,并用土体完成覆盖。
为了保证使用效果,有时还会在其上方种植一些绿色植物。
此类方法最大的特点便是操作非常简单,而且见效很快,但由于内部有害物质没有得到有效处理,在融入到土地中后,很容易导致污染产生。
此外,污泥内部的水分也会和地下水融合,对水资源带来污染[]。
(二)土地利用处理方法在污泥内部,实际包含了大量有机物,诸如氮、磷、钾等。
这些都是植物生长过程中必备的重要物质,而且还能起到改善土壤条件的效果,实际耗费的成本也不高。
所以,早期在进行污泥处理的时候,基本上全部都采用的是直接利用的方式。
但需要注意的是,由于没有经过无害化处理,这些污泥内部还存在着许多寄生虫和重金属物质,不仅会对植物生长带来一定影响,而且还会造成土壤大面积污染。
(三)焚烧处理方法早期在使用焚烧处理法的时候,可以直接对污泥内部的有机物进行有效转化,变为一种特殊的能量。
同时,原本内部存在的各类病菌,也都可以实现碳化处理,将有害物质的含量降至最低。
但需要注意的是,此类方法还会对空气环境造成一定程度的污染,使得环境的平衡性有所降低。
此外,此类方法的投入成本也比较高,需要花费大量资源。
二、污泥处理需要遵循的原则(一)四同步原则污水和污泥的处理本身属于两项工作,而在完全独立,但又存在一定联系。
污水处理主要对原有的污水,通过“物化”以及“生化”的方式,将内部的污染物质全部清理干将。
而污泥处理则是将一些有着较高含水率的污泥,依靠浓缩和脱水的形式,促使其含量下降,最后再依靠生化的形式,完成无害处理。
水泥厂如何进行固废资源化利用

水泥厂如何进行固废资源化利用在当今社会,环境保护和资源可持续利用成为了各行各业关注的焦点。
对于水泥厂来说,固废资源化利用不仅是履行社会责任的体现,更是降低生产成本、提高竞争力的有效途径。
那么,水泥厂究竟如何进行固废资源化利用呢?首先,我们要明白什么是固废。
固废,即固体废物,是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
常见的固废包括工业废渣、建筑垃圾、生活垃圾焚烧灰渣等。
水泥厂在进行固废资源化利用时,需要遵循一定的原则。
其一,安全性原则。
确保固废的处理和利用过程不会对环境和人体健康造成危害。
其二,有效性原则。
要使固废真正转化为有用的资源,提高资源利用率。
其三,经济性原则。
在保证处理效果的前提下,尽量降低处理成本,提高经济效益。
接下来,让我们看看水泥厂具体可以通过哪些方式实现固废资源化利用。
一种常见的方式是将工业废渣作为替代原料。
比如,粉煤灰、矿渣等工业废渣可以部分替代水泥生产中的熟料。
粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰,它具有一定的火山灰活性,能够在水泥水化过程中参与反应,提高水泥的强度和耐久性。
矿渣则是在高炉炼铁过程中产生的废渣,经过磨细处理后,其活性成分可以与水泥熟料中的成分发生反应,从而改善水泥的性能。
建筑垃圾也是水泥厂可以利用的固废资源之一。
经过破碎、筛分等处理后的建筑垃圾,可以作为骨料用于水泥制品的生产。
这样不仅减少了对天然骨料的开采,还降低了建筑垃圾的堆放和填埋对环境造成的压力。
生活垃圾焚烧灰渣的利用也是一个值得探索的方向。
通过适当的处理工艺,将其中的有害物质去除,并对其成分进行调整,可以将其作为水泥生产的原料或者混合材。
然而,需要注意的是,生活垃圾焚烧灰渣中可能含有重金属等有害物质,因此在利用过程中必须严格控制其含量,确保产品质量和环境安全。
市政污泥的资源化利用和无害化处理

市政污泥的资源化利用和无害化处理摘要:随着中国城市化进程的加快,污水处理附属物污泥问题日渐凸显,实现污泥稳定化、无害化、减量化和资源化利用成为各国研究热点。
本文就市政污泥的资源化利用及处理相关问题进行了探讨。
关键词:污泥;合理利用;无害处理一、城市污泥资源化利用主要途径及存在问题1、土地利用按照国家相关标准,根据污泥的性质分析及用途要求,对污泥经过选择浓缩、稳定、脱水、灭菌、干化、堆肥等工艺的组合处理后,用于农田、林地和园林绿化,土地的复垦以及沙化或荒漠化土地的改良等。
污泥堆肥是土地资源化利用的主要方法。
堆肥与化学肥料相比,氮、磷、钾含量较低但有机物含量高,肥效慢但持续时间长。
污泥可以作为土壤调节剂,改善土壤的通气性,提高对酸碱的缓冲能力,提供养分交换,可以有效地改善植物的生长状况。
在污泥性质稳定的前提下确定合理的工艺条件,原理上堆肥几乎可以杀死所有病原菌,大量细菌被降解成可以利用的有机质,重金属元素也得到较好的稳定处理,肥效增加,挥发分减少,显著降低对土壤和农作物的不利影响。
但是实际应用中,堆肥自动化程度低、周期长、效果不稳定,造成堆肥过程中散发臭味、蚊蝇产生等,污染周围环境。
我国城市污泥本身显示具有重金属含量高且种类繁多并含有各种致畸致癌的有机化合物的特性。
处理后的部分有害物质残留会通过食物链在人体内富集。
基于对污泥成分复杂性和不确定性以及相关农产品对人体健康带来的隐患考虑,农业堆肥利用还有许多研究工作要做。
由于我国尚没有系统、科学的管理办法和农用控制标准,污泥在土地利用时无害化处理不到位,使不少土地被污染。
污泥土地利用的安全性受到质疑。
在国际上,对于污泥土地利用存在着争论。
争论的焦点是按当今的无害化处理后,污泥中仍然稳定存在的内分泌干扰物、多溴化灭火剂的分解产物等等将会带来何种环保后果。
但是,基于当前科学研究对污泥无害化处理的认知,综合比较其他污泥处置利用技术、经济及效果等方面,土地利用具备优势。
利用城市污水处理厂污泥生产生态水泥

, 而处理过程 中 实 现 污 泥 的 资 源 化 又 成 为
[ 6, 7]
了探索污 泥 彻 底 根 治 的 最 有 效 途 径 之 一
. 利用
城市生活污水厂产生的污泥作为水泥生产过程中一 或利用污 泥 代 替 水 泥 生 产 过 程 中 的 部 分 部分原料, 用煤的研究在国内外都有学者开始进行了研 究
[ 8 ~ 13 ]
. 然而, 就国外而 言, 由于处理城市污水厂污
[ 11 , 13 , 14 ]
泥时 主 要 是 进 行 焚 烧
, 所以其污泥用作生态
水泥研究主要是掺 入 污 泥 焚 烧 后 的 灰 渣 . 对 国 内 来
收稿日期 :2010-02-03 ;修订日期 :2010 -05 -11 基金项目 : “ 十一五” 国 家 科 技 支 撑 计 划 项 目 ( 2008 BAE64B05 ) ; 广 州市重大科技项目( 2008DLB2080500 ) 作者简介 : 林奕明( 1984 ~ ) , 男, 硕 士, 主要研究方向为固体废物处 E-mail : guangzhoulinyiming@ 163. com 置与资源化, * 通讯联系人,E-mail : fesqzhou@ scut. edu. cn
2期
林奕明等:利用城市污水处理厂污泥生产生态水泥
525
本研究主 要 生 产 的 水 泥 级 别 为 P. O42. 5 普 通 硅酸 盐 水 泥, 实 验 所 用 到 的 石 灰 石 、砂 页 岩 、铁 矿 渣, 生料 、 粉煤灰和 石 膏 来 自 广 州 市 某 水 泥 厂, 其中 生料是厂方经过磨细和混合均匀用于生产该型号水 泥的产品 . 污泥采自 广 州 市 某 生 活 污 水 厂 经 离 心 脱 河 沙 采 自 河 沙 专 卖 场. 将 各 种 原 料 在 水后的污泥,
污泥处置与资源化的方法

污泥是污水处理过程中生成的半固态/固态物质,含有多种有毒物质,如病原体、重金属和有机污染物,而且容易腐烂,如果不进行适当处理,可能会造成严重的污染风险[1]。
随着我国城镇污水处理规模日益提升,污泥产量也在相应增加。
我国的污泥具有三大特性:①重金属污染严重,工业废水是重金属的主要来源,也有部分重金属来源于生活污水,往往是通过肌肤、沉淀等形式滞留在污泥体内;②有机质含量高,污泥中含有的有机质丰富,这些有机质在持续分解的过程中产生了很多的病原体微生物;③含水率高,这是剩余污泥最主要的特征,据统计,目前我国含水率80%的污泥年产量已经超过6500t 。
长期以来“重水轻泥”的观念,使得人们认为污泥只是污水处理后的废弃物,导致污泥处理技术没有与污水处理技术同步提升[2]。
近年来,人们发现了污泥中含有许多可以二次利用的营养物质和能源物质,“泥水并重”的发展思想逐渐引起重视,污泥的资源化利用也开始被看作是新的研究方向。
1研究现状相较于发达国家,我国的污泥处理研究起步较晚,剩余污泥的处置技术还不够成熟,处置设施建设相对滞后[3],已建成设施运行效果不理想,经济回报效益并不明显。
“水十条”的提出,既给剩余污泥处理指明了方向,也带来了新的挑战。
当前,剩余污泥的处理着重于减量化,在尽可能地减少污泥的含水率后,采用不同方法提取利用其中的资源物质,以期实现资源化利用。
对于不同地区、不同性质的剩余污泥,其减量化措施和资源化利用方向都是不同的,如含油污泥在浓缩脱水后要回收原油,以实现无害化、稳定化[4];河道清淤底泥资源化利用前,需要对底泥重金属含量、营养盐和生态风险进行综合评价[5-9];电镀污泥(电镀废水过程中产生的污泥)具有量多面广、含水率和重金属含量高等特性,需要在处理前系统地分析其理化性质[10];含毒污泥需要分析毒性来源,选择合适的方法来降低毒性,常用的方法有冷冻/解冻、超声波处理、碱-热水解和臭氧化等方法[11];而市政污泥相对没有高含油量和过多的重金属离子,处置过程相对简单,资源化利用方面更广,如提取粗蛋白等[12]。
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生态水泥——污泥资源化的新途径*吴卫红谢正苗陈建军(杭州电子科技大学机电工程学院,浙江杭州310018 )摘要随着城市的发展,新的污水处理厂的不断建立,污泥的排出量越来越大. 由于污泥中含有重金属、有毒有机物和病原微生物等成分,污泥的大规模土地资源化利用因此受到限制,如何妥善处置污泥成为污水处理工作中的一个难题。
污泥灰分的成分和化学特性与粘土成分接近,理论上污泥可替代30%的粘土原料参与水泥生产。
利用水泥窑不仅可以完全氧化污泥中的有机污染物、消灭病原体,还可将重金属固定于熟料晶格中,减少了污泥的二次污染。
以污泥为配料生产生态水泥可实现资源、能源的充分利用,对于重金属含量偏高、不宜农用的污泥是一种有效的处理方式,是变废物为再生资源的另一有效途径,关键词污泥生态水泥资源化利用Advanced technology on reusing of sludge:eco-cement Wu Weihong, Xie Zhengmiao,Chen Jianjun (School of Mechatronical Engineering , Hangzhou Dianzi University , Hangzhou Zhejiang 310018) Abstract: The production of sludge increased greatly with expansion of development of city and with increase of percentage and deepening of degree of treatment for sewage. The sewage sludge contained organic pollutants, pathogen, and heavy metal, which made land application of sludge limited. How to deal with sludge effectively would become an important concern in sewage treatment. The composition and chemical prosperities of sludge ash content was closed to those of clay, therefore, sludge could be used as processed material for cement and substituted for 30 percent of clay theoretically. Using cement kiln to handle sludge could oxidize organic pollutants wipe out pathogen and fix heavy metal into lattice of clinker. Using sludge to produce eco-cement would be an effective way for sludge treatment especially for the sludge with high content of heavy metal, which would aggrandize the sources of raw materials and reduce the consumption of natural resources.Keywords: Sewage sludge Eco-cement Comprehensive utilization污泥是污水处理厂对污水进行处理过程中产生的固体废弃物。
随着我国城市的发展,污水处理工作的普及和深化,污泥排放量大幅度地增长。
我国在污泥的处理和处置上,过去一般采取填埋、排放和倾倒等处理方法。
这些方法不仅占用了大量田地,而且由于其中的有害物质并未清除,仍然会带来二次污染。
使得城市工业污染向农村蔓延,导致农村生态环境恶化。
因此合理有效地处置污泥不仅成为城市环境保护的重要内容之一,也是创造农村经济可持续发展良好生态环境的重要举措。
1 污泥成分和危害由于污泥含有丰富的N、P、K等营养元素和有机质以及农作物所必需的硼、锰、锌等微量元素,污泥堆肥后施用于农田可供给植物养分,提高土壤有机质含量,改善土壤的物理性质和生物学性质[1],而且从生态平衡和经济的观点来看,污泥的农用处置途径不需填埋容积,因此污泥土地利用被认为是目前污泥最终处置和再利用的最经济可行的办法[2],近第一作者:吴卫红,女,1971年生,博士,高级工程师,从事环境化学与污染控制研究。
*浙江省教育厅资助项目(No.KYG011205012);硅酸盐材料工程教育部重点实验室项目课题(No.KYZ010605001)。
年来主要集中利用于农田施用、林地施用、园林绿化建设应用、受损土壤的改良和修复等方面。
但由于污泥中存在多种毒性污染物,因此在污泥农用过程中具有一定的生态风险。
(1)重金属虽然污泥的化学组成因污水来源而异,但一般都或多或少地含有一定量的Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Hg、Cd等重金属元素。
由于我国城市污水中工业废水比重较大(2002年浙江省全省废水排放总量达25.9亿t,其中工业废水16.8亿t,占废水总量的64.9%),经二级处理后,相当一部分重金属转移到污泥中去,使污泥中重金属含量接近或者超过我国《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—88)。
(2)有毒有害有机污染物美国环境工作者在污泥中检测到了杀虫剂三氯苯氧基乙酸和DDT(二氯二苯三氯乙烷)[3]和二恶英。
国内在桃浦污泥中检测到了8种我国环境优先污染物:苯、甲苯、对二甲苯、邻二甲苯、氯苯、苯酚、硝基苯、苯胺。
不同类型污水的污泥中有机污染物的分布不同,工业污水中包含大量石油烃类的化工废水,因而含工业污水的污泥中有机污染物的种类和含量明显比生活污水的污泥多[4]。
(3)病原体污泥中存在相当数量的病源微生物和寄生虫卵。
从新鲜的污泥夏秋季样品共检出12 种细菌[4]:大肠埃希菌、嗜水气单胞菌、产碱普罗威登斯菌、产酸克雷伯菌、肺炎克雷伯菌、奇异变形杆菌、少动鞘氨醇单胞菌、假单胞菌、沙门氏菌、摩氏摩根菌、奇异变形杆菌、阿氏肠杆菌,这些病菌中多数属于肠道和呼吸道传染病菌,能引起肠胃炎及生物中毒。
病毒有脊髓灰质炎病毒,肝炎病毒、艾柯病毒和柯萨奇病毒等。
寄生虫卵主要为蠕虫,以线虫卵和绦虫卵最为常见[5]。
从我国具体情况来说污泥的土地利用是最为可行、最为现实的利用方法,目前有直接施用和间接施用两种方式[6]。
直接施用是把未经处理的污泥直接施用于农田,显然这种方式忽视了污泥中存在的污染物而导致的潜在环境问题,。
间接施用是指污泥消化、堆肥或制成复合肥料后施用[7],其中污泥堆肥作为一种资源化处理方式,是目前最受欢迎的污泥处理方式。
污泥堆肥过程可使有机污染物降解,达到农用标准[8],可消除污泥恶臭,有效杀灭其所含病原体及虫卵。
堆肥过程中还可以使重金属的生物有效性发生变化,水浸提态重金属的含量减小[2,9],但重金属总量并不减少,施入土壤后仍然存留在土壤中,长期施用有环境重金属超标的危险。
我国现行的控制标准只对污泥农用的污染物浓度作了限制(GB 4284—88),但对污泥施用地中最多能容纳多少污染物却没有明确的规定,如果无限期过量施用也可能会对土壤性质和生态环境造成一定危害[10]。
因此我国规定施用符合污染物控制标准的农用污泥每年不得超过30 t/hm2,且连续施用不得超过20年(GB 4284—84)。
鉴于以上原因,世界各国的污泥农用率不高,英国、瑞士、荷兰也仅为40%~50%[8],德国污泥农用的比例从20世纪70年代中期的38%明显地降低到1997年的27%[11,12]。
除了污泥农用外,在污泥无害化、资源化和能源化的过程中,人们一直在寻求开发更为经济有效、无二次污染的处置方法。
2 污泥资源化的新途径——生态水泥污水污泥除了有机物外往往还含有20%~30%的无机物,主要是硅、铝、铁和钙等成分。
一般情况下,污泥中灰分的成分和化学特性与粘土成分接近,理论上污泥可替代30%的粘土原料参与水泥生产[13]。
生态水泥以生态环境和水泥的合成语而命名的。
是一种新型的波特兰水泥[14]。
这种水泥以城市垃圾烧却灰和下水道污泥为主要原料,经过一定的生产工艺制成无公害水泥,把生活垃圾和工业废弃物变成了一种有用的资源。
早在1993年,日本秩父小野田水泥(株)开展了“都市性综合废弃物利用生态水泥生产技术”的研究[15]。
2001 年在千叶县建成世界上第一条生态水泥生产线[16]。
我国近年来也开展了利用污泥生产水泥的研究。
上海新型建材研究开发中心在充分论证及实验室试验成功基础上,分别在湿法回转窑和四级预热器回转窑水泥厂进行了多次工业试验,在湿法生态水泥生产方面取得了成功的经验[17]。
2.1 生产工艺生态水泥的制作工艺与普通水泥基本相同,包括生料制备、水泥煅烧和水泥制成的工序。
一般生产1 t 生态水泥需用:垃圾灰0. 5 t、脱水污泥0.3 t 、石灰石及粘土等原料0. 3 t 。
上述原料经粉磨、均化、成粒,在1 350 ℃温度下煅烧成熟料,再加入石膏,粉磨制成生态水泥[18]。
由于污泥中的Al2O3含量一般偏低,而且实际生产中污泥的性质会有很大的变化,因此在生料配比时,需根据污泥中和SiO2分析结果,加入铝质和硅质的校正原料。
2.2 水泥窑处理污泥的优势(1) 水泥回转窑有温度高、热容量大、热稳定性强的特点,气体和物料温度分别达到1 750℃和1 450℃。
燃烧过程中或过后有富余的氧存在,再加上在水泥窑内物料停留时间长,可以完全氧化污泥中二恶英等有机污染物、杀死微生物、消灭病原体[17,19]。
(2) 水泥窑全系统在负压下进行,有毒有害气体不能溢出,除尘效率高;水泥煅烧在碱性条件下进行,从而使有毒有害垃圾中的氯、硫、氟等元素在窑内被碱性物质完全中和吸收,变成无毒的氯化钙、硫酸钙、氟化钙,便于废气的净化(脱酸)处理,而且可以与水泥工艺一并进行[20-23]。
(3) 污泥中有机质含量高,具有较高的热值,可代替部分燃料。
污泥对煤的燃烧特性不会产生不利影响,因此生产生态水泥时燃料用量比生产普通水泥少得多。
(4) 高温下物料在回转窑内进行液相和固相反应,污泥中存在的重金属元素转变成难溶的化合状态,结合进熟料晶格中,起到重金属高温固化的作用。
(5) 水泥生产工艺的末端表现为污泥的“零”污染。
在回转窑高温煅烧过程中,灰渣被完全融合入水泥熟料中,因而无论任何残渣排出。