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城布污水處理廠污泥制磚的試驗(yàn)研究

文檔作者：施育莎文檔來(lái)源：福建省石獅市環(huán)境監(jiān)測(cè)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年03月03日
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域布污水處理廠污混制磚的試驗(yàn)砑究
施育莎
(福建省石獅市環(huán)境監(jiān)測(cè)站福建石獅362700)
摘要對(duì)城市污水處理廠污泥的主要化學(xué)組成進(jìn)行分析。結(jié)果表明污泥中的主要化學(xué)組成與粘土相似。為城市污水廠污
泥制轉(zhuǎn)提供了有力的依據(jù)．采用污泥和粘土作為燒制磚體的原料，通過(guò)正交設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案．試驗(yàn)結(jié)果表明：燒結(jié)溫度和
污泥粘土配比是彩響燒結(jié)磚體強(qiáng)度的主要因素：利用污水廠污泥燒制磚體的實(shí)驗(yàn)室最佳工藝條件為：燒結(jié)溫度1020℃．燒結(jié)
時(shí)間2h．污泥粘土配比1：20。
關(guān)鍵詞污水廠污泥磚正交設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：X505 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672—9064(2011)倒■0083-02
污泥是城市污水處理廠運(yùn)行過(guò)程中的必然產(chǎn)物。隨著廢
水處理技術(shù)的發(fā)展．對(duì)廢水排放要求日趨嚴(yán)格．排放的污泥
量大大增加。污泥無(wú)害化、資源化，已成為我國(guó)乃至全世界環(huán)
境界關(guān)注的課題之一。目前全國(guó)已建成并正常運(yùn)轉(zhuǎn)的污水處
理廠400多家．年處理污水110多億m3。年產(chǎn)生污泥幾千萬(wàn)
噸，并以8％一10％速度遞增?。我國(guó)現(xiàn)行的污泥處理處置方
式主要是衛(wèi)生填埋、堆肥農(nóng)用和焚燒。由于填埋穩(wěn)定性差且
易污染地下水。堆肥農(nóng)用受污泥中重金屬含量影響較大，污
泥焚燒則能耗太高?。因此，探求經(jīng)濟(jì)可行的污泥消納方法
具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
本文研究以城市污水處理廠污泥為部分原料．加入粘土
進(jìn)行燒結(jié)普通磚試驗(yàn)研究。并對(duì)磚體抗壓性能進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)
果表明利用城市污水廠污泥制磚具有一定的技術(shù)可行性．為
今后城市污水廠污泥的消納提供了另一個(gè)可選擇的途徑。
1試驗(yàn)部分
1．1試驗(yàn)原料與方法
1．1．1試驗(yàn)原料
試驗(yàn)用污泥取自泉州市某污水處理廠剩余污泥車間的
新鮮污泥。其化學(xué)組成見(jiàn)表l。
表l千污泥的化學(xué)組成
試驗(yàn)用粘土取自泉州某瓷磚集團(tuán)公司(已烘干粉碎)。其
化學(xué)組成見(jiàn)表2。
由表l、表2可見(jiàn)。污泥灼燒后的污泥灰成分與牯土組
成相似．?dāng)?shù)量級(jí)接近．燒結(jié)過(guò)程易于熔融，形成燒結(jié)體。
1．1．2磚體性能檢測(cè)方法
磚體性能檢測(cè)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《燒結(jié)普通磚》(GB510l一
2003)進(jìn)行．用YA一2000型電液式壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)定磚體抗壓
表2千粘±的化學(xué)組成
強(qiáng)度。
1．2試驗(yàn)工藝
將污泥與粘土在不同比例下和水混合并控制混合后的
原料含水率在15％左右．在z，I'一96水泥膠砂試體振實(shí)臺(tái)下
壓制成40×40×160mm的磚體模塊。在室溫下陳化24h后燒
制磚體(KSJD一6．3—16電阻爐)。
磚體燒制成型后在室溫下冷卻。采用YA一2000型電液
式壓力試驗(yàn)機(jī)對(duì)磚體的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)
圖l。
圖l試驗(yàn)工藝流程圈
1．3試驗(yàn)方案
本研究采用正交設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案。選擇燒結(jié)溫度、
燒結(jié)時(shí)間和污泥粘土配比等3個(gè)因素各3個(gè)水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
分析(污泥粘土配比的計(jì)算采用于重)。因素水平表見(jiàn)表3，
試驗(yàn)安排見(jiàn)表4。
2結(jié)果與討論
表3因素水平表
作者簡(jiǎn)介：施育莎(1980_)。女．福建晉江人，助理工程師．從事環(huán)境監(jiān)測(cè)及環(huán)境管理工作。
2011．NoA o 萬(wàn)方數(shù)據(jù)
襄4試驗(yàn)方案
本試驗(yàn)中磚體的抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果如表5所示。為了分
析3個(gè)因素對(duì)磚體強(qiáng)度的影響．對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了直觀分析
和方差分析，分別列于表6和表7。
衷5成品磚抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果
因素揣自由度F比F臨界值顯著性
由上述試驗(yàn)結(jié)果分析看出．磚體抗壓強(qiáng)度在燒結(jié)溫度為
1020℃、燒結(jié)時(shí)間為6h、污泥粘土配比為1：20時(shí)最高(表5
中實(shí)驗(yàn)6)。從表6中的極差值可以看出，燒結(jié)溫度、污泥粘
土配比兩個(gè)因素對(duì)磚體抗壓強(qiáng)度的影響較大。此外，燒結(jié)時(shí)
2們1．No．4．
間為2h、4h和6h所制得的磚體，其抗壓強(qiáng)度相差不大(3個(gè)
水平的均值分別為12．173MPa、13．135MPa和11．373MPa)。
這說(shuō)明磚體在燒制過(guò)程中的物理化學(xué)變化在2h內(nèi)已基本完
成．所以從節(jié)約能源的角度考慮，燒結(jié)時(shí)間以2h為宜。
表7中的方差分析結(jié)果表明．燒結(jié)溫度、污泥粘土配比
對(duì)磚體抗壓強(qiáng)度具有顯著影響．而燒結(jié)時(shí)間對(duì)磚體抗壓強(qiáng)度
的影響不顯著。這與表6極差分析結(jié)果相一致。
2．1 燒結(jié)溫度對(duì)磚體強(qiáng)度的影響·
燒結(jié)溫度是影響磚體強(qiáng)度的一個(gè)顯著因素．其影響著坯
料中各化學(xué)成分在高溫下物理化學(xué)反應(yīng)。表6直觀分析中可
以看到。當(dāng)燒結(jié)溫度為1020℃時(shí)磚體的抗壓強(qiáng)度最大。而隨
著燒結(jié)溫度的升高．磚體強(qiáng)度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。在
試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)．燒結(jié)溫度在1020℃、污泥粘土配比為l：20時(shí)，
燒制過(guò)程中磚體未出現(xiàn)變形及開(kāi)裂。這說(shuō)明在該條件下。坯
料的物理化學(xué)性質(zhì)達(dá)到完全變化．易熔化合物形成熔融物。
逐漸結(jié)合成為一個(gè)緊實(shí)的整體。如果燒結(jié)溫度過(guò)低。則坯料
變化不完全。無(wú)法完全填充顆粒間空隙，會(huì)使磚體結(jié)構(gòu)疏松，
相應(yīng)的磚體強(qiáng)度也不高。而當(dāng)燒結(jié)溫度過(guò)高時(shí)又會(huì)導(dǎo)致坯料
晶粒熔解。發(fā)生膨脹、變形．使磚體無(wú)法成型。因此，本研究中
合適燒結(jié)溫度為1020℃。當(dāng)燒結(jié)溫度為1020℃，燒結(jié)時(shí)間為
6h．污泥粘土配比為l：20時(shí)磚體抗壓強(qiáng)度達(dá)到17．248MPa。
2．2污泥粘土配比對(duì)磚體強(qiáng)度的影響
從表6直觀分析中可看出．隨著污泥摻量的增加。磚體
的強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。這與林子增Ⅲ等人的研究結(jié)論一致。
這是因?yàn)楫?dāng)污泥摻量增加時(shí)．坯料中的有機(jī)成分相應(yīng)增加．
在燒制過(guò)程中有機(jī)質(zhì)分解后磚體會(huì)明顯收縮．并形成氣孔，
從而降低磚體抗壓性能。陳嵐嵐等【41認(rèn)為．有機(jī)質(zhì)在低溫階
段難于完全分解．在高溫?zé)Y(jié)時(shí)，大部分氣體通道因熔劑的
融熔而被阻塞．此時(shí)殘留的有機(jī)質(zhì)就與鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．釋
放出氣體．造成制品嚴(yán)重鼓泡和開(kāi)裂。因此．污泥摻量的增加
對(duì)磚體的強(qiáng)度有不利的影響．利用污泥做部分原料燒制普通
磚應(yīng)該合理控制污泥的摻量。本研究得出實(shí)驗(yàn)室最佳的污泥．
粘土配比為1：20。
3結(jié)論
(1)污泥的化學(xué)組成與粘土相似．因此在粘土中摻人一
定量污泥進(jìn)行普通磚燒制具有可行性。
(2)當(dāng)燒結(jié)時(shí)間大于2h時(shí)，燒結(jié)溫度和污泥粘土配比是
影響磚體強(qiáng)度的主要因素。
(3)燒結(jié)時(shí)間大于2h，所燒制磚體的抗壓強(qiáng)度差別不
大．考慮經(jīng)濟(jì)性燒結(jié)時(shí)間選為2h。本試驗(yàn)條件下污泥磚的最
佳燒制條件為：燒結(jié)溫度為1020℃、燒結(jié)時(shí)間2h、污泥粘土
配比為l：20。
參考文獻(xiàn)
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磚的初步研究．福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008。24(4)

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