CN109910158A - 利用城市污泥生产轻质装配式墙板的方法及生产线 - Google Patents
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Abstract
一种利用城市污泥生产轻质装配式墙板的方法及生产线，属于环保与建筑材料领域，解决了城市污泥的资源化利用问题。将城市污泥按要求调配好浓度，输送到厌氧发酵罐内进行厌氧发酵。厌氧发酵产生的沼气经脱水与脱硫净化后，输送到沼气储柜，作为煅烧陶粒的燃料。厌氧发酵后的沼渣和沼液经固液分离装置分离后，沼液用于污泥浓度的调配和装配式墙板的制作；沼渣与建筑弃土或河道淤泥混合，作为煅烧陶粒的原料。煅烧成的陶粒与水泥、石膏、添加剂和水一起，用于制作轻质装配式墙板。煅烧装置回收的余热用于厌氧发酵与墙板养护。实现了城市生活污泥处理的的资源化，保证了环境、社会和经济效益的协调统一，适用于大中小城市的污水污泥处理与综合利用。
Description
技术领域
本发明属于环保与建筑材料领域，主要是涉及利用城市污泥生产轻质装配式墙板的方法及生产线。
背景技术
城市污水处理厂在处理污水后产生的污泥，其处理方式主要有卫生填埋、林地或绿化利用和污泥焚烧。这些方式不仅无害化程度较低、工程占地量较大、技术的可靠性也一般，且资源化程度也较低。而在填埋和绿化处理时，污泥中的有害物质还有对环境造成二次污染的可能。污泥焚烧不仅需要大量的能源，而且焚烧过程产生的烟气也对环境造成了污染。所以，城市污泥的处理一直是城市管理和环保工作的一个难题。
2016年国家住建部发布的装配式建筑实施方案指出，到2020年实现建筑装配率达到30%的指标。墙体是现代建筑除框架结构之外权重最高的建筑构件，装配式墙体材料的产业化程度会直接影响这一目标的实现。另一方面，用于建筑的墙板或砌块在保证墙体质量的同时，也有轻量化的需求。实现墙板的轻量化的同时，也可大大减少生产、运输、施工和建筑物整体的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用城市污泥生产轻质装配式墙板的方法及生产线，将处理污水后产生的污泥通过厌氧发酵的方法对有机物进行分解，产生沼气和沼渣；沼渣经脱水分离后，与淤泥混合煅烧为轻质陶粒，作为轻质装配式墙板的骨料；沼气用作煅烧陶粒及其它用途的燃料，沼液经处理后作为生产装配式墙板的生产用水。
本发明是通过以下技术方案实现的，其生产方法包括厌氧发酵、沼气净化、固液分离、煅烧陶粒和墙板制作，其特征是：污泥经调配池调配浓度后，通过提升泵输送到厌氧发酵罐内；经厌氧发酵后的污泥，产生的沼气经净化后，输入到沼气储柜内用于煅烧陶粒；厌氧发酵产生的沼液与沼渣的混合物，通过提升泵输送到固液分离装置进行固液分离；从固液分离装置分离出来的沼渣，与建筑弃土或河道淤泥进行混合搅拌均匀后造粒，输入到陶粒煅烧装置内进行高温煅烧，形成轻质料陶粒；再由轻质料陶粒作骨料，填充到装配式墙板模具内，在骨料的缝隙中加入由水泥、石膏、添加剂与沼液组成的结合剂，形成轻质装配式墙板。
从固液分离装置分离出来的沼液，一部分作为调配污泥的水，输送到污泥调配池与污泥混合；另一部分经净化和除臭后，输送到墙板制作装置，与水泥、石膏和添加剂一起，作为墙板结合剂的原料。
所述的沼气储柜内的沼气，输送到陶粒煅烧装置，作为燃料煅烧轻质陶粒；陶粒煅烧装置上的余热回收装置，通过介质输送管道，将一部分热量送到厌氧发酵罐，作为污泥发酵的热源，另一部分热量送到墙板养护装置，作为装配式墙板养护的热源。
所述的厌氧发酵罐的发酵工艺是湿式中温发酵，污泥TS浓度是6～12%，发酵温度是33～37℃，平均发酵时间是20～30天；所述煅烧轻骨料陶粒配料的比例是，沼渣25%～35%，建筑弃土或河道淤泥65%～75%。
所述的装配式墙板制作原料的成分，包括污泥轻骨料陶粒65～75%、水泥12.5～17.5%、石膏12.5～17.5%，水的重量占水泥加石膏重量的55～78%和添加剂。
实现以上墙板生产方法的生产线，包括污泥调配池、厌氧发酵罐、沼气净化装置、固液分离装置、陶粒煅烧装置和墙板制作装置，其特征是：污泥调配池的出料口通过提升泵与厌氧发酵罐的进料口连接，厌氧发酵罐的出料口与暂存池相连，暂存池与固液分离装置的进料口连接；固液分离装置的沼渣出口通过皮带输送机与混料造粒装置连接，与混料造粒装置连接的还有输送建筑弃土或河道淤泥的皮带输送机；混料造粒装置的出料口通过皮带输送机与陶粒煅烧装置的进料口连接；陶粒煅烧装置的出料口通过皮带输送机与墙板制作装置的加料斗连接。
厌氧发酵罐的沼气出口通过管路与沼气净化装置连接，沼气净化装置的出气口通过管路与沼气储柜连接，沼气厨柜与陶粒煅烧装置连接；陶粒煅烧装置上的余热回收装置通过管路与厌氧发酵罐和墙板养护装置连接；固液分离装置的沼液出口通过管路与沼液储罐连接，沼液储罐的一个出口与污泥调配池连接，另一个出口通过管路和沼液净化装置，与墙板制作装置连接。
所述的固液分离装置是板框式压滤机或螺旋固液分离机；所述的陶粒煅烧装置是陶粒煅烧回转窑，在回转窑的窑体上设置有余热回收装置，余热回收装置的导热介质是水；所述的沼气净化装置是生物、化学脱硫装置和脱水装置的组合；所述的墙板制作装置包括陶粒加料斗、装配式墙板模具、结合剂混合添加装置和墙板出模装置。
本发明的有益效果是，将城市污水处理厂产生的污泥输入到调配池与回流沼液调配浓度后，经提升泵泵入厌氧发酵罐进行厌氧发酵。污泥中难以利用的有机质在厌氧发酵过程中产生的沼气，经过生物脱硫及化学脱硫后储存于独立储气柜中，作为陶粒煅烧窑的加热气源或对外销售。厌氧发酵产生的沼渣沼液进行固液分离，分离后的沼渣煅烧为陶粒，作为轻质装配式墙板的骨料；分离后的沼液除部分回流使用外，其余的沼液经净化后用于轻质装配式墙板的生产用水。陶粒煅烧炉的余热用于保持厌氧发酵罐的发酵温度和轻质装配式墙板的养护。应用轻质陶粒生产墙板，在实现墙板的轻量化的同时，也可大大减少生产、运输、施工和建筑物整体的成本。轻质装配式墙板的重量为580kg∕立方米，降低10-15%的建筑物整体成本。产品的经济附加值高，没有对环境造成污染，在对污泥进行无害化处理的同时，生产出了轻质装配式墙板，实现了城市生活污泥处理的的能源化与建材化。保证了环境、社会和经济效益的协调统一，适用于大中小城市的污水污泥处理与综合利用。
本发明在于提高资源利用效率，保护和改善环境，实现可持续发展。利用“城市矿产”资源能够形成“资源－产品－废弃物－再生资源”的循环经济发展模式，切实转变传统的“资源—产品—废弃物”的线性增长方式，是循环经济“减量化、再利用、资源化”原则的集中体现。有利于国家“城市矿产”和“再生生物能源”战略的推行和产业化实施。
附图说明
图1是本发明的生产方法的示意框图；
框图中虚线表示水、油运行路线，粗实线表示物料运行路线，细实线表示余热介质运行路线，点画线表示沼气运行路线，箭头表示运行方向；
图2是本发明的生产线的基本结构示意图；
图中1是市政污泥；2是污泥调配池；3是厌氧发酵罐；4是沼气脱水装置；5是沼气脱硫装置；6是沼气储柜；7是暂存池；8是固液分离机；9是火炬；10是建筑弃土与河道污泥；11是物料混合造粒装置；12是陶粒煅烧装置；13是沼液净化装置；14是墙板制作装置；15是墙板养护装置；16是水泥储罐；17是石膏储罐；18是添加剂；19是墙板；20是余热回收装置。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的实施例：
其生产方法包括厌氧发酵、沼气净化、固液分离、煅烧陶粒和墙板制作；污泥经调配池调配浓度后，通过提升泵输送到厌氧发酵罐内；经厌氧发酵后的污泥，产生的沼气经净化后，输入到沼气储柜内用于煅烧陶粒。厌氧发酵产生的沼液与沼渣的混合物，通过提升泵输送到固液分离装置进行固液分离；从固液分离装置分离出来的沼渣，与建筑弃土或河道淤泥进行混合搅拌均匀后造粒，输入到陶粒煅烧装置内进行高温煅烧，形成轻质料陶粒；再由轻质料陶粒作骨料，填充到装配式墙板模具内，在骨料的缝隙中加入由水泥、石膏、添加剂与沼液组成的结合剂，形成轻质装配式墙板。
从固液分离装置分离出来的沼液，一部分作为调配污泥的水，输送到污泥调配池与污泥混合；另一部分经净化和除臭后，输送到墙板制作装置，与水泥、石膏和添加剂一起，作为墙板结合剂的原料。
所述的沼气储柜内的沼气，输送到陶粒煅烧装置，作为燃料煅烧轻质陶粒；陶粒煅烧装置上的余热回收装置，通过介质输送管道，将一部分热量送到厌氧发酵罐，作为污泥发酵的热源，另一部分热量送到墙板养护装置，作为装配式墙板养护的热源。
所述的厌氧发酵罐的发酵工艺是湿式中温发酵，污泥TS浓度是8%，发酵温度是35℃，平均发酵时间是27天；所述煅烧轻骨料陶粒配料的比例是，沼渣30%，建筑弃土或河道淤泥70%。
所述的装配式墙板制作原料的成分，包括污泥轻骨料陶粒70%、水泥15%、石膏15%，水的重量占水泥加石膏重量的65%和添加剂。
实现以上墙板生产方法的生产线，包括污泥调配池、厌氧发酵罐、沼气净化装置、固液分离装置、陶粒煅烧装置和墙板制作装置。污泥调配池2的出料口通过提升泵与厌氧发酵罐3的进料口连接，厌氧发酵罐3的出料口与暂存池7相连，暂存池与固液分离装置8的进料口连接；固液分离装置8的沼渣出口通过皮带输送机与混料造粒装置11连接，与混料造粒装置11连接的还有输送建筑弃土或河道淤泥的皮带输送机；混料造粒装置11的出料口通过皮带输送机与陶粒煅烧装置12的进料口连接；陶粒煅烧装置12的出料口通过皮带输送机与墙板制作装置14的加料斗连接。
厌氧发酵罐3的沼气出口通过管路与沼气净化装置连接，沼气净化装置的出气口通过管路与沼气储柜6和陶粒煅烧装置12连接；陶粒煅烧装置12上的余热回收装置20通过管路与厌氧发酵罐3和墙板养护装置15连接；固液分离装置8的沼液出口通过管路与沼液储罐连接，沼液储罐的一个出口与污泥调配池2连接，另一个出口通过管路和沼液净化装置13，与墙板制作装置14连接。
所述的固液分离装置是板框式压滤机或螺旋固液分离机；所述的陶粒煅烧装置12是陶粒煅烧回转窑，在回转窑的窑体上设置有余热回收装置20，余热回收装置20的导热介质是水；所述的沼气净化装置是生物、化学脱硫装置和脱水装置的组合；所述的墙板制作装置14包括陶粒加料斗、装配式墙板模具、结合剂混合添加装置和墙板出模装置。
Claims (9)
1.一种利用城市污泥生产轻质装配式墙板的方法，包括厌氧发酵、沼气净化、固液分离、煅烧陶粒和墙板制作，其特征是：污泥经调配池调配浓度后，通过提升泵输送到厌氧发酵罐内；经厌氧发酵后的污泥，产生的沼气经净化后，输入到沼气储柜内用于煅烧陶粒；厌氧发酵产生的沼液与沼渣的混合物，通过提升泵输送到固液分离装置进行固液分离；从固液分离装置分离出来的沼渣，与建筑弃土或河道淤泥进行混合搅拌均匀后造粒，输入到陶粒煅烧装置内进行高温煅烧，形成轻质料陶粒；再由轻质料陶粒作骨料，填充到装配式墙板模具内，在骨料的缝隙中加入由水泥、石膏、添加剂与沼液组成的结合剂，形成轻质装配式墙板。
2.根据权利要求1所述的利用城市污泥生产轻质装配式墙板的方法，其特征是：从固液分离装置分离出来的沼液，一部分作为调配污泥的水，输送到污泥调配池与污泥混合；另一部分经净化和除臭后，输送到墙板制作装置，与水泥、石膏和添加剂一起，作为墙板结合剂的原料。
3.根据权利要求1所述的利用城市污泥生产轻质装配式墙板的方法，其特征是：所述的沼气储柜内的沼气，输送到陶粒煅烧装置，作为燃料煅烧轻质陶粒；陶粒煅烧装置上的余热回收装置，通过介质输送管道，将一部分热量送到厌氧发酵罐，作为污泥发酵的热源，另一部分热量送到墙板养护装置，作为装配式墙板养护的热源。
4.根据权利要求1所述的利用城市污泥生产轻质装配式墙板的方法，其特征是：所述的厌氧发酵罐的发酵工艺是湿式中温发酵，污泥TS浓度是6～12%，发酵温度是33～37℃，平均发酵时间是20～30天；所述煅烧轻骨料陶粒配料的比例是，沼渣25%～35%，建筑弃土或河道淤泥65%～75%。
5.根据权利要求1所述的利用城市污泥生产轻质装配式墙板的方法，其特征是：所述的装配式墙板制作原料的成分，包括污泥轻骨料陶粒65～75%、水泥12.5～17.5%、石膏12.5～17.5%，水的重量占水泥加石膏重量的55～78%和添加剂。
6.根据权利要求1所述的利用城市污泥生产轻质装配式墙板的方法的生产线，包括污泥调配池、厌氧发酵罐、沼气净化装置、固液分离装置、陶粒煅烧装置和墙板制作装置，其特征是：污泥调配池（2）的出料口通过提升泵与厌氧发酵罐（3）的进料口连接，厌氧发酵罐（3）的出料口与暂存池（7）相连，暂存池（7）与固液分离装置（8）的进料口连接；固液分离装置（8）的沼渣出口通过皮带输送机与混料造粒装置（11）连接，与混料造粒装置（11）连接的还有输送建筑弃土或河道淤泥的皮带输送机；混料造粒装置（11）的出料口通过皮带输送机与陶粒煅烧装置（12）的进料口连接；陶粒煅烧装置（12）的出料口通过皮带输送机与墙板制作装置（14）的加料斗连接。
7.根据权利要求6所述的生产线，其特征是：厌氧发酵罐（3）的沼气出口通过管路与沼气净化装置连接，沼气净化装置的出气口通过管路与沼气储柜（6）连接，沼气厨柜（6）与陶粒煅烧装置（12）连接；陶粒煅烧装置（12）上的余热回收装置（20）通过管路与厌氧发酵罐（3）和墙板养护装置（15）连接；固液分离装置（8）的沼液出口通过管路与沼液储罐连接，沼液储罐的一个出口与污泥调配池（2）连接，另一个出口通过管路和沼液净化装置（13），与墙板制作装置（14）连接。
8.根据权利要求6所述的生产线，其特征是：所述的固液分离装置是板框式压滤机或螺旋固液分离机；所述的陶粒煅烧装置（12）是陶粒煅烧回转窑，在回转窑的窑体上设置有余热回收装置（20），余热回收装置（20）的导热介质是水；所述的沼气净化装置是生物、化学脱硫装置和脱水装置的组合。
9.根据权利要求6所述的生产线，其特征是：所述的墙板制作装置（14）包括陶粒加料斗、装配式墙板模具、结合剂混合添加装置和墙板出模装置。
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