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河道底泥污水污泥燒結制陶粒配方研究
作者：張旭 劉建國 李中和 馮戈
[摘要]本文以河道底泥、污水污泥和粉煤灰三種廢物為原料探索制備陶粒,以廢治廢,對三種廢物進行高效協同處理,不但有效地解決了三種廢物的處理難題,而且實現了資源的循環利用,有很好的環境效益和效益。
[關鍵詞]河道底泥 污水污泥 陶粒 配方
本研究以蘇州市甪直鎮河道底泥和污水廠脫水污泥作為主要原料,添加少量的粉煤灰,用“干化-燒結”法探索利用河道底泥污水污泥制備陶粒,通過配方實驗,以陶粒的吸水率、密度、比表面積、抗壓強度為評價指標分析并確定了陶粒的最優配方。
一、材料與方法
1.試驗原料
河道底泥:取自蘇州甪直龍潭港河道底泥。水污泥:取自蘇州甪直老污水處理廠,含水率約80～85%。粉煤灰:取自蘇州甪直鎮熱電廠。污水污泥30%～50%、粉煤灰10%～30%,在三角形ABC內進行試驗布點設計各試驗點的物料配比見表1。
2.試驗步驟
污水污泥和河道底泥用烘箱在105℃烘干,然后用FW-100小型萬能粉碎機粉碎。按表1中規定的比例將各試驗點的物料混勻,其中污泥重量按干重,放在翻滾式振蕩機上振蕩30min,使物料混合均勻,然后使用769YP-24B粉末壓片機成型,壓力8.0MPa,保壓30秒,得到直徑2cm,高約1.5cm,重約6g的圓柱。預熱溫度定為350℃,燒結溫度定為1075℃,將該坯料放入SK2-6-12管式電阻爐中燒結,燒結升溫程序為:350℃預熱30min→1075℃焙燒10min→冷卻。
二、結果與討論
1.試驗結果
陶粒的性能指標很多,本研究通過測試抗壓強度、比表面積、密度三個指標來考察產品性能。采用“ZWICKZ005型萬能材料試驗機”測試產品抗壓強度;密度通過測量產品尺寸來計算體積后計算。每批產品都取多個樣品測試并取平均值。
濾料是生物膜的載體,它必須具有的基本性能是:表面粗糙,機械強度好,耐磨擦,破損率低比表面積大,密度適中分布和運行,以球狀為最佳形狀,水流阻力小,不易結球堵塞。
正交試驗中采用以比表面積和堆積密度為基本因素的綜合指標來作為陶粒的考核指標。因此:綜合指數=比表面積/堆積密度×1000,作為試驗結果考核的考核指標,綜合指數越大,試驗效果越好。堆積密度值為密度的0.53倍計算得出。
2.輔料配方對產品性能的影響
(1)比表面積
(2)密度
各配方的表觀密度分布如圖2所示。從上圖中可以發現各個配方組分中密度差別不大,密度值在1.0～1.3g/cm??3?之間,并且其較高值分布與強度相似,燒結反應充分發生時,坯料中空隙減少而變得致密,密度也隨之增大。密度增大會使陶粒產品的容重等級升高,不利于生產出輕骨料。
(3)抗壓強度
各配方的抗壓強度分布如圖3所示。按照粉煤灰陶粒和陶砂標準《GB2838-81》,700級陶粒的抗壓強度要求為4.0MPa,15組配比中5號、9號、12號、14號樣品不足4.0MPa要求,其他均滿足要求,并且1號、2號、3號、4號樣品遠遠超過這個數值,達到10MPa以上,產品擁有較好的抗壓強度,說明此時配料發生了充分的燒結反應。
圖3 各配方對抗壓強度的影響
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