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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(jìn)行高效協(xié)同處理,不但有效地解決了三種廢物的處理難題,而且實(shí)現了資源的循環(huán)利用,有很好的環(huán)境效益和效益。
[關(guān)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(chǎng)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(guò)配方實(shí)驗,以陶粒的吸水率、密度、比表面積、抗壓強度為評價(jià)指標分析并確定了陶粒的最優(yōu)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(chǎng),含水率約80～85%。粉煤灰:取自蘇州甪直鎮熱電廠(chǎng)。污水污泥30%～50%、粉煤灰10%～30%,在三角形ABC內進(jìn)行試驗布點(diǎn)設計各試驗點(diǎn)的物料配比見(jiàn)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(wàn)能粉碎機粉碎。按表1中規定的比例將各試驗點(diǎn)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(guò)測試抗壓強度、比表面積、密度三個(gè)指標來(lái)考察產(chǎn)品性能。采用“ZWICKZ005型萬(wàn)能材料試驗機”測試產(chǎn)品抗壓強度;密度通過(guò)測量產(chǎn)品尺寸來(lái)計算體積后計算。每批產(chǎn)品都取多個(gè)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(lái)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(chǎn)品性能的影響
(1)比表面積
(2)密度
各配方的表觀(guān)密度分布如圖2所示。從上圖中可以發(fā)現各個(gè)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(fā)生時(shí),坯料中空隙減少而變得致密,密度也隨之增大。密度增大會(huì )使陶粒產(chǎn)品的容重等級升高,不利于生產(chǎn)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(mǎn)足要求,并且1號、2號、3號、4號樣品遠遠超過(guò)這個(gè)數值,達到10MPa以上,產(chǎn)品擁有較好的抗壓強度,說(shuō)明此時(shí)配料發(fā)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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