利用干法水泥旋窑处置湿污泥技术适应性研究

摘要

利用干法水泥旋窑处置污泥是一种较为理想的污泥处置方式，能使污泥减量化、无害化、资源化。本文以未经干化处理的城市污水处理厂脱水污泥（含水率约80％）为研究对象，将一定掺量的脱水污泥分别从窑头和窑尾两个位点直接投加入水泥窑，部分替代原料烧制成水泥熟料，利用X射线荧光分析技术研究污泥掺入对熟料化学成分及矿物组成的影响；同时将水泥熟料制成水泥砂浆试体，以抗压抗折强度、凝结时间、安定性等作为指标，研究污泥掺入对水泥物理性能的影响；并利用扫描电子显微镜对污泥掺加前后的3d、28d水化样的水化产物和微观形貌进行了分析；还通过分析大气污染物浓度及水泥水化样中重金属的析出情况，对污泥掺加的环境安全性进行讨论；最后对利用干法水泥旋窑处置湿污泥技术进行了初步的经济性分析，得到以下结论：
　　①将未经干化处理的城市污水厂脱水污泥（含水率约80%）直接投加入水泥窑处置是可行的。
　　②无论从窑头还是窑尾投加入水泥窑，制成水泥熟料的各项化学性能均能够满足《硅酸盐水泥熟料》（GB/T21372-2008）的要求。水泥熟料中的主要矿物为C3S、C2S、C3A、C4AF，与未掺加污泥时保持一致，四种矿物的相对含量与普通硅酸盐水泥相吻合。
　　③适量掺加污泥，水泥凝结时间、安定性及抗折抗压强度均满足《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007），对水泥熟料物理性能无不利影响。
　　④利用扫描电镜对从窑尾掺加污泥制得水泥熟料的水化样进行微观结构分析，表明掺入污泥烧制的水泥与空白组对比，3d和28d水化产物发育良好，形貌无明显区别。
　　⑤窑尾投加适量污泥，窑尾排放废气中的常规污染物，重金属烟气及二噁英的排放浓度符合相关国家标准，利用干法水泥旋窑处置污水厂脱水污泥对大气环境无不利影响。窑尾投加时，高温能防止二噁英的产生，安全性高于窑头投加，故污泥投加位点推荐采用预热分解窑窑尾。
　　⑥窑尾适量掺入污泥后，制得水泥的重金属浸出测试结果远远低于国家标准的限定值，重金属释放浸出的可能性极小，无对环境造成二次污染的风险，但不推荐使用在饮用水源相关的工程中。

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1 绪 论

1.1 城镇污水处理厂污泥处置技术

1.2 污泥处置技术国内外现状及发展趋势

1.3 利用水泥窑处置污泥研究现状

1.4 课题提出与研究内容

2 利用干法水泥旋窑处置污泥的研究材料与方法

2.1 利用干法水泥旋窑处置污泥工艺流程

2.2 试验原料及方法

2.3 检测项目及方法

2.4 检测主要仪器

3 利用干法水泥旋窑处置污泥投加位点影响研究

3.1 试验内容

3.2 污泥投加位点对水泥的影响

3.3 污泥投加位点的环境安全性讨论

3.4 小结

4 利用干法水泥旋窑处置污泥掺量影响研究

4.1 试验内容

4.2 污泥掺量对水泥的影响

4.3 污泥掺量的环境安全性讨论

4.4 小结

5 利用干法水泥旋窑处置污泥经济性分析

5.1 利用干法水泥旋窑处置污泥投资分析

5.2 利用干法水泥旋窑处置污泥成本分析

5.3 小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

附录