脱水污泥制备聚合物合成“木材”的研究

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1、脱水污泥制备聚合物合成“木材”的研究摘要：以污水处理厂脱水污泥和废塑料为主要原料，通过污泥处理、聚合物改性，采用热塑复合法可以制备出聚合物复合材料及对应的微孔材料，影响材料性能的主要因素有污泥形态、废塑料种类以及它们之间的质量比等参数。最终材料表现出木材的很多性能，是一种使污泥高附加值利用的有效方法。关键词：污泥废塑料复合材料据有关资料显示，目前我国有大中型污水处理厂300多座，日污水处理能力达1千万m3，日排污泥38万m3；十五期间，国家将投资500亿元，在全国新建443座污水处理厂，届时污水处理能力将

2、达到排水量的80%左右，大量污水处理设施的运行将有效地改善水质环境状况。可伴随污水处理产生的脱水污泥又成为新的环境问题，污泥不同于一般工业固体废物，其物理、化学性质很不稳定，在堆存、运输和处理过程中不断发生变化，若处理处置不当，污泥中的病菌、重金属以及腐化过程中的废气可通过多种途径对人畜和环境造成危害。　　20世纪80年代，在经济技术发达国家如美国、日本、德国、丹麦，已开始重视污泥处理和资源化问题，并努力将其培育成一种新兴产业，目前，全世界已有70多个国家，150多个城市拥有污泥专门开发机构和收集处理工厂

3、，年收集污泥6500万吨，年创收达40亿美元。我国是世界上的污泥资源大国，仅污水处理厂每年可收集2500万吨以上，但是，我国在污泥处理和利用方面的总体水平很低，由于认识不充分，研究不系统，管理不健全，还谈不上污泥产业体系的形成。　　脱水污泥处理是世界上很多国家共同面临的环境问题。在技术经济发达国家采用焚烧、发酵制气，在发展中国家一般以填埋和农用为主，污泥建材利用主要是作为辅料制造水泥、陶粒、建筑砖。近年来日本成功地开发了用污泥焚化渣制造结晶石材，是一种污泥高度减容、无害和资源化的代表性技术。　　传统的污泥

4、建材利用技术具有投资大，成本高，产品附加值低的问题。如果不经过高温处理，污泥特有的臭味难以消除，卫生指标不能满足应用要求。克服这些不足，采用新工艺，开发低成本和具有广泛用途的新材料，是污泥资源化的发展方向。1　污泥的基本性质分析污泥化学组成　　脱水污泥的宏观形态是水、有机质、无机物组成的复杂混合物，含水率为80%左右时呈粘滞态，颗粒细小均匀；干燥污泥是有机质、无机物组成的混合物；焚化污泥是普通的硅酸盐化合物。物理状态不同，表现出不同的性质：脱水污泥易酸败发臭，干燥污泥可以燃烧，焚化污泥相对较为稳定。污泥的

5、组成还与处理工艺、季节气候和污水的变动状态密切相关。此外污泥农用必须考虑病菌、病毒、寄生虫卵和重金属含量。表1，表2是我公司第三污水处理厂脱水污泥在不同状态下的化学组成。表1污泥的化学成分组成%污泥种类SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3其它水烧失量脱水污泥.40干燥污泥.56.45.40.13　焚化污泥.8　　表污泥重金属含量重金属ZnCuMnBMoPbCdAsHgCrNiMg/kg350863111231500100　污泥干燥与焚化　　对污泥进行干燥是为进一步利用提供条件，图1干燥曲线表明：温度越

6、高，干燥速度越快，达到相同脱水效果所需要的时间越短。用干燥曲线图还可计算出在污泥含水率为~40%，处于衡速干燥；然后处于减速干燥，最终达到平衡状态，如果温度的推动力高，可以使结晶水进一步脱出。　　焚化的目的是为了进行最终处理。污泥的热值可以通过实际测试，也可以通过经验公式进行估算。　　经测试，当干燥污泥中的灰份为%时，发热量为/kg。并可进一步计算出含水率为82%时脱水污泥的热值为kcal/kg。通过热量衡算，污泥自身的发热值不能满足干燥脱水需要的能量，因此污泥的干燥必须外加能源。　　含水污泥维持自燃的基

7、本条件是含水率与挥发固体之比应小于，而脱水污泥中含水率与挥发固体之比为，因此，脱水污泥不能自燃。通过物料衡算可以得出可维持自燃的污泥含水率需小于69%。要达到该条件，必须首先脱出总水量的51%。因此污泥的焚烧必须外加燃料。　　无论是干燥或焚化污泥，当温度在200～900C0之间，在处理过程中都不可避免地产生恶臭气体和废水，烟气需进行吸收洗涤，废水需氧化、脱色、脱臭和过滤后才能达到排放标准。污泥处理过程中的环保技术是污泥处理方案必须考虑的前提条件。2　实验原理、过程与研究方法　原理　　热塑性聚合物如废塑料在

8、熔化温度下，具有流动性和粘结性，在较大范围内可以和其它颗粒材料进行共混获得聚合物复合材料；在复合过程中，对聚合物材料进行交联改性和发泡，抑制气体不能逸出则可使复合材料微孔化；由于聚合物材料的包覆，污泥得以固化；由于污泥颗粒的强化，使所得到的微孔聚合物材料在保持轻质的前提下仍具有较好的刚度和强度。最终材料表现出混凝土的刚度和聚合物的韧性，具有木材的性质，可锯、可钉、可切割、可装饰。经过聚合物固化和表面处理，污泥中的重金属不会渗出