MgO含量变化对污泥陶粒性能的影响-论文.pdf

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1、第30卷第5期黑龙江大学自然科学学报Vo1．30No．52013年10月JOURNALOFNATURALSCIENCEOFHEILONGJIANGUNIVERSITYOctober，2013MgO含量变化对污泥陶粒性能的影响刘明伟，唐金花。，许国仁(1．东北电力大学建筑工程学院，吉林132000；2．哈尔滨工业大学城市水资源国家重点实验室，哈尔滨150090；3．黑龙江东方学院食品与环境工程学部，哈尔滨150086)摘要：以污水污泥和河道底泥为原料，采用高温烧制的方法制备陶粒。主要考察了污泥底泥原料中MgO含量变化对陶粒性能的

2、影响。研究表明，MgO含量在1．2％～3％时，制备的陶粒物理性能优良，符合污水处理滤料的要求；MgO含量为1．5％时，陶粒表面致密、出现轻微的玻璃质化现象，具有很好抗酸性；陶粒样品的晶相主要为石英、钠钙长石、蓝晶石、赤铁矿和顽辉石；MgO含量过多不利于传质过程的进行，影响陶粒的致密化，所以应控制污泥原料中MgO的含量不多于3％。浸出实验表明，重金属浸出特性与不同MgO含量的陶粒的物理性质密切相关，强度高、致密性好的陶粒抗腐蚀和重金属固化能力强。关键词：MgO；污水污泥；河道底泥；轻质陶粒；重金属中图分类号：TU992．3文献标

3、志码：A文章编号：1001—7011(2013)05—0628—070引言污水污泥的处理与处置一直是污水处理领域的一个难题，传统污泥处理方法包括填埋、焚烧、土地利用等，但这些方法都有一定的局限性，处理过程中容易破坏生态环境、污染空气以及产生二次污染¨I2。污泥材料化利用是实现污泥可持续处理和处置的有效途径之一，国内外学者对此开展了较多的研究工作。研究发现，污泥中含有丰富的SiOA10”Fe0、CaO和MgO等无机物成分，可以用作制备陶粒的原料，实现污泥资源化利用。污泥作为添加剂烧制陶粒最早是由Nakouzi等提出的，他们以印染

4、污泥为原料并混合一定的辅料进行烧制，成功制备出建材陶粒。韩国的Mun用脱水污泥与粘土为原料，添加1％的增塑剂和0．2％的粘结剂，采用湿法造粒法在1050～1150℃烧制1O～15min制得陶粒，结果表明，原料中污泥与粘土质量比为1：3时，烧成的轻质陶粒与商品陶粒性能相当，可以用作建筑材料。Tsai等利用富含SiO、A1O的市政污泥灰分作为原料制备陶粒，当烧结温度超过1060℃时，陶粒样品出现膨胀现象，延长烧结时间有助于轻质陶粒的生成，增加A1O含量有利于提高陶粒的强度。近年来，国内对利用污泥为原料制取陶粒也开展了许多研究。清华

5、大学的金宜英等。比较了利用城市生活污泥烧结制陶粒的两种工艺流程“湿法造粒一烧结”和“干化造粒一烧结”，通过对不同工艺流程制得的陶粒的各项性能指标进行分析，发现利用污泥“干化造粒一烧结”工艺能够得到合格的产品，且不会造成二次污染。齐元峰等¨利用济南污水处理厂产生的脱水污泥和普通粘土为原料制备了轻质陶粒，污泥与粘土的比例为3：7、在1150℃下烧制10min，得到松散容重和表观密度分别为330．80和865．30kg·m一、吸水率小于6％的轻质陶粒，并将这种陶粒作为生物滤料应用于污水处理。在目前污泥制备陶粒的研究中，污泥仅仅作为一

6、种原料添加剂使用，污泥本身使用比例偏低，通常不足30％，不利于大规模的污泥处理。而以黏土为主要原料制备陶粒时，黏土的大量开采可能会破坏有限的耕地资源，不符合现阶段友好型生态发展的要求。目前，我国大部分河流都受到了不同程度的污染，一些污染严重的河流要通过底泥疏浚的方式进行治理，而疏浚后底泥的处理也是一个备受关注的焦点问题，尤其是一些收稿日期：2013—07—14基金项目：城市水资源与水环境国家重点实验室导向类课题(2010DX13)作者简介：刘明伟(1982一)，男，讲师，博士，主要研究方向：污水污泥处理，E-mail：mw—l

7、iu@126．eom引文格式：刘明伟，唐金花，许国仁．MgO含量变化对污泥陶粒性能的影响[J]．黑龙江大学自然科学学报，2013，30(5)：628—634第5期刘明伟等：MgO含量变化对污泥陶粒性能的影响·629·含有重金属的底泥的处理与处置尤为突出。本文从污泥材料化利用角度出发，以污水污泥和另一种富含无机成分的污泥一河道底泥为原料制备陶粒，最大限度地提高污水污泥的利用率，同时提供了一条有效处理河道底泥的途径。陶粒的烧结过程主要以无机物为基础，在热力学作用下发生一系列复杂的物理化学反应，包括无机盐及金属氧化物在高温条件下的熔

8、融、液相生成、晶体构成等热力学反应。MgO作为一种碱性氧化物，一方面能起到降低原料共熔点的作用，有利于降低烧结温度；另一方面，MgO能和硅酸盐反应生成含镁硅酸盐晶体，影响晶体构成_1引。虽然目前国内外对污泥制备陶粒的研究取得了一些进展，但是关于无机成分MgO对陶粒的制备与性能