制革污泥制備陶粒的研究.pdf

1、制革廢水處理中會產生大量的污泥，這些污泥含有大量的病原菌、硫化物及重金屬鉻等，如不進行有效處理，將會對環(huán)境造成污染。當前制革污泥處理的方法很多，如填埋、焚燒、堆肥、制作建筑材料等，其中將制革污泥作為原材料之一來制備陶粒是一種新穎有效的污泥處置方法。所謂的陶粒是指通過高溫焙燒，經膨化而成的一種凝結土輕骨料，由于其內部是呈蜂窩狀結構，因而具有輕質，高強，導熱系數(shù)低，吸水率大等特點。傳統(tǒng)陶粒以粘土和頁巖燒結而成，而開采粘土要破壞耕地，開采頁巖

2、礦山要破壞自然環(huán)境，違背可持續(xù)發(fā)展的原則。利用制革污泥制備陶粒，不僅可高溫固化污泥中的重金屬鉻，還能消耗大量的制革污泥，減輕日益嚴峻的污泥處理問題，拓寬陶粒原料的種類，而且因制革污泥含有豐富的有機質，具有一定的熱值，故在燒結的過程中脫碳和焙燒過程中釋放的熱量將得到有效回用，可減少燃料的消耗。
　　 污泥制備陶粒本質上講是高溫固化廢棄物的行為，因此本文首先對典型的三種不同來源的制革污泥的基本熱行為做了初步研究，其中污泥A來自某以藍

3、濕革為原料的制革企業(yè)，污泥B取自某生產牛皮革的企業(yè)，該企業(yè)污泥中的鉻經堿法回收過，而污泥C取某生產豬皮革及牛皮革的企業(yè)，污泥中的Cr未被回收。研究中利用熱重分析儀對三種制革污泥進行了熱重分析實驗，通過TG（熱重）、DTG（微商熱重）曲線的分析，獲得了污泥在10℃/min及20℃/min升溫速率下不同階段的熱解特性。結果表明，污泥的熱解過程大致分為3個階段，即水分析出階段，揮發(fā)份析出階段及無機礦物質碳酸鹽等分解階段。第二階段為污泥熱失重的

4、主要階段，且溫度范圍較寬。運用Coats-Redfern積分法進行動力學分析后表明，大部分污泥的熱解過程為二級反應。研究發(fā)現(xiàn)，污泥B、C熱解過程相似，TG曲線受升溫速率的影響不大，而污泥A則受升溫速率的影響比較明顯。當升溫速率由10℃/min升高到20℃/min時，三種污泥的最終失重率都有不同程度的下降，且污泥A的最終失重率下降比較明顯；污泥A的活化能有所升高，而污泥B、C的活化能則有所下降。
　　 本論文采用制革污泥A與普通粘

5、土在1120～1190℃溫度下混合燒結制備污泥粘土陶粒。實驗燒制了6種不同配比的陶粒試樣，對其松散容重、1h吸水率、顆粒容重、抗壓強度及鉻溶出量進行了測定并加以對比分析。研究表明污泥含量高的陶粒經一千多度的高溫燒結后，抗壓強度反而比未經燒結的陶粒要小或者很低，因此要得到一定強度的陶粒，必須嚴格控制污泥含量和燒制的溫度及時間，污泥比例大，燒結溫度過低，都會造成陶粒試樣強度的大幅下降，反之污泥比例過低，燒結時間過長，陶粒試樣熔融板結，密度變

6、大。較好的條件是脫碳溫度控制在350℃，燒制溫度控制在1130℃～1180℃，保溫20 min，并且根據(jù)粘土和污泥的配比嚴格控制。研究同時發(fā)現(xiàn)，適當?shù)呐浔?、燒結工藝，可使重金屬鉻在污泥陶粒中得到較好的固化，鉻浸出量也符合國家規(guī)定的標準。本論文同時也考察了制革污泥B與粘土混合，在1080℃～1140℃燒結溫度下，所制備陶粒的特征，研究表明相對于污泥A，由污泥B制得的陶粒燒結溫度較低，在相同的燒結溫度下，抗壓強度要小、吸水率要大，故不同的制