制革污泥制備陶粒的研究.pdf

1、制革廢水處理中會產(chǎn)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(jìn)行有效處理，將會對環(huán)境造成污染。當(dāng)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(jīng)膨化而成的一種凝結(jié)土輕骨料，由于其內(nèi)部是呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)，因而具有輕質(zhì)，高強(qiáng)，導(dǎo)熱系數(shù)低，吸水率大等特點(diǎn)。傳統(tǒng)陶粒以粘土和頁巖燒結(jié)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(yán)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(jī)質(zhì)，具有一定的熱值，故在燒結(jié)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(zhì)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(lán)

3、濕革為原料的制革企業(yè)，污泥B取自某生產(chǎn)牛皮革的企業(yè)，該企業(yè)污泥中的鉻經(jīng)堿法回收過，而污泥C取某生產(chǎn)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(jìn)行了熱重分析實(shí)驗(yàn)，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(jié)果表明，污泥的熱解過程大致分為3個(gè)階段，即水分析出階段，揮發(fā)份析出階段及無機(jī)礦物質(zhì)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(yùn)用Coats-Redfern積分法進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析后表明，大部分污泥的熱解過程為二級反應(yīng)。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(dāng)升溫速率由10℃/min升高到20℃/min時(shí)，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(jié)制備污泥粘土陶粒。實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度及鉻溶出量進(jìn)行了測定并加以對比分析。研究表明污泥含量高的陶粒經(jīng)一千多度的高溫?zé)Y(jié)后，抗壓強(qiáng)度反而比未經(jīng)燒結(jié)的陶粒要小或者很低，因此要得到一定強(qiáng)度的陶粒，必須嚴(yán)格控制污泥含量和燒制的溫度及時(shí)間，污泥比例大，燒結(jié)溫度過低，都會造成陶粒試樣強(qiáng)度的大幅下降，反之污泥比例過低，燒結(jié)時(shí)間過長，陶粒試樣熔融板結(jié)，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(yán)格控制。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)呐浔?、燒結(jié)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(biāo)準(zhǔn)。本論文同時(shí)也考察了制革污泥B與粘土混合，在1080℃～1140℃燒結(jié)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(jié)溫度較低，在相同的燒結(jié)溫度下，抗壓強(qiáng)度要小、吸水率要大，故不同的制