关键词：生活污泥；陶粒；可行性；应用领域
1.引言
生活污泥是一种有害废弃物，处置不当将给环境造成重大危害［1］。但生活污泥也是一种有利用价值的资源。目前，生活污泥处置主要是填埋，深度脱水，热干化，焚烧等方法，但是这些方法都是没有把污泥彻底地资源化处置，并且如果处置过程不当，将给环境造成二次污染［2］。因此，如果以污水厂的生活污泥为主要原料，加以一定量的辅料、外加剂，经过脱碳和烧胀制成具有一定强度的轻质陶粒［3］，这样就可以大量的消耗脱水污泥，不但处理成本大大低于焚烧法，而且可以避免污泥二次污染，尤其符合我国固废处理的无害化、减量化和资源化原则，将有广阔的发展前景。
1.生活污泥制陶粒国内外研究现状
1.1国外研究现状
近期，国外已有不少关于将污泥制成轻质建筑材料的报道。在日本，以燃烧过的污泥粉为主要原料，与污泥干粉或者粉煤等可燃性粉末，按需要的发热量调配成混合料，加水造粒，在链式烧结机上烧成轻骨料［4］。轻骨料的烧结温度为1000℃～1100℃，烧结时间为25 min～30 min。轻骨料的筒压强度为3 Mpa～4Mpa，吸水率为16%～18%。同时，这种将污泥转变成制陶粒的制陶成分，代替了原有的土地填埋的处理方法，取得了一定经济效益，也解决了污泥处置问题。
1.2国内研究现状
20世纪90年代以来，我国学者也进行了大量污泥制轻质陶粒的研究，并取得了一定的成果。山东福航新能源环保股份有限公司采用城市污水厂污泥替代河道淤泥或部分粘土烧制轻质陶粒获得成功［5］，该企业以污泥为主要原料，掺以粘土和少量固体燃料研制生产出污泥陶粒，使污泥变废为宝，有利于改善环境污染，具有较好的社会效益、经济效益和环境效益。
2. 生活污泥制备陶粒的可行性分析
2.1技术可行性
污水厂的生活污泥是在一系列水处理工艺中从污水中分离出来的生物固体。其无机成分以SiO2、Al2O3和Fe2O3为主，类似粘土的主要成分。其中SiO2、Al2O3及Fe2O3在原料中占3/4为成陶成分， Na2O、K2O、FeO、MgO等是有助熔作用的熔剂氧化物，H2O、O2、CO2、CO、H2等可在物料高温时产生气体。学者Riley在研究粘土陶粒烧胀性时，发现在某温度范围内，当所用陶粒原料的化学成分处于某一范围时，所得陶粒均具有良好的烧胀性。据此，他提出了用三元法表示原料化学成分的Riley三角形，并具体圈定形成适宜粘度的原料化学成分范围为SiO2:53%～79%，Al2O3:10%～25%，Fe2O3、K2O、Na2O、CaO、MgO等熔剂之和13%～26%［6］。由此可见，用生活污泥制备陶粒在理论和实践技术上是完全可行的。
2.2经济效益
以生活污泥陶粒代替天然砂石集料制成的超轻陶粒混凝土小型空心砌块和隔墙板是性能优良的新型墙体材料，在建筑行业中有广泛的应用。根据测算，生活污泥陶粒混凝土应用于高层建筑，可以减轻建筑物自重30%，减轻劳动强度20%，降低造价10%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆云南省设计院曾对21m跨度的小型网架作过结构费用对比分析，当采用陶粒轻混凝土屋面板时网架自重比普通钢筋混凝土材料减轻了1.78kg/m3，按网架造价5000元/t计算可减少网架结构费用8.9元/m3。工程应用结果表明，轻集料陶粒应用于屋面其技术经济指标较佳［5］。
2.3环境效益
以污水厂的生活污泥制成轻质陶粒，实现了变害为利、变废为宝，将大大减轻日益严峻的污泥处理问题。在污泥用作烧制陶粒的处理过程中，大量病原菌被高温杀死，且重金属固结在陶粒中，消除了一般污泥农用过程中，重金属从农产品进入食物链，最终进入人体，并在人体内富集的问题，避免了二次污染的产生，真正体现了固体废物处理的无害化、减量化、资源化原则，环境效益显著。
3.生活污泥陶粒的应用领域
3.1建筑材料
生活污泥陶粒和普通页岩陶粒一样，可以作为一种建筑用轻骨料，以其轻质、保温、环保等特性受到了人们的极大重视。随着国家对建筑节能要求进一步提高，陶粒及陶粒制品（如：陶粒加气砌块，陶粒墙板，陶粒混凝土等），因其具有良好保温隔热、比强度大、抗渗强、抗开裂好、隔音吸声优等性能，在节能建筑中已被大力推广使用［5］。生活污泥陶粒还可应用于管道保温、炉体保温隔热、保冷隔热和隔音吸声等其他建筑材料。
3.2绿化材料
由于生活污泥陶粒具有多孔、质轻、表面强度高的特殊构造，可用作农业和园林中的无土基床材料及滤水材料。在园林绿化、室内绿化中的使用，即满足了植物含水的需要，同时也满足了透气的要求，尤其是其无粉尘、质轻的特点已经越来越多地应用到室内观赏植物的养殖中了。
3.3工业过滤材料
生活污泥陶粒的活性物质还被大量用于工业中。生物的陶粒滤料可作为工业废水高负荷生物滤料池的生物挂膜载体，自来水的微污染水源，预处理的生物滤池，含油废水的粗粒化材料，离子交换树脂垫层，微生物干燥贮存；适用于饮用水的深度处理，它具有吸附水体中的有害元素、细菌，矿化水质，是活性生物降解有害物质效果最好的滤料和生物滤池中最好的生物膜载体。
4 结束语
当前我国陶粒主要以粘土陶粒为主，而粘土原料的来源绝大部分取自于耕地，不符合可持续发展战略。随着人民生活水平的提高和对环境保护要求更严，各种废水处理厂和处理量会越来越多，产生的污泥量也会越来越多。而污泥处置特别是无害化资源化处置是行业一大难点。所以说大力发展陶粒及陶粒制品和污泥处置产业是有广阔空间，产业具有节能环保低碳特性，符合国家循环经济产业政策。是一个具有可持续发展节能环保低碳产业。
参考文献：
［1］赵丽君，张大群，陈宝柱.污泥处理与处置技术的发展［J］.中国给水排水，2015，17(6):23-26.
［2］何晶晶，顾国维，李笃中.城市污泥处理与利用［M］.B北京：北京科学出版社，2013，12-17.
［3］王兴瑞，金宜英，杜欣，等.城市污水厂污泥烧制陶粒的可行性研究［J］.中国给水排水，2016，23(7):11-15.
［4］朱斌，王海亮，陆在宏.给水厂脱水污泥烧制陶粒试验［J］.给水排水，2017，31(2):35-36.
［5］贺君，王启山，任爱玲.污泥厂污泥烧制轻质陶粒研究现状及应用前景［J］.城市环境与城市生态，2014，(06):66-79.
［6］黄得志，污水处理厂脱水污泥烧制轻陶粒添加剂的研究［J］.环境科学学报，2013，20(9):129-132.
基金项目：金华市金东区创新券项目“基于生活污泥陶粒及其加气砌块的生产技术优化研究”（KYH20300302），浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划项目“一种新型环保节能加气砌块的研制”（2019R471006）。
作者简介：王建军（1980-），男，江苏溧阳，金华职业技术学院建筑工程学院讲师，硕士，研究方向为建筑材料。
论文作者:王建军1,,徐俊2, 姚永鹤1,,胡慧红2,,
论文发表刊物:《城镇建设》2019年19期
论文发表时间:2019/12/2
标签：陶粒论文; 污泥论文; 粘土论文; 轻质论文; 污水论文; 骨料论文; 环境论文; 《城镇建设》2019年19期论文;