砖瓦厂处置污泥悄然成为热门
去年三部委联合发文，引导烧结砖瓦行业加快转型发展（工业和信息化部、环境保护部、国家安全监管总局近日联合印发《关于加快烧结砖瓦行业转型发展的若干意见》），明确提出：鼓励利用工业固废、污泥、农林废弃物等替代一次原燃料，进一步扩大资源综合利用范围，提高原燃料中固废掺配比例，减少对天然资源的消耗。加大力度探索利用大型烧结砖隧道窑安全处置城市污泥，提高综合处置能力和利用效率。最近两年，一些有眼光的砖瓦企业老板纷纷瞄准污泥——只要承接了污泥处理，就能拿到可观的处理费补贴，也从此摆脱了停产限产的担忧，并且为当地政府解决了最头痛的难题。你看，污泥原来是脏臭的污染物，现在却成了抢手的香饽饽。
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一堆堆废弃的污泥竟可以变废为宝制成空心砖，一个个机器人自动码砖节省大量人力，这是记者日前走进肥东县白龙镇一家砖窑厂看到的一幕。 该厂老板名叫孙世文，作为白龙镇本地人，他从事这一行已超过20个年头。20多年来，他经历了砖窑技术的几次革新，同时，砖窑厂也解决了部分周边百姓的就业问题。 从轮窑到隧道窑 走进白龙镇这家砖窑厂，便能看到工人们正在紧张地将一块块制好的空心砖装车。 据了解，该厂目前采用国内先进的隧道窑烧结空心砖技术，以废弃的煤矸石为生产原料。据介绍，该窑厂的老板叫孙世文，是地地道道的白龙人。说起办这个窑厂，其实，早在1996年，孙世文就开始办厂了，20多年来，从轮窑到隧道窑，老孙经历了几次技术变革。“以前烧窑要大量的工人，现在改成这种技术方式，工人节约了许多，而且节能减排产量大”，孙世文介绍说。 记者留意发现，在厂子里，孙世文身着工作服跑前跑后，如果不是有人介绍，还真不知道他是厂长呢。 污泥也能变成“宝” 在厂区内，只见堆放了成堆的煤矸石。同时，在一间仓库内，记者看到了一堆来自污水处理厂的污泥。这是用来干嘛的？原来，这看似毫无用处的污泥在这里可变成了“宝贝”……厂里采用一些技术上的处理，把污染和煤矸石混成一起制成了空心砖。 记者在厂区内转了一圈，发现工人数量并不多，也就十多个人。原来，经过砖窑技术上的革新，大大节省了人力，目前厂区内的工人仅三十余人。在车间里，两台机器人引起了记者的注意，经介绍，这是专门可以自动码砖的机器人。以往，可能要十几个、甚至几十个工人才能做完的活，现在完全被机器人“自动化”了。 工人月薪动辄过万 临近中午时分，有的工人们陆续结束手头的活，开始离开。人群中，记者发现了一对夫妻牵着一个小男孩，原来，这对夫妻来自四川彝族，在厂子里上班已经有好几年了。在工人们中间，夫妻俩的体力活较多，所以每个月收入也较高，一般每人都能超过一万块钱一个月。 在采访中记者了解到，厂子里的工人夫妻很多，本地的劳动力也约占到一半左右。工人们的工资一般都在5000块钱一个月以上，有不少都会过万。今年52岁许良友是白龙镇人，在这里上班已超过20年，老许主要负责开车送货，每次出去，妻子也会跟他一起，帮忙下下砖什么的。 记者留察发现，厂里的办公室虽然不多，可分得很细，设有员工活动室，还有独立的党支部。据了解，每次逢年过节，老孙总会给工人们发放补助，到过年的时候，还要大摆宴席请工人们吃饭。
□本刊记者 赵杰 |
点评：该砖瓦厂接收消纳污泥的方式，是少量掺加到原材料里面，比例10%以内，所以承接污泥量比较小。如果掺加比例大一点，就会影响产品质量。另外，湿污泥有机质很高，容易腐败发臭，直接掺入煤矸石等原料内，仍然具备发酵条件，挤出的砖坯臭味较大。所以，这个项目并不能真正实现长期大量妥善处置污泥的目的。
目前，我国城市污泥的处理处置方式主要有填埋、堆肥和焚烧。填埋占地面积大，污泥脱水成本高，易污染地下水；堆肥农用产生的恶臭扰民，污泥中的重金属和持久性有机污染物会严重污染耕地土壤和农作物；污泥焚烧需要的能耗太高，燃烧过程会产生大量的气态污染物，造成二次污染。因此，寻求更经济可行、科学合理的污泥处理处置方法具有相当的实际价值。利用污泥制砖，具有三大优势：一是烧制过程中，污泥内的有机物质也会燃烧，产生热量，可以节约燃煤；二是基本杜绝二噁英等有害气体的产生，污泥中的重金属经过高温焙烧，形成稳定的固溶体，不会再次污染环境；三是，污泥掺入砖坯后没有炉渣问题，节省了后续处理费用。
研究表明，污泥灰中的SiO2含量远低于粘土中的含量，污泥灰中Fe2O3与P2O5的含量比粘土中高10%左右，重金属含量比粘土中要明显的多，其他的含量基本接近，因而生活污泥燃烧后的产物与粘土的组成基本接近，用粘土制砖时加一定量的干生活污泥一般是可行的。因干生活污泥中含有大量的有机物，有一定的燃烧热值，其燃烧热值在10000J/g左右，用于制砖，可节约能源。
污水处理厂通常采用三种污泥稳定方法处理污泥，这三种方法分别为：消化法、石灰稳定法和热处理法。消化法利用厌氧或好氧微生物将污泥中有机物分解为气体和稳定残余物，在消化过程中致病细菌得到灭活处理。石灰稳定法采用投加石灰的办法，提高污泥pH值至12或更高水平，使污泥中微生物失去活性，防止污泥腐化变质释放恶臭气体及产生其他有害物质。热处理法也可以使污泥达到稳定化处理目的。污泥热处理包括常压下30℃~75℃和75℃~190℃两个阶段，热处理能使污泥固化，破坏胶体结构从而减少污泥中的结合水。在不投加化学药剂的前提下，污泥通过热处理可以杀灭其中的细菌和病毒并达到除臭目的，处理后污泥经过真空过滤可以使含固量提高到35%~40%。
4.1污泥制砖的生产工艺
4.2 污泥制备砖物理力学性能测定
污泥粘土砖的物理力学性能是污泥制砖成败的关键指标，本文参照国家标准《烧结普通砖》中的要求，进行了抗压强度、密度、质量减少分数等指标的检测。
（1）抗压强度测试
采用 CM75105 微机控制电子万能试验机对砖体的抗压强度进行检测。首先测量砖块的尺寸，再将砖块放在加压板中央，垂直于受压面加载，加载速率 200N/s，直至试件破坏为止，记录极限负压载荷 Fmax（KN）。抗压强度按下式计算：
fcu=Fmax/A×10-3，（1）
式中：fcu为抗压强度（Mpa），Fmax为极限负压载荷（KN），A 为受压面积（m2）。
（2）烧成质量减少分数计算
国家规定砖的烧成质量减少百分数不应超过 15%，其计算公式如下：
Mre=（Mf-Mb）/Mf×100% ，（2）
式中：Mre为砖试件烧成质量减少分数，Mf为试件干燥 24h 后的质量（g），Mb为试件焙烧后的质量（g）。
（3）烧成密度计算
砖的密度对建筑施工有一定的影响，密度小的砖有利于建筑施工。污泥粘土砖的烧成密度按下式计算：
ρ＝m/（l×b×h），（3）
式中：ρ为砖试件的密度（g/cm3），为砖试件的质量（g），l、b、h 分别为砖试件的长、宽、高（cm）。
5 污泥砖收缩问题
5.1干燥收缩
置于未饱和空气中的污泥砖因水分散失而引起的体积缩小变形，称干燥收缩。解释干燥收缩机理主要有毛细管张力学说和表面吸附学说。毛细管张力学说认为收缩与干燥过程中毛细管水的弯液面有关。由于毛细管内部的水分吸收或蒸发，弯液面的曲率发生变化，从而导致表面张力增大或减小，这种表面张力对毛细管管壁产生的压力也随之增大或减小，从而导致砖发生体积膨胀或收缩。表面吸附学说认为吸附水一旦从水泥凝胶上脱离，表面张力就要增加，胶粒被压缩。由于这种表面张力变化而引起固体颗粒体积变化，当颗粒大时就等于零，但对比表面积约为1000m2/g的极微小颗粒，其体积变化就不能忽视。
还有的学说认为，相对湿度一降低，胶粒间的吸附水和胶粒中的层间水一部分被蒸发，而且受胶粒相互之间引力的影响，缩短了颗粒之间的距离，产生新的化学结合。因为这种结合，即使凝胶再吸水也不会破坏，所以由于这个机理所产生的收缩，一部分是不可恢复的。
5.2自生收缩
自生收缩是指硬化阶段(终凝以后)，在恒温与外界无水分交换条件下宏观体积的减小。这种收缩是由化学作用引起的，是一种固有收缩。
5.3污泥掺量对砖收缩的影响
污泥砖的烧结包括：压制、干燥、焙烧３个阶段，在这３个阶段中，污泥的含水率、体积收缩比率、质量损失率均随着污泥的掺入率的增加而增加，这表明了污泥的掺入率的不同能够明显的改变砖块的性质。在含水率性质中，污泥的掺入量决定了砖坯含水率的多少。污泥混掺越多的砖坯，含水率越大，因此在烧结的过程中体积收缩率也就越大。随着砖坯中掺入的污泥量增加，其中有机物的量也逐渐增加，在烧结过程中，质量损失也越来越大。在强度测试中，随着污泥掺入率的增加，活性污泥本身的黏结度差，塑性较低，砖块的抗压性能也降低。因此污泥掺入率能够决定污泥砖块的性能。
随着污水污泥的掺入和掺量的增加，砖坯的干燥收缩率也增加。由于污水污泥有很高含水率，在有机质含量较高的情况下，大量的水分保存于固体颗粒之间，呈疏松絮凝状态，其密度比页岩要小得多，在干燥的过程中，污水污泥固体颗粒间的水分蒸发后，固体颗粒急剧靠拢，宏观上表现出很大的收缩，其干态体积只是原体积的1/5到1/4。污水污泥与页岩混合后，由于污水污泥的干燥收缩远大于页岩，干燥过程污水污泥收缩后会在页岩颗粒间留下较多的孔隙，页岩颗粒可以占据原来污泥颗粒的位置，从而固体颗粒间间距变小，宏观上表现为较大的干燥收缩。另外，随着污水污泥掺入量的增加，带入的水分也越多，干燥后这部分水分的挥发同样会留下较多的孔隙，这都使得干燥后砖坯的收缩率增加。过高的干燥收缩率容易引起干燥过程中砖坯的变形和产生较多的裂纹，不利于烧结砖的性能，因此，应适当控制污水污泥的掺入量。
（本文由于字数限制，后文略）
污泥制砖技术交流热线：151 6693 8816