污泥建材利用是将预处理后的污泥作为建筑材料利用的原材料的一种资源化利用方式,主要包括利用污泥及其焚烧产物制砖、水泥、陶粒、玻璃等。目前污泥的建材利用大致可以归结为以下方法:制轻质陶粒,制熔基材料和熔融微晶玻璃,生产水泥等。此外,将污泥焚烧灰压缩成型,再在 1050℃高温下烧结,制备地砖等建筑材料的方法也已开发成功。污泥熔融制得的熔融材料可以作路基,路面,混凝土骨料及地下管道的衬垫材料;微晶玻璃类似人造大理石,外观,强度,耐热性均比熔融材料优良,产品附加值高,可以作为建筑内外装饰材料应用;利用有害的城市垃圾焚烧灰和污泥制成有用的建筑材料—生态水泥,不仅有效地利用了再生资源,而且对环境保护来说无疑是一大贡献。
(1)污泥制沥青沥青混合物的黏度、耐久性和稳定性的提高需要向其中添加细集料。目前,石灰石粉末一般多用作细集料,日本1997年开始探讨用污泥灰作为细集料的可行性,经实验分析,加入了污泥灰的沥青混合物,其各方面性能与传统的材料制成的混合物相同。 (2)污泥制砖污泥除可直接用于干化污泥制砖外,也可用于污泥焚烧灰制砖。用干化污泥直接制砖时,应对污泥的成分进行适当调整,使其成分与制砖粘土的化学成分相当。当污泥与粘土按质量比1:10配料时,污泥砖可达到普通红砖的强度。利用污泥焚烧灰渣制砖时,灰渣的化学成分与制砖粘土的较接近,因此可以通过两种途径实现烧结砖制造,一种是与粘土等掺和料混合烧砖,一种是不加掺合料单独烧砖。
(3)污泥制陶粒目前,污泥制陶粒的工艺主要有两种,一种是直接以脱水污泥为原料制陶粒,另一种是利用生污泥或厌氧发酵污泥的焚烧灰制陶粒后烧结。陶粒是由泥质岩石(板岩、页岩等)、粘土、工业废料(煤矸石、粉煤灰)等为主要原料,加工熔烧而成的粒状陶质物。由于陶粒具有内部多孔结构,因此强度高、密度小,且防火、防冻、耐酸蚀和抗震等,使其在建筑业、农业和环保业的应用有着较大的经济效益和环保效益。
(4)污泥制生态水泥指利用城市污水处理厂产生的脱水污泥为原料制造水泥的技术。由于这类水泥的原材料约60%为废料,且水泥烧成温度为1000~1200℃,降低了燃料用量和二氧化碳的排放量,因而该水泥又被称为“环保水泥”。污泥生产水泥既是污泥资源化的重要途径,也是行之有效的方法。
(5)污泥制混凝土污泥焚烧灰也可以作为混凝土的细填料,代替部分水泥和细砂。研究表明污泥灰可替代高达30%混凝土的细填料,具有较高的商业价值。作为混凝土填料用的污泥焚烧灰,应进行筛分和粉磨预处理,以达到一定的粒径配比,同时也要对焚烧灰的有机质残留量进行必要的控制,以保证混凝土结构的质量。
(6)污泥制吸附剂指利用污泥中含碳的有机物对污泥进行热解制成含炭吸附剂。在污泥的热解炭化和获得材料的应用方面,已经获得了几项专利,如美国的关于污泥热解碳化制备含碳吸附剂的专利等。污泥制备吸附剂的研究重点是:制备的中间过程、方法的改进及化学活化剂的选择。化学活化剂主要有ZnCl2、H2SO4、H3PO4、KOH等。不同的污泥所制取的吸附剂有不同的用途,影响吸附剂性质的主要因素有活化剂种类、热解温度、浓度、活化温度、热解时间等。