污水污泥是城市污水处理过程中产生的一种固体废物,富含病原体、微生物等,环境危害性大,处理不当很容易引起二次污染。目前我国污水污泥的处理处置方式集中在填埋、土地利用及少量焚烧,缺乏行之有效的措施,因此开辟一条新的污泥资源化利用途径显的尤其重要。本文提出利用污水污泥烧结制取陶粒的技术路线,是一种比较新的污泥资源化方向,处理污泥的同时可达到一定的经济效益。首先分析污水污泥的化学成分并对污泥烧结过程进行热分析研究,得出污泥的无机组分与粘土类似,可以作为原料烧结制陶粒,但污泥烧失量大,需加入适宜辅料辅助烧结,本实验选取粉煤灰和粘土作为辅料,经热分析研究,辅料烧失量均小于10%。通过加压成型和常压成型两种造粒方式开展试验研究,分析了原料配比、烧结温度和烧结温度保持时间对污泥陶粒产品的抗压强度、吸水率和密度等性能指标的影响趋势,同时指出了污泥陶粒的烧结机理,结果表明,综合考虑产品性能与经济性,适宜的物料配比为干污泥50%、粉煤灰30%、粘土20%,适宜的烧结温度1150℃,烧结温度保持时间30min。此时,加压成型陶粒产品的抗压强度可达27MPa,吸水率可控制在12%左右,堆积密度可控制在900kg/m3以下,符合国家GB/T1743.1-1998规定的900kg/m~3级别的轻集料的各特性要求。常压成型陶粒产品抗压强度和密度满足500kg/m~3级别的轻骨料的要求,但吸水率高于标准。对烧结过程中重金属固化情况进行研究,通过检测污泥陶粒烧结前后的重金属含量,本工艺对Cu、Ni、Zn三种难挥发重金属固定率在60%-80%左右,对易挥发的Pb、Cd固定率在20%-30%,但由于污泥中Pb、Cd含量比较少,所以本工艺对重金属的固定效果比较理想。最后结合污泥干化工艺,设计了集污泥干燥及污泥烧结为一体的陶粒制造系统,该系统具有物质和能量内部循环的特征。本设计不仅最大限度地减少了污泥的排放和能量的消耗,而且能够制备出质地优良的陶粒,保证环境效益的同时获得了一定的经济效益。