河道清淤的“最后一公里”——利用河道底泥制備陶粒輕骨料
河道清淤的“最后一公里”——利用河道底泥制備陶粒輕骨料
“水十條”、河長(cháng)制的推出，把中國的水治理推向了一個(gè)新的發(fā)展階段。作為水治理的副產(chǎn)物——河道底泥，由于含水率高、成分復雜、有潛在環(huán)境風(fēng)險且缺乏足夠的土地或者空間貯存等問(wèn)題，其處理處置也逐步引起了越來(lái)越多的關(guān)注。
蘇州城投公司科創(chuàng )部在山東恒遠利廢技術(shù)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng) “山東恒遠利廢”）在固廢資源化利用領(lǐng)域多年潛心研究得出的成果的基礎上，又考察了具體運行項目，把蘇州河道底泥進(jìn)行化驗和小試。蘇州河道疏浚底泥的主要化學(xué)成分為SiO?、Al?O?和 Fe?O?等，同時(shí)含有一定量的堿金屬氧化物和有機物，是制備陶粒輕骨料的良好原料。山東恒遠利廢先后以山東沂河底泥、江蘇太湖淤泥、蘇州新區河道、山東小清河底泥、云南滇池底泥等為原材料開(kāi)展了多項試驗工作，證明利用瀑落式回轉窯制備高性能輕骨料技術(shù)規?；幹?、資源化利用河道底泥具有可行性。
陶粒輕骨料是經(jīng)高溫燒制而成的表面堅硬、內部呈蜂窩狀結構的材料，具有密度低、強度高、孔隙率高、軟化系數高、抗凍性好、抗堿集料反應等優(yōu)異性能，可以等體積替代天然砂石用于結構混凝土領(lǐng)域，還可以廣泛應用于裝配式建筑、（超）高層建筑、海綿城市、大跨度道橋工程、污水處理、地暖回填、污染土壤修復等多個(gè)應用領(lǐng)域。
一、利用瀑落式回轉窯技術(shù)制備河道底泥陶粒輕骨料項目分析
山東恒遠利廢的利用瀑落式回轉窯制備高性能輕骨料技術(shù)工藝及核心設備等目前共獲得五項發(fā)明專(zhuān)利，融合了西歐的三葉回轉窯技術(shù)、中科院過(guò)程所的 “低溫度、寬溫域燒成” 技術(shù)以及山東恒遠利廢多年在固廢資源化利用項目中的總承包經(jīng)驗。
利用該技術(shù)生產(chǎn)河道底泥陶粒輕骨料，主要工藝流程見(jiàn)圖1。在河道底泥處理處置方面具有如下核心優(yōu)勢：
1. 河道底泥處理處置徹底 “無(wú)害化”
核心焙燒設備——瀑落式回轉窯在 1200℃以上運行，可以有效殺死底泥中的病原菌、寄生蟲(chóng)等，并且可以將底泥中的重金屬固化在陶粒中，使其無(wú)法析出 ; 生產(chǎn)用水可以實(shí)現內部循環(huán)，無(wú)廢水外排；生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢渣可以重新返回至配料工段作為生產(chǎn)線(xiàn)原料使用。
2. 河道底泥處理處置 “資源化”
利用該技術(shù)可以通過(guò)不同的原材料配伍、工藝參數和設備的調節，實(shí)現產(chǎn)品的多樣化，不僅 可以生產(chǎn)容重低于500kg/m3的超輕陶粒，而且可以生產(chǎn)筒壓強度普遍≥10MPa的高強和超高強陶粒，滿(mǎn)足客戶(hù)差異化的市場(chǎng)需要。
其中，利用該技術(shù)生產(chǎn)的高強度（筒壓強度≥10MPa）、高勻質(zhì)性的陶?？梢缘润w積替代天然砂石，廣泛應用在高層建筑、裝配式建筑、海綿城市建設中；其他輕質(zhì)陶?？梢酝ㄟ^(guò)自由設計用作高附加值功能性材料，如污水處理濾料、土壤修復材料等。
圖 2、圖 3 分別為山東恒遠利廢利用江蘇和山東某地河道底泥制備的陶粒輕骨料樣品，后附主要性能指標測試結果。
3. 節能降耗，提升項目利潤
該技術(shù)通過(guò)工藝和設備的系統整合，包含采用陶粒單位能耗不足傳統回轉窯 1/2 的瀑落式回轉窯、90s 物料均化程度大于 99.8% 的高效立式紊流攪拌機以及獨有的生產(chǎn)線(xiàn)（回轉窯、冷卻機）余熱回用設施等，可以大幅降低生產(chǎn)能耗和電耗指標，減少生產(chǎn)過(guò)程的碳排放，綜合單位陶粒成本較傳統工藝和技術(shù)降低 1/3 以上。
4. 環(huán)境友好
該技術(shù)可實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程全密封，避免揚塵、臭氣的擴散，且可以將生產(chǎn)線(xiàn)煙氣、臭氣等收集后集中處理 ; 通過(guò) “低溫烘干、高溫焙燒” 的工藝設計可以杜絕二噁英的產(chǎn)生；系統環(huán)保設施可以滿(mǎn)足超低排放的標準要求。
5. 自動(dòng)化程度高
生產(chǎn)線(xiàn)采用西門(mén)子 1200/1500PLC 自動(dòng)控制系統，可實(shí)現生產(chǎn)線(xiàn)監控報警、遠程診斷維護、數據存檔管理等操作，單條生產(chǎn)線(xiàn)僅需配備操作人員 3 人。
6. 占地小、投資省
以年產(chǎn) 10 萬(wàn) m3 高性能輕骨料生產(chǎn)線(xiàn)為例，生產(chǎn)線(xiàn)核心焙燒設備——瀑落式回轉窯，長(cháng)度僅 15 米，相較于同等產(chǎn)能的傳統回轉窯，不僅易于靈活布置，且大大節省占地面積；總生產(chǎn)線(xiàn)占地 1300 m2 左右即可，可以很大程度上節省客戶(hù)方的土建投資。
另針對河道底泥處理處置中底泥沿河臨時(shí)存儲、處理規模較小的項目，山東恒遠利廢推出了一套集裝箱可移動(dòng)式生產(chǎn)裝備，可以滿(mǎn)足原料布局分散、產(chǎn)能規模較小以及場(chǎng)地面積受限較大的項目需要。
二、河道底泥輕骨料主要市場(chǎng)應用范圍
河道底泥輕骨料可用于裝配式建筑構件、輕骨料混凝土、海綿城市建設、污水濾料、生態(tài)濕地建設等，具有較高附加值，應用前景廣闊（見(jiàn)圖 5）。
商品混凝土中可以使用輕骨料等替代天然砂石骨料配制成混凝土，可有效減輕建筑物自重，且具有保溫性能好、抗滲透性、耐火性強的優(yōu)勢；同時(shí)也在裝配式建筑結構件、高層建筑保溫砌塊、大跨度混凝土構件、地基回填澆筑等均可廣泛使用。
1. 海綿城市滲水儲水。輕骨料內部具有較多的孔隙，吸附性強，是建設海綿城市理想的海綿體材料?？捎迷诮ㄖG色屋頂無(wú)土栽培、透水路面鋪設等。輕骨料能吸收并鎖住大量雨水，消除城市內澇，天氣炎熱時(shí)水分蒸發(fā)，減輕城市熱島效應。
2. 用作污水治理濾料。輕骨料濾料質(zhì)輕、孔隙率高、比表面
積大，有足夠的機械強度、吸附力強，化學(xué)性能穩定，且價(jià)格比活性炭便宜，適宜于脫色等處理，也可用作工業(yè)濾料。
3. 濕地浮床綠植栽培。超輕通孔的輕骨料由于孔隙分布均勻，
滲透能力強、吸水性強，可用于微生物、綠色植物的栽培。將其用于浮床生態(tài)系統、濕地生態(tài)系統等，有利于植物根系生長(cháng)，可凈化各種水系，是處理富營(yíng)養化水體的理想方式。
三、小結
河道底泥的處理處置勢在必行，利用山東恒遠利廢的瀑落式回轉窯制備高性能輕骨料技術(shù)，可以無(wú)害化、資源化利用河道底泥，解決河道底泥處理處置中的環(huán)境保護問(wèn)題，一方面，生產(chǎn)的產(chǎn)品可以替代天然砂石，實(shí)現優(yōu)質(zhì)戰略砂石資源的儲備，解決其可持續發(fā)展的問(wèn)題，另一方面，可以為下游行業(yè)提供結構和功能于一體的綠色輕骨料材料，解決其原材料供給問(wèn)題，是河道底泥處理處置中的優(yōu)質(zhì)技術(shù)。
蘇州水利局和相關(guān)部門(mén)都對山東恒遠利廢進(jìn)行了考察，覺(jué)得其投資可靠性強，具備可循環(huán)利用特征。山東恒遠涉及礦業(yè)、煤炭、冶金、建材、市政、造紙、醫廢等二十多個(gè)領(lǐng)域的固廢處置及綜合利用，憑借扎實(shí)的技術(shù)功底、豐富的固廢整體解決方案項目建設和管理經(jīng)驗，解決了河道底泥處理最后一公里問(wèn)題。
蘇州城投公司科創(chuàng )部在山東恒遠利廢技術(shù)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng) “山東恒遠利廢”）在固廢資源化利用領(lǐng)域多年潛心研究得出的成果的基礎上，又考察了具體運行項目，把蘇州河道底泥進(jìn)行化驗和小試。蘇州河道疏浚底泥的主要化學(xué)成分為SiO?、Al?O?和 Fe?O?等，同時(shí)含有一定量的堿金屬氧化物和有機物，是制備陶粒輕骨料的良好原料。山東恒遠利廢先后以山東沂河底泥、江蘇太湖淤泥、蘇州新區河道、山東小清河底泥、云南滇池底泥等為原材料開(kāi)展了多項試驗工作，證明利用瀑落式回轉窯制備高性能輕骨料技術(shù)規?；幹?、資源化利用河道底泥具有可行性。
陶粒輕骨料是經(jīng)高溫燒制而成的表面堅硬、內部呈蜂窩狀結構的材料，具有密度低、強度高、孔隙率高、軟化系數高、抗凍性好、抗堿集料反應等優(yōu)異性能，可以等體積替代天然砂石用于結構混凝土領(lǐng)域，還可以廣泛應用于裝配式建筑、（超）高層建筑、海綿城市、大跨度道橋工程、污水處理、地暖回填、污染土壤修復等多個(gè)應用領(lǐng)域。
一、利用瀑落式回轉窯技術(shù)制備河道底泥陶粒輕骨料項目分析
山東恒遠利廢的利用瀑落式回轉窯制備高性能輕骨料技術(shù)工藝及核心設備等目前共獲得五項發(fā)明專(zhuān)利，融合了西歐的三葉回轉窯技術(shù)、中科院過(guò)程所的 “低溫度、寬溫域燒成” 技術(shù)以及山東恒遠利廢多年在固廢資源化利用項目中的總承包經(jīng)驗。
利用該技術(shù)生產(chǎn)河道底泥陶粒輕骨料，主要工藝流程見(jiàn)圖1。在河道底泥處理處置方面具有如下核心優(yōu)勢：
1. 河道底泥處理處置徹底 “無(wú)害化”
核心焙燒設備——瀑落式回轉窯在 1200℃以上運行，可以有效殺死底泥中的病原菌、寄生蟲(chóng)等，并且可以將底泥中的重金屬固化在陶粒中，使其無(wú)法析出 ; 生產(chǎn)用水可以實(shí)現內部循環(huán)，無(wú)廢水外排；生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢渣可以重新返回至配料工段作為生產(chǎn)線(xiàn)原料使用。
2. 河道底泥處理處置 “資源化”
利用該技術(shù)可以通過(guò)不同的原材料配伍、工藝參數和設備的調節，實(shí)現產(chǎn)品的多樣化，不僅 可以生產(chǎn)容重低于500kg/m3的超輕陶粒，而且可以生產(chǎn)筒壓強度普遍≥10MPa的高強和超高強陶粒，滿(mǎn)足客戶(hù)差異化的市場(chǎng)需要。
其中，利用該技術(shù)生產(chǎn)的高強度（筒壓強度≥10MPa）、高勻質(zhì)性的陶?？梢缘润w積替代天然砂石，廣泛應用在高層建筑、裝配式建筑、海綿城市建設中；其他輕質(zhì)陶?？梢酝ㄟ^(guò)自由設計用作高附加值功能性材料，如污水處理濾料、土壤修復材料等。
圖 2、圖 3 分別為山東恒遠利廢利用江蘇和山東某地河道底泥制備的陶粒輕骨料樣品，后附主要性能指標測試結果。
3. 節能降耗，提升項目利潤
該技術(shù)通過(guò)工藝和設備的系統整合，包含采用陶粒單位能耗不足傳統回轉窯 1/2 的瀑落式回轉窯、90s 物料均化程度大于 99.8% 的高效立式紊流攪拌機以及獨有的生產(chǎn)線(xiàn)（回轉窯、冷卻機）余熱回用設施等，可以大幅降低生產(chǎn)能耗和電耗指標，減少生產(chǎn)過(guò)程的碳排放，綜合單位陶粒成本較傳統工藝和技術(shù)降低 1/3 以上。
4. 環(huán)境友好
該技術(shù)可實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程全密封，避免揚塵、臭氣的擴散，且可以將生產(chǎn)線(xiàn)煙氣、臭氣等收集后集中處理 ; 通過(guò) “低溫烘干、高溫焙燒” 的工藝設計可以杜絕二噁英的產(chǎn)生；系統環(huán)保設施可以滿(mǎn)足超低排放的標準要求。
5. 自動(dòng)化程度高
生產(chǎn)線(xiàn)采用西門(mén)子 1200/1500PLC 自動(dòng)控制系統，可實(shí)現生產(chǎn)線(xiàn)監控報警、遠程診斷維護、數據存檔管理等操作，單條生產(chǎn)線(xiàn)僅需配備操作人員 3 人。
6. 占地小、投資省
以年產(chǎn) 10 萬(wàn) m3 高性能輕骨料生產(chǎn)線(xiàn)為例，生產(chǎn)線(xiàn)核心焙燒設備——瀑落式回轉窯，長(cháng)度僅 15 米，相較于同等產(chǎn)能的傳統回轉窯，不僅易于靈活布置，且大大節省占地面積；總生產(chǎn)線(xiàn)占地 1300 m2 左右即可，可以很大程度上節省客戶(hù)方的土建投資。
另針對河道底泥處理處置中底泥沿河臨時(shí)存儲、處理規模較小的項目，山東恒遠利廢推出了一套集裝箱可移動(dòng)式生產(chǎn)裝備，可以滿(mǎn)足原料布局分散、產(chǎn)能規模較小以及場(chǎng)地面積受限較大的項目需要。
二、河道底泥輕骨料主要市場(chǎng)應用范圍
河道底泥輕骨料可用于裝配式建筑構件、輕骨料混凝土、海綿城市建設、污水濾料、生態(tài)濕地建設等，具有較高附加值，應用前景廣闊（見(jiàn)圖 5）。
商品混凝土中可以使用輕骨料等替代天然砂石骨料配制成混凝土，可有效減輕建筑物自重，且具有保溫性能好、抗滲透性、耐火性強的優(yōu)勢；同時(shí)也在裝配式建筑結構件、高層建筑保溫砌塊、大跨度混凝土構件、地基回填澆筑等均可廣泛使用。
1. 海綿城市滲水儲水。輕骨料內部具有較多的孔隙，吸附性強，是建設海綿城市理想的海綿體材料?？捎迷诮ㄖG色屋頂無(wú)土栽培、透水路面鋪設等。輕骨料能吸收并鎖住大量雨水，消除城市內澇，天氣炎熱時(shí)水分蒸發(fā)，減輕城市熱島效應。
2. 用作污水治理濾料。輕骨料濾料質(zhì)輕、孔隙率高、比表面
積大，有足夠的機械強度、吸附力強，化學(xué)性能穩定，且價(jià)格比活性炭便宜，適宜于脫色等處理，也可用作工業(yè)濾料。
3. 濕地浮床綠植栽培。超輕通孔的輕骨料由于孔隙分布均勻，
滲透能力強、吸水性強，可用于微生物、綠色植物的栽培。將其用于浮床生態(tài)系統、濕地生態(tài)系統等，有利于植物根系生長(cháng)，可凈化各種水系，是處理富營(yíng)養化水體的理想方式。
三、小結
河道底泥的處理處置勢在必行，利用山東恒遠利廢的瀑落式回轉窯制備高性能輕骨料技術(shù)，可以無(wú)害化、資源化利用河道底泥，解決河道底泥處理處置中的環(huán)境保護問(wèn)題，一方面，生產(chǎn)的產(chǎn)品可以替代天然砂石，實(shí)現優(yōu)質(zhì)戰略砂石資源的儲備，解決其可持續發(fā)展的問(wèn)題，另一方面，可以為下游行業(yè)提供結構和功能于一體的綠色輕骨料材料，解決其原材料供給問(wèn)題，是河道底泥處理處置中的優(yōu)質(zhì)技術(shù)。
蘇州水利局和相關(guān)部門(mén)都對山東恒遠利廢進(jìn)行了考察，覺(jué)得其投資可靠性強，具備可循環(huán)利用特征。山東恒遠涉及礦業(yè)、煤炭、冶金、建材、市政、造紙、醫廢等二十多個(gè)領(lǐng)域的固廢處置及綜合利用，憑借扎實(shí)的技術(shù)功底、豐富的固廢整體解決方案項目建設和管理經(jīng)驗，解決了河道底泥處理最后一公里問(wèn)題。