技术原理

随着城市人口的持续增长，城市生活污水排放量不断提高，而作为污水处理的必然伴生物，城市污泥的产量亦随之日趋増加。以2010年为例，国内城镇生活污水排放量379.8亿吨，城市污水处理率提高到75％以上，过去10年内，我国在665个城市修建了1500个市政污水处理厂，每年这些污水处理厂产生的污泥量多达800万吨以上。目前，深圳市运营的污水处理厂有31个，污水处理规模达479.5万吨/日，污泥日均产量3100吨，而实际污泥处置能力仅1530吨/日，缺口达1570吨/日。如此大数量的城市污泥如果不经妥善处理，将会对环境和生态系统造成非常大的危害。污泥焚煷成为目前污泥減量化、无害化、稳定化和资源化的最有效技术之ー。随着污泥焚烧技术的推广，焚烧所产生的底渣不断累积产生了各种各样的环境问题，逐渐受到关注。而焚烧底渣中因含有AI、Si、Fe、Ca等成分，在陶瓷原材料的应用方面具有潜在的价值。

图中的微晶玻璃产品微观结构表明，重金属铜主要以尖晶石晶体相存镶嵌在陶瓷基体中，对重金属铜起到了理想的稳定化效果。

通过X射线衍射精修定量技术，可得到包括各组分(晶体相和玻璃相)的质量组成，可进一步分析得到重金属在微晶玻璃基体中的迁移转化率及稳定化效率。

通过不同的原材料配比、陶瓷烧结温度等不同参数的调配，可得到系列具备不同性能的微晶玻璃产品。进一步对产品重金属稳定化效果分析发现，经过烧结之后的重金属浸出浓度显著降低。

但是，城市污泥中的Cu、Pb、Zn、Ni、Cr、Hg、Cd等重金属通常会经过污泥焚之后在底渣内达到富集，并发生迁移转化，对人类、动植物和其它生物体的健康造成潜在风险。因此，本研究以城市污泥焚烧底渣为原料制备微晶玻璃，充分利用污泥底渣的主要基体成分，并且将重金属稳定化于所制备的微晶玻璃产品中。

项目在调配原材料、烧结参数等前提下，以更低能耗的方式制备微晶玻璃产品，同时研究重金属在熔融条件下的迁移转化以及镶嵌机制，从而明确重金属在微晶玻璃产品中的稳定化机制，保证产品安全性的前提下将城市污泥底渣进行综合资源利用，在解决环境问题的同时创造经济效益，从而真正实现城市污泥減量化、无害化、稳定化和资源化，通过本项目的实施，也进一步推动固体废物可持续资源利用的发展。