TWI686363B

TWI686363B - 紡織污泥再製輕質粒料、其製作方法及其製造系統

Info

Publication number: TWI686363B
Application number: TW108112397A
Authority: TW
Inventors: 陳豪吉; 彭靖芳; 王順元
Original assignee: 陳豪吉
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2020-03-01
Also published as: TW202037578A

Abstract

本發明為有關一種紡織污泥再製輕質粒料、其製作方法及其製造系統，特別係指「紡織污泥再製輕質粒料之製作方法」，其係將紡織污泥、含矽鋁酸鹽添加劑等原料均勻化處理，且依適當之比例混合，並加入水分製粒成半乾基狀態之生料球，再經熱處理程序以迴轉窯燒成輕質粒料，由於本發明係利用迴轉窯系統設備以燒結固化之方式製作輕質粒料，藉由紡織污泥中有機質成分的燒失，除可提供熱能外，並於粒料內部形成孔隙，再透過含矽鋁酸鹽添加劑於高溫生成的玻璃質熔液，使成品具質輕、隔熱、防火等特性，可應用於營建工程之輕質粒料，以達廢棄物再利用目的。

Description

紡織污泥再製輕質粒料、其製作方法及其製造系統

本發明係有關於一種紡織污泥再製輕質粒料、其製作方法及其製造系統，本發明之「紡織污泥再製輕質粒料之製作方法」，旨在利用迴轉窯系統設備以燒結固化之方式製作輕質粒料，其可將紡織污泥予以有效再製輕質粒料之製，並可製得高經濟價值的輕質粒料，以提供營建材料、園藝與濾材等應用。

由紡織產業製程中經廢水處理系統所產生之沉澱物，皆統稱為紡織污泥(textile sludge)。依其製程位置及性質之不同，可區分為有機性污泥(以下稱紡織有機污泥)與無機性污泥(以下稱紡織無機污泥)等二類。因應各種紡織污泥之屬性及內含物的不同，各自有其處理之方式，而依國內之處理現況，紡織污泥為環保署規定之「公告應回收或再利用廢棄物(R-0906)」，然根據業者所需亦可歸列為「一般事業廢棄物(D-0901或D-0902或D-0999)」，皆可將紡織污泥予以資源化再利用。

從廢水處理系統所排出之紡織污泥，呈現鬆軟狀態之泥狀物且保有較高之含水率，故為求使其達減量化、穩定化、資源化等目的，通常利用脫水設備經過脫水處理後，紡織污泥之含水率約可降至50%~70%。

將紡織有機污泥作為鍋爐輔助用燃料，是目前處理紡織有機污泥常用之方法，因為此作法不複雜，且可大量去化及減容。然而，紡織有機污泥再利用前，因保有較高含水率及有機質，故仍存在異味問題、能源消耗，以及作為鍋爐輔助燃料後將產生灰渣等廢棄物的問題。另紡織無機污泥則多採掩埋的方式，其它再利用的方式則不常見。

根據本發明研發成果，認為採用燒結固化方式，為紡織污泥較佳之資源化再利用模式。

燒結固化法係將待處理的紡織污泥與具矽鋁酸鹽成分的物料混合，再經製粒成型後於攝氏1000~1250℃的高溫燒結下，促使紡織污泥中的有機物發生熱分解、燃燒及氣化，而無機物則形成玻璃質的固體，製成可用於營建工程使用之輕質粒料。此外，依此方式處理，其最大減容率可達1/2以上。

綜上所述，紡織產業在廢水處理過程產生的紡織污泥經燒結固化之處理後，可有效達減容、減量、消除異味及廢棄物循環再利用等目的。

有鑑於現有紡織污泥之廢棄物資源化再利用處理方式，經資源化之產品仍存在異味及灰渣問題，本發明之目的在於提供一種紡織污泥再製輕質粒料之製作方法，其係結合燒結固化方式之機制，而可將紡織污泥製為具有高經濟價值的輕質粒料，以增廣及提供多元化之廢棄物再利用方法。

為達成以上的目的，本發明之紡織污泥再製輕質粒料之製作方法包括母料混合物準備步驟：將乾燥的紡織污泥與添加劑投入混拌單元中，再加水混合形成含水率為在15%~35%之範圍的母料混合物；造粒步驟：將該母料混合物投入造粒單元中製成粒徑分布為在5~20毫米的生料球；以及燒製步驟：將該生料球輸送至燒製單元中依序進行低溫階段燒製、及高溫階段燒製，藉以得到輕質粒料。該紡織污泥再製輕質粒料的顆粒密度為在0.3~1.8g/cm ³之範圍。

根據本發明之一實施例，該紡織污泥可以分成有機性污泥和無機性污泥，且該紡織污泥相對於該添加劑的重量比並未特別限定，例如，宜是在15 wt%：85 wt%~25 wt%：75 wt%之範圍。又，該紡織污泥相對於該添加劑的重量比較佳為在15 wt%：85 wt%~25.5 wt%：74.5 wt%之範圍；更佳者為在15 wt%：85 wt%~26.0 wt%：74.0 wt%之範圍；最佳者為在15 wt%：85 wt%~26.5 wt%：73.5 wt%之範圍。

又，根據本發明之一技術思想，適合於用來做為添加劑使用之物質至少包括矽鋁酸鹽、含矽鋁酸鹽晶體、矽鋁酸鹽前驅物、鹼金屬氧化物、以及其來源原料，例如，水庫淤泥、淨水污泥、石材加工污泥、黏土、飛灰、爐石粉、河川淤泥、高嶺土、花崗岩粉、磚粉、大理石粉或彼等之組合。根據本發明之一實施例，該添加劑較佳者為至少含有矽鋁酸鹽的物質，舉例來說，例如，其可以是選自水庫淤泥、淨水污泥、石材加工污泥、黏土、及其混合物中之任一種。

根據本發明之一實施例，該低溫階段燒製的條件為：以第一預定時間區間(t1)，將溫度自第一溫度(T1)升溫至第二溫度(T2)、且轉速為在1~6rpm之範圍；該高溫階段燒製的條件為：以第二預定時間區間(t2)，將溫度自第三溫度(T3)升溫至第四溫度(T4)、且轉速為在1~4rpm之範圍。另外，根據本發明之一實施例，在該低溫階段燒製進一步包含於第二溫度(T2)下保持X分鐘；又，在該高溫階段燒製進一步包含於第四溫度(T4)下保持Y分鐘。更且，X、及Y並未特別限制，兩者可以是相同，也可以是不同；舉例來說，例如，X、及Y可以是在5至30之範圍，較佳者為在5至28之範圍，更佳者為在5至25之範圍，最佳者為在5至22之範圍。再者，t1、t2、T1、T2、T3、T4分別符合下列關係式： 15 min≦t1≦60 min，25 min≦t2≦50 min，且0.6≦t1/t2≦2.4； 40℃≦T1≦700℃，40℃≦T2≦700℃，且T1≦T2； 600℃≦T3≦1250℃，600℃≦T4≦1250℃，且T3≦T4。

根據本發明之一實施例，第一預定時間區間(t1)、第二預定時間區間(t2)可以相同，也可以是不相同，並未特別限制。舉例來說，例如，t1的下限較佳為大於等於15 min，更佳為大於等於16 min，最佳者為大於等於17 min；另一方面，t2的下限較佳為大於等於25 min，更佳為大於等於26 min，最佳者為大於等於27 min。

其次，根據本發明之一實施例，第一預定時間區間(t1)的上限較佳為小於等於60 min，更佳者為小於等於59 min，最佳者為小於等於58 min；另一方面，第二預定時間區間(t2)的上限較佳為小於等於50 min，更佳為小於等於49 min，最佳為小於等於48 min。

再者，根據本發明之一實施例，第一預定時間區間(t1)、第二預定時間區間(t2)並未特別限定。舉例來說，例如，第一預定時間區間(t1)、第二預定時間區間(t2)宜是滿足0.6≦t1/t2≦2.4的關係式，較佳者為滿足0.6≦t1/t2≦2.35的關係式，更佳者為滿足0.6≦t1/t2≦2.30的關係式，最佳者為滿足0.6≦t1/t2≦2.25的關係式。

根據本發明之一實施例，該低溫階段之第一溫度(T1)、第二溫度(T2)並未特別限制，兩者可以是相同，也可以是不同。舉例來說，例如，第一溫度(T1)宜是在40℃至700℃之範圍，較佳者為在40℃至690℃之範圍，更佳者為在40℃至680℃之範圍，最佳者為在40℃至670℃之範圍。另一方面，第二溫度(T2)宜是在40℃至700℃之範圍，較佳者為在40℃至690℃之範圍，更佳者為在40℃至680℃之範圍，最佳者為在40℃至670℃之範圍。又，第一溫度(T1)、第二溫度(T2)間之溫度差並未特別限制，舉例來說，例如，(T2-T1)的值可以是在50℃以上，較佳者是在100℃，更佳者是在150℃以上，最佳者是在200℃以上。

根據本發明之一實施例，該高溫階段之第三溫度(T3)、第四溫度(T4)並未特別限制，兩者可以是相同，也可以是不同。舉例來說，例如，第三溫度(T3)宜是在600℃至1250℃之範圍，較佳者為在600℃至1240℃範圍，更佳者為在600℃至1230℃之範圍，最佳者為在600℃至1220℃之範圍。另一方面，第四溫度(T4)宜是在600℃至1250℃之範圍，較佳者為在600℃至1240℃範圍，更佳者為在600℃至1230℃之範圍，最佳者為在600℃至1220℃之範圍。又，第三溫度(T3)、第四溫度(T4)間之溫度差並未特別限制，舉例來說，例如，(T4-T3)的值可以是在50℃以上，較佳者是在100℃，更佳者是在150℃以上，最佳者是在200℃以上。

根據本發明之一實施例，在該燒製步驟之後進一步包含冷卻步驟：將該燒製步驟中所得之輕質粒料予以冷卻退火。

較佳的是，該紡織污泥係為紡織有機污泥，且混合物料中之不含水部分係包含有以下成分：二氧化矽49~75 wt%、三氧化二鋁15~28 wt%、三氧化二鐵＞3 wt%、氧化鈣＞1 wt%、氧化鎂＞1 wt%、氧化鈉＞1 wt%、氧化鉀＞1.5 wt%、有機物＞10 wt%，以上比例係為各成分佔混合物料中之不含水部分之重量百分比。

較佳的是，該紡織污泥係為紡織無機污泥，且混合物料中之不含水部分係包含有以下成分：二氧化矽50~70 wt%、三氧化二鋁18~30 wt%、三氧化二鐵3~10 wt%、氧化鈣＞1 wt%、氧化鎂＞1 wt%、氧化鈉＞1 wt%、氧化鉀＞1 wt%、有機物3~8 wt%，以上比例係為各成分佔混合物料中之不含水部分之重量百分比。

較佳的是，該母料混合物進一步包含在該燒製步驟中所回收的粉塵。

另外，本發明還可以提供一種紡織污泥再製輕質粒料之製造系統，其係至少包含：混拌單元，用以將乾燥的紡織污泥粉及添加劑與水混拌而形成母料混合物；造粒單元，其設置於該混拌單元的下游端，用以接收來自該混拌單元的該母料混合物並造粒形成生料球；以及燒製單元，其係至少包含有雙筒旋轉窯、及監控裝置；其中該雙筒旋轉窯是由烘乾預熱窯、及焙燒窯以插接方式串連而成，且該烘乾預熱窯、及該焙燒窯各自獨立設置溫度調節機構及轉速調節機構；該烘乾預熱窯的入料口設置於該造粒單元的下游端，用以接收來自該造粒單元的該生料球並進行低溫階段燒製；該焙燒窯接收來自該烘乾預熱窯的生料粒並進行高溫階段燒製，進而獲得輕質粒料；該監控裝置與該些溫度調節機構、及該些轉速調節機構電性連接，用以偵測並控制該烘乾預熱窯、及該焙燒窯中的溫度及轉速。

根據本發明之一實施例，該雙筒旋轉窯進一步設有角度調節機構，該角度調節機構與該監控裝置電性連接，用以調節該雙筒旋轉窯的傾斜角度。

根據本發明之一實施例，該烘乾預熱窯、及該焙燒窯分別設置有氣體調節機構，該些氣體調節機構與該監控裝置電性連接，用以偵測並調節該烘乾預熱窯、及該焙燒窯中之氣體組成比例。

根據本發明之一實施例，該紡織污泥再製輕質粒料之製造系統係進一步包含有乾燥單元及造粉單元，該乾燥單元設置於該紡織污泥再製輕質粒料之製造系統的最前端，用以去除該紡織污泥及/或該添加劑中的水分；該造粉單元設置於該乾燥單元及該混拌單元之間，用以將乾燥後的該紡織污泥及/或該添加劑破碎成塊並研磨成粉。

根據本發明之一實施例，該監控裝置為微處理器、或電腦。

本發明可達成的具體功效包括：本發明係將含矽鋁酸鹽添加劑加入至紡織污泥中，再經熱處理程序以迴轉窯燒成輕質粒料，藉由含矽鋁酸鹽添加劑在高溫下生成的玻璃質體與發泡氣體，以及有機質燒失的孔隙等將其製作成內部遍含小孔隙，可應用於營建工程、園藝植栽、或過濾材料之輕質粒料。

以下，針對本發明的實施態樣列舉不同的具體實施例而更加詳盡地敘述與說明，以便使本發明的精神與內容更為完備而易於瞭解；然而，本項技藝中具有通常知識者應當明瞭本發明當然不受限於此等實例而已，亦可利用其他相同或均等的功能與步驟順序來達成本發明。

在本文中，此處所用的科學與技術詞彙之含義與本發明所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。此外，在不和上下文衝突的情形下，本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型；而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。

在本文中，對於用以界定本發明範圍的數值與參數，本質上不可避免地含有因個別測試方法所致的標準偏差，因而大多是以約略的數量值來表示，然而於具體實施例中則盡可能精確呈現的相關數值。在本文中，「約」通常視本發明所屬技術領域中具有通常知識者的考量而定，一般係指代表實際數值落在平均值的可接受標準誤差之內，例如，該實際數值為在一特定數值或範圍的±10%、±5%、±1%、或±0.5%以內。

在本發明之實施例中，是使用紡織污泥與至少含有矽鋁酸鹽之添加劑做為輕質粒料的組成原料；該紡織污泥係可為紡織有機污泥或紡織無機污泥，該含矽鋁酸鹽之添加劑係具有助熔、發泡及增黏之效果，如水庫淤泥、淨水污泥、石材加工污泥、黏土等物料。

請參照圖1所示，本發明之較佳實施例係包括以下步驟：

母料混合物準備步驟S1：將乾燥的紡織污泥與添加劑投入混拌單元中，再加水混合形成含水率為在15%~35%之範圍的母料混合物。

造粒步驟S2：將該母料混合物投入造粒單元中製成粒徑分布為在5~20毫米之範圍的生料球。

燒製步驟S3：將該生料球輸送至燒製單元中依序進行低溫階段燒製、及高溫階段燒製，藉以得到輕質粒料。

根據本發明的另一實施例態樣，在該母料混合物準備步驟S1之前，還可以進一步包含原料預處理步驟P1：將該紡織污泥及添加劑(在此以水庫淤泥為主)分別烘乾至恆重為止，較佳的是，該紡織污泥及添加劑係分別經鏟運機運送至烘乾機烘乾，烘乾機溫度介於95~105℃間。然後，將烘乾後之紡織污泥及添加劑分別予以破碎成塊；較佳的是，係利用顎碎機予以破碎成塊；破碎後之紡織污泥及添加劑分別予以細磨成粉，並分別儲於所屬的料倉；較佳的是，利用球磨機予以細磨成中值粒徑D ₅₀≦30微米(μm)之粉體。

藉由以上之烘乾、破碎與粉磨等均勻化處理之原料預處理步驟P1，將原料製造為均質性的粉體，而可於之後的母料混合物準備步驟S1中均勻的混合，以保證可產製出品質穩定及性能優良的輕質粒料；

在母料混合物準備步驟S1中，是依適當之比例計量取用粉磨後之紡織污泥與添加劑，再加水混拌形成含水率介於15%~35%間之混合物料，使混合物料中之不含水部分(即紡織污泥與添加劑之混合固體)可具有特定較佳的化學成分百分比。該混合物料可有兩組配方設計，第一組係為紡織有機污泥系列，其係僅取用粉磨後之紡織有機污泥與添加劑加水混合形成混合物料；第二組為紡織無機污泥系列，其係僅取用粉磨後之紡織無機污泥與添加劑加水混合形成混合物料。上述兩組配方設計之原則，依所採用之紡織有機污泥、紡織無機污泥及添加劑等不含水部分的重量，以適當比例調和成各配方所需之重量百分比，如表1所示：

表1

混合配料之程序係可依表一所示的配方，以輸送帶所附之電子秤計量配料，再經雙軸攪拌機予以加水混合至均質，以待進行製粒。

接著，在該造粒步驟S2中：將該母料混合物製成連續級配5~20毫米的圓球狀生料球；較佳的是，係將經混合完成後之混合物料，以輸送帶運至造粒機進行製粒，製粒方式採濕式成球法而可避免粉塵飛揚，落實重環保之清潔生產；

在燒製步驟S3中，將生料球輸送至迴轉窯內燒製成輕質粒料，燒製所用之最高爐內溫度為介於1000~1250℃間，可依不同配方而有所不同，並按事先設定之燒成曲線進行燒製，迴轉窯的尾氣排放須經空氣防治污染設備，予以脫硫除塵之處理，使其達到國家明訂之空氣污染防制標準，經脫硫除塵而得之回收粉塵亦可再利用於輕質粒料之製作，並於混拌步驟中與紡織污泥及添加劑進行混合；

更進一步說，該生料球是在燒製單元中依序進行低溫階段燒製、及高溫階段燒製。該低溫階段燒製的條件為：以第一預定時間區間(t1)，將溫度自第一溫度(T1)升溫至第二溫度(T2)、且轉速為在1~6rpm之範圍；該高溫階段燒製的條件為：以第二預定時間區間(t2)，將溫度自第三溫度(T3)升溫至第四溫度(T4)、且轉速為在1~4rpm之範圍；以及t1、t2、T1、T2、T3、T4分別符合下列關係式： 15 min≦t1≦60 min，25 min≦t2≦50 min，且0.6≦t1/t2≦2.4； 40℃≦T1≦700℃，40℃≦T2≦700℃，且T1≦T2； 600℃≦T3≦1250℃，600℃≦T4≦1250℃，且T3≦T4。

另外，在本發明之另一實施例中，在該燒製步驟S3之後還以進一步包含有一冷卻步驟S4：將燒製得之輕質粒料予以冷卻退火；較佳的是，輕質粒料係利用冷卻機按事先設定之徐冷曲線予以冷卻退火。又，在該冷卻步驟S5之後還可以進一步包含有篩選分級步驟S6：經冷卻得之輕質粒料，依其單位重量及顆粒粒徑等，進行分類並存放之，輕質粒料出廠前，亦須滿足國家明訂之中華民國國家標準(CNS)後，即成為可出廠販售之成品。

對應於上述之紡織污泥再製輕質粒料之製作方法，本發明提供一種紡織污泥再製輕質粒料之製造系統，請參閱圖2，其為顯示本創作之紡織污泥再製輕質粒料之製造系統的架構示意圖，紡織污泥再製輕質粒料之製造系統包含有混拌單元1、造粒單元2、及燒製單元3；該造粒單元2設置於該混拌單元1的下游端，而該燒製單元3設置於該造粒單元2的下游端。

根據本創作之技術思想，該混拌單元1係用以將乾燥的紡織污泥粉及添加劑與水混拌而形成母料混合物，而該混拌單元可以是任一種已知的攪拌設備；舉例來說，可以是平翼渦輪型、圓板渦輪型、楔形翼型、或螺旋式中之任何形式的攪拌設備，較佳為雙軸螺旋攪拌機。

造粒單元2中係用以接收來自該混拌單元1的該母料混合物並進行造粒形成生料球，該造粒單元2可為臥式圓筒造粒結構設計，且於其前段裝設有該輸送設備(未圖示)，該輸送設備用以接收混拌單元1中的母料混合物，並可經螺桿旋送以將該些母料混合物推送至該造粒單元2，且根據上游混拌單元1的輸出量控制調節入料，以避免影響造粒效果；其中該造粒單元2配置有攪拌機構，其為該造粒單元2的筒狀中心穿設有一轉軸且其透過馬達驅動旋轉，而於該轉軸周緣配置有數根攪拌件，該些攪拌件之間係以雙螺旋等間距排列配置，使之伴隨該轉軸被帶動旋轉，該造粒單元2的前端配置有灑水器可供朝機內噴注水液以對母料混合物同時進行噴水輔助造粒，可避免粉塵飛揚，落實重環保之清潔生產。

又，燒製單元3至少包含有雙筒旋轉窯31、及監控裝置32。該雙筒旋轉窯31是由烘乾預熱窯、及焙燒窯以插接方式串連而成，且該烘乾預熱窯、及該焙燒窯各自獨立設置溫度調節機構及轉速調節機構(未圖示)，藉此能夠分別設定該烘乾預熱窯、及該焙燒窯的轉速及窯內加熱時的升溫曲線；該烘乾預熱窯的入料口設置於該造粒單元2的下游端，用以接收來自該造粒單元2的該生料球並進行第一階段燒製；該焙燒窯接收來自該烘乾預熱窯的生料粒並進行第二階段燒製。

根據本創作之技術思想，該監控裝置32與該些溫度調節機構、及該些轉速調節機構電性連接，用以偵測並控制該烘乾預熱窯311、及該焙燒窯312中的溫度及轉速。而該監控裝置32可以是一微處理器或一電腦。

另外，在本創作的另一實施例中，該雙筒旋轉窯31可以進一步設有角度調節機構(未圖示)，該角度調節機構與該監控裝置電性連接，用以調節該雙筒旋轉窯31的傾斜角度。該雙筒旋轉窯31的傾斜角度可以在0~20之範圍內任意設置，藉此可以調整生料球在烘乾預熱窯停留的時間，並幫助生料球輸送至該焙燒窯312之中。

承上所述，該烘乾預熱窯、及該焙燒窯可以進一步分別設置氣體調節機構，該些氣體調節機構與該監控裝置32電性連接，用以偵測並調節該烘乾預熱窯、及該焙燒窯中之氣體組成比例。

另外，本發明的雙筒旋轉窯31更包括溫度感測器以及角度感測器，溫度感測器感測到烘乾預熱窯4及焙燒窯5的溫度並傳送至監控裝置32，同樣地，角度感測器偵測烘乾預熱窯4及焙燒窯5的旋轉角度並傳送至監控裝置32，監控裝置32根據設定的溫度曲線以及偵測到的溫度控制雙筒旋轉窯31之加熱器的加熱溫度，監控裝置32更包括一控制面板，在控制面板上設有複數個控制按鍵及數值輸入按鍵，可以設定溫度曲線及預訂的旋轉角度，控制面板上也設有一顯示裝置，用來顯示烘乾預熱窯4及焙燒窯5的溫度及角度。另外，監控裝置32更包括一無線收發單元，可以經由無線網路與遠端的一遙控器或可攜式裝置連接，在遙控器或可攜式裝置可安裝操作介面，使用者可以在遠端利用遙控器或可攜式裝置傳送控制訊號給監控裝置32，並監視雙筒旋轉窯31的狀態。

接著，請參閱圖3，其為顯示本創作之紡織污泥再製輕質粒料之製造系統的另一實施例之系統架構圖。在此實施例中，該紡織污泥再製輕質粒料之製造系統進一步包含有乾燥單元4、及造粉單元5。該乾燥單元4設置於該紡織污泥再製輕質粒料之製造系統的最前端，用以去除該紡織污泥及/或該添加劑中的水分，而該造粉單元5設置於該於該乾燥單元4及該混拌單元1之間，用以接收來自乾燥單元4之該乾燥的該紡織污泥及/或該添加劑破碎成塊並研磨成粉。

該造粉單元5包含有顎碎機51、及球磨機52；該顎碎機51用以將乾燥過厚的該紡織污泥及/或該添加劑並進行破碎成塊並輸送至該球磨機53予以細磨，進而獲得中值粒徑D ₅₀≦30微米的乾燥粉末。

又，請再參閱圖3，該紡織污泥再製輕質粒料之製造系統還可以進一步包含有冷卻單元6，該冷卻單元6設置於該燒製單元3的下游端，用以冷卻該輕質粒料。

以下以具體實施例說明本發明之紡織污泥再製輕質粒料之製作方法，並分析其吸水率、顆粒密度與強度等性質。

另外，高性能淤泥再製輕質粒料之製造系統更包括一系統資訊控制中心8，系統資訊控制中心8連接於混拌單元1、壓濾單元2、烘乾單元3、造粒單元4、燒製單元5以及冷卻單元6，而且系統資訊控制中心8經由一網路連接於一雲端資料庫9，混拌單元1、壓濾單元2、烘乾單元3、造粒單元4、燒製單元5、冷卻單元6以及篩選單元7的各製造參數可以傳送至系統資訊控制中心8，系統資訊控制中心8可傳送至控制訊號至混拌單元1、壓濾單元2、烘乾單元3、造粒單元4、燒製單元5、冷卻單元6以及篩選單元7，雲端資料庫9可以對各單元的數據進行分析，並提供系統資訊控制中心8最佳的控制模式。《實施例1-2》

在實施例1及2中，將紡織有機污泥、紡織無機污泥、及添加劑(在本實施例中為水庫淤泥)分別如下表2所示之比例進行烘乾、破碎、及粉磨，然後加入清水再混拌獲得母料混合物，該母料混合物中的含水率為在15%~25%之間。

將該母料混合物以輸送帶運至圓盤造粒機進行製粒，製成連續級配5~15毫米的碎塊狀生料球。

然後，將該生料球投入雙筒旋轉窯中如表2所示之溫度、升溫時間、及轉速依序進行低溫階段燒製及高溫階段燒製，獲得輕質粒料M1、M2。

再將該輕質粒料M1、M2冷卻退火後進行產品物性分析，並將所得結果記錄於表2。

表2

由表2之結果可發現，本發明實施例1所製備而得之輕質粒料M1的鬆單位重為450~800kg/m ³、顆粒密度為0.9~1.6g/cm ³、吸水率為在12~15%、及筒壓強度為3~8Mpa，適合做為營建工程或園藝植栽之材料使用。

另外，本發明實施例2所製備而得之輕質粒料M2的鬆單位重為400~650kg/m ³、顆粒密度為0.7~1.4g/cm ³、吸水率為在18~25%、及筒壓強度為＜3 Mpa，適合做為非結構工程使用之材料或過濾材料使用。

本發明之較佳實施例係將紡織污泥、含矽鋁酸鹽添加劑等原料，依計量之比例混合使其含有特定之重量百分比，並加入水分製粒成半乾基狀態之生料球，再經熱處理程序以迴轉窯燒成輕質粒料。由於本發明之較佳實施例係利用迴轉窯系統設備，以燒結固化之方式，將紡織污泥中的有機物發生熱分解、燃燒及氣化，而無機物則形成玻璃質的固體，且再藉由含矽鋁酸鹽添加劑的高溫生成發泡氣體，將其製作成內部遍含小孔隙，可應用於營建工程之輕質粒料。

綜上所述，本發明之較佳實施例係除了可有效處理紡織污泥使之資源，其再製得之輕質粒料亦可獲致豐厚的經濟效益，對國家之民生、建設及環保具十足的正面意義。惟，以上之實施說明、圖式及表式所示，係本發明較佳實施例之一者，並非以此侷限本發明，是以，舉凡與本發明之構造、裝置、特徵等近似、雷同者，均應屬本發明之創設目的及申請專利範圍之內。

P1、S1~S5:步驟 1:混拌單元 2:造粒單元 3:燒製單元 31:雙筒旋轉窯 32:監控裝置 4:乾燥單元 5:造粉單元 51:顎碎機 52:球磨機 6:冷卻單元 8:系統資訊控制中心 9:雲端資料庫

圖1為顯示本發明之紡織污泥再製輕質粒料之製作方法的一實施例的流程圖圖2為顯示本發明之紡織污泥再製輕質粒料之製造系統的一實施例的系統架構圖。圖3為顯示本發明之紡織污泥再製輕質粒料之製造系統的另一實施例的系統架構圖。

P1、S1~S5:步驟

Claims

一種紡織污泥再製輕質粒料之製作方法，其係包含：母料混合物準備步驟：將乾燥的紡織污泥與添加劑投入混拌單元中，再加水混合形成含水率為在15%~35%之範圍的母料混合物；造粒步驟：將該母料混合物投入造粒單元中製成粒徑分布為在5~20毫米的生料球；以及燒製步驟：將該生料球輸送至燒製單元中依序進行低溫階段燒製、及高溫階段燒製，藉以得到輕質粒料；其中該紡織污泥相對於該添加劑的重量比為在15 wt%：85 wt%~25 wt%：75 wt%之範圍；該添加劑至少含有矽鋁酸鹽；該低溫階段燒製的條件為：以第一預定時間區間(t1)，將溫度自第一溫度(T1)升溫至第二溫度(T2)；該高溫階段燒製的條件為：以第二預定時間區間(t2)，將溫度自第三溫度(T3)升溫至第四溫度(T4)；以及 t1、t2、T1、T2、T3、T4分別符合下列關係式： 15 min≦t1≦60 min，25 min≦t2≦50 min，且0.6≦t1/t2≦2.4； 40℃≦T1≦700℃，40℃≦T2≦700℃，且T1≦T2； 600℃≦T3≦1250℃，600℃≦T4≦1250℃，且T3≦T4。
如請求項1所記載之紡織污泥再製輕質粒料之製作方法，其中在該燒製步驟之後進一步包含冷卻步驟：將該燒製步驟中所得之輕質粒料予以冷卻退火。
如請求項1所記載之紡織污泥再製輕質粒料之製作方法，其中該紡織污泥為有機性污泥，且該母料混合物中之不含水部分係包含有以下成分：二氧化矽49~75wt%、三氧化二鋁15~28wt%、三氧化二鐵＞3wt%、氧化鈣＞1wt%、氧化鎂＞1wt%、氧化鈉＞1wt%、氧化鉀＞1.5wt%、有機物＞10wt%，以上比例係各成分佔該混合物料中之不含水部分之重量百分比。
如請求項1所記載之紡織污泥再製輕質粒料之製作方法，其中該紡織污泥為無機性污泥，且該母料混合物中之不含水部分係包含有以下成分：二氧化矽50~70wt%、三氧化二鋁18~30wt%、三氧化二鐵3~10wt%、氧化鈣＞1wt%、氧化鎂＞1wt%、氧化鈉＞1wt%、氧化鉀＞1wt%、有機物3~8wt%，以上比例係為各成分佔混合物料中之不含水部分之重量百分比。
如請求項1所記載之紡織污泥再製輕質粒料之製作方法，其中該添加劑係選自水庫淤泥、淨水污泥、石材加工污泥、黏土、及其混合物中之任一種。
如請求項1所記載之紡織污泥再製輕質粒料之製作方法，其中該輕質粒料係用於做為營建工程、園藝植栽、非結構工程、或過濾材料之用途。
一種紡織污泥再製輕質粒料之製造系統，其係至少包含：乾燥單元，其設置於該紡織污泥再製輕質粒料之製造系統的最前端，用以去除該紡織污泥及/或該添加劑中的水分；造粉單元，其設置於該乾燥單元及該混拌單元之間，用以將乾燥後的該紡織污泥及/或該添加劑破碎成塊並研磨成粉；混拌單元，用以將乾燥的紡織污泥粉及添加劑與水混拌而形成母料混合物；造粒單元，其設置於該混拌單元的下游端，用以接收來自該混拌單元的該母料混合物並造粒形成生料球；以及燒製單元，其係至少包含有雙筒旋轉窯、及監控裝置；其中該雙筒旋轉窯是由烘乾預熱窯、及焙燒窯以插接方式串連而成，且該烘乾預熱窯、及該焙燒窯各自獨立設置溫度調節機構及轉速調節機構；該烘乾預熱窯的入料口設置於該造粒單元的下游端，用以接收來自該造粒單元的該生料球並進行低溫階段燒製；該焙燒窯接收來自該烘乾預熱窯的生料粒並進行高溫階段燒製，進而獲得輕質粒料；該監控裝置與該些溫度調節機構、及該些轉速調節機構電性連接，用以偵測並控制該烘乾預熱窯、及該焙燒窯中的溫度及轉速。
如請求項7所記載之紡織污泥再製輕質粒料之製造系統，其中該雙筒旋轉窯進一步設有角度調節機構，該角度調節機構與該監控裝置電性連接，用以調節該雙筒旋轉窯的傾斜角度，且該烘乾預熱窯、及該焙燒窯分別設置有氣體調節機構，該些氣體調節機構與該監控裝置電性連接，用以偵測並調節該烘乾預熱窯、及該焙燒窯中之氣體組成比例。
一種紡織污泥再製輕質粒料，利用如請求項1至3及5至6中任一項之製作方法、或利用如請求項7至8中任一項之製造系統所製得，其特徵在於：該紡織污泥再製輕質粒料係適用於過濾材料或園藝植栽，且該紡織污泥再製輕質粒料的筒壓強度為小於3MPa、顆粒密度為在0.3~1.8g/cm ³之範圍。
一種紡織污泥再製輕質粒料，利用如請求項1至2及4至6中任一項之製作方法、或利用如請求項7至8中任一項之製造系統所製得，其特徵在於：該紡織污泥再製輕質粒料係適用於園藝植栽或過濾材料，且該紡織污泥再製輕質粒料的筒壓強度為在3~8MPa之範圍、顆粒密度為在0.3~1.8g/cm ³之範圍。