近年来，我国大力推动城镇垃圾及其他固体废弃物减量化、资源化、无害化处理和综合利用工程的实施，推进大宗固体废弃物综合利用示范基地的建设，鼓励企业利用建筑废弃物、城市污泥等固体废弃物生产新型墙体材料，提高固体废弃物综合利用率。结合上海市的基本情况，如能大力发展节能、节地、利废的新型墙材产品，充分利用工业废渣、污泥等废弃资源生产新型墙体材料，将有效减少废弃物对土地的占用和对环境的污染。
污泥是以SiO2和Al2O3为主要成分的黏土质材料，可以用作烧结砖的基本原料，但需通过合理的原料处理措施及生产工艺流程来控制烧结砖产品的质量。污泥初始含水率较高，难以满足烧结砖制坯生产的要求，本项目通过干化处理降低污泥的含水率，从而实现其在烧结砖中的资源化利用。
1、污泥低温干化工艺
本研究利用意大利低温带式热干化设备SCOLARI的干化系统开展试验工作。该设备工作温度为130～140℃，输入干空气为160℃，以低温热气通过固定在底座的长方形通道进行干燥处理，终输出污泥含水率可自行设定，低可设置为10%。
1.1 技术原理
从砖窑排出的余热烟气，经热交换器后产生140℃左右的干燥空气进入干化设备。污泥通过漏斗或倾斜的输送设备送到上层输送带，通过下层输送带上蒸发出来的热蒸汽加热，进行步干燥;污泥进入下层输送带进行彻底干燥;后经冷却后出料。污泥干化至约10%的含水率，干化后的污泥颗粒可作为生产砖瓦的原材料。烟气从干化设备吸出后经除尘、除臭处理，各项指标达标排放，含水气体除尘后排放。
1.2 技术特点分析
污泥低温干化技术装备的特点主要体现在以下几个方面：
(1)污泥经低温干化，含水率大幅降低，与原状污泥相比，其体积降为原来的1/5～1/4，可控的干化时间和大量热空气保障污泥干燥的均匀性，干化后呈颗粒或粉末状，便于砖坯生产，显著降低再利用环节的操作难度。
(2)通过低温热气的干燥过程，能维持干化污泥的原有特性，减少有机质的损失，保持干化污泥的热值，提高砖坯的内燃效率，减少砖坯烧制的能源消耗。
(3)生产设备自动化程度高，设备安装使用简单、热效率高。干化流程实行可视化监控，根据产品的初期湿度，通过操作器及自动化循环系统，保证干化污泥的终含水率基本稳定。设备配备除尘和烟气净化系统，清洁环保。
2、污泥烧结砖的制备
污泥烧结砖的制备是指利用干化污泥、河道淤泥等原材料混合制成砖坯后煅烧成烧结砖产品。生产工艺流程主要包括将脱水污泥、干化污泥等混合物料粉碎至颗粒直径2mm以下，调节至一定含水率后搅拌成型制坯，经隧道窑干燥和焙烧，制成烧结砖产品。
(1)原料输送、破碎工艺
原料的处理对于制作高强度、高质量的多孔砖、空心砖非常重要，处理必须严格，以达到充分均匀、混合、破碎。
经破碎后的煤渣、建筑垃圾与污泥、河道淤泥一起送入双轴搅拌机加水混合搅拌，由槽型带式输送机送到陈化库上方的皮带输送机(带刮板)，按要求把混合料堆放在陈化库进行陈化处理，使原料中的水分有足够的时间充分迁移，湿润粉料中的每一个颗粒，并且提高原料的均匀性，从而改善泥料的物理性能，保证成型、干燥和焙烧等工序的技术要求，提高产品的质量。
(2)陈化库
陈化是将粉磨至所需细度的料加水浸润，使其疏解，促使水分分布均匀。这不仅可以改善原料的成型性能，可以改善原料的干燥性能，提高制品的质量。陈化处理后的混合料经斗式挖掘机送入箱式给料机缓冲处理后，均匀给入搅拌槽再适当加水搅拌，使其含水率达到成型要求。
(3)挤出与切坯
本试验于2017年3—5月在中国科学院上海高等研究院生物炼制试验室完成。将不同含量的PAC、PFS分别配成200g/L的母液，助凝剂PAM配成2g/L的母液待用。取养牛场沼液100mL于250mL三角烧瓶中，加入适量的絮凝剂母液，在恒温振荡摇床中300r/min快速振荡30s，中速振荡一定时间后，加入适量的助凝剂PAM母液，继续振荡30s后，50r/min慢速振荡5min，静置1h，将液体转移到离心管中，4000r/min离心10min，取上清液，用300目筛网过滤，取滤液分别测定其COD、浊度、SS含量、氨氮含量、总氮含量、总磷含量、pH值、电导率，测定方法参照文献。分别研究絮凝剂种类和用量、助凝剂种类和用量、絮凝搅拌时间、絮凝搅拌速度对终出水水质的影响，以获得佳絮凝工艺条件。
2、结果与分析
2.1 絮凝剂的种类和用量对絮凝效果的影响
改变絮凝剂的种类(PAC26%、PAC28%、PAC30%、PFS21%)和用量(絮凝剂溶液与废水的体积比分别为0.2%、0.4%、0.8%、1.0%、1.2%)，在中速振荡速度、时间分别为150r/min、10min，不加助凝剂，其他条件不变的情况下，以浊度和COD去除率为指标，确定絮凝剂的种类和用量。由图1至图4可知，不同的絮凝剂在一定范围内，随着用量的增大，废水的浊度、COD去除率迅速增大，随后呈现平稳趋势或略有降低。当使用PAC26%为絮凝剂，用量为0.8%时，浊度去除率达到大值，为97.56%，并在此后趋于稳定，此时COD去除率为45.73%;用量为1.0%时，COD去除率达到大值，浊度去除率略有下降。当使用PAC28%为絮凝剂，用量为1.0%时，浊度去除率
考虑到新能源废水的氨氮、COD较低，且属于无机废水，无需进行水解酸化和微电解分解，为了降低前期预处理系统的运行负荷，新能源废水可直接进入O/A工艺进行处理即可达标排放。具体改造如下：
农药废水、精化废水仍保持原来的处理路径，进入调节池，泵入曝气池，进行后续的生化处理。新能源废水和生活污水污染物浓度较低，不经过前面预处理系统，直接进HAF和预处理后的精化废水汇合，做的生化处理，保证终出水达标外送。
3.2 污泥分区回流
在原排泥管线的基础上，增加或变更多根污泥回流管线：
(1)原二沉池污泥回流至HAF池改为回流至FSBBR池，做到好氧菌仍回流至好氧池。
原设计将二沉池的活性污泥回流至HAF中，导致回流的好氧菌大都因不适应缺氧的环境而丧失活性，氨氮、COD的去除率大大降低。经过(1)的改造后，好氧菌与厌氧菌分区回流，即二沉池中的好氧菌仍回流至好氧池(FSBBR池)，相似的生存环境也大限度地保留了菌种的活性，加上适当的回流比的控制，使氨氮、COD的去除率大大提升。
(2)增加污泥池去往调节池和FSBBR池、二沉池去往调节池的污泥回流管线。
原先的污泥回流管线比较单一，除了(1)中提到的错误的回流方式，仅仅做到了竖流沉淀池1去往调节池的污泥回流。正因为过多的活性污泥被排出系统，导致系统终无法承受来自前段工序水质和负荷的双向冲击。该装置自建成至改造前，调试了一年多的时间，系统排水的氨氮、COD、总氮数据波动极大，出现峰值时，系统几乎完全失去了去除氨氮和总氮的能力，水质超过外排标准达数五倍以上。
增加(2)中的三根泥管主要是为了增加整个系统应对来自前段工序水质和负荷双向抗冲击的能力，即来水一旦发生负荷冲击或含有微量的硫等有毒有害物质，致使前段预处理系统中的活性污泥部分失活，则可通过这三根泥管做到将后段未受冲击的活性污泥回流至前段系统再利用，以尽快恢复预处理系统的性能，维持整个装置排水水质的达标外送。
(3)增加调节池去往FSBBR池的超越管线。
在来水氨氮、COD负荷较低的情况下，为避免后段A/O系统因营养原匮乏而出现处理能力衰减的情况，增设(3)中的超越管线，意在将调节池中的氨氮、COD等营养源部分补给至后段A/O系统，以维持整个系统在低负荷的情况下保留污泥活性，平稳运行。
经过上述三项技改措施，不仅降低了前段预处理系统的处理负荷，多根污泥回流管线也使系统能应对不同负荷和水质下的双向冲击，通过后续的调试工作以及排水水质也证实，回流的活性污泥性能良好，菌种的活性也得到了大限度的保留。
达到高值，为98.25%，COD去除率为48.90%;用量为1.2%时，COD去除率高，为49.75%，浊度去除率为97.63%。当使用PAC30%为絮凝剂，用量为1.0%时，COD去除率高，为60.00%，此时浊度去除率为98.50%;当用量提高到1.2%时，浊度去除率为98.70%，但COD去除率下降到54.44%。当按照1.2%的用量投加PFS21%时，COD的去除率达到高值，为75.00%，具有较高的浊度去除率。确定絮凝剂的佳种类和用量分别是PFS21%和1.2%。
经过二次加水搅拌后的原料送入双级真空挤砖机挤出成型，成型后的泥条经表面处理后，以自动切条机、自动切坯机切割成所要求尺寸的砖坯，由运坯皮带机运至码车位，用机器人码至窑车。
(4)焙烧
建立合理的干燥制度，分段控制干燥速度，保持均衡干燥。
采用二次码烧工艺，建立合理的焙烧制度，严格控制窑断面的温差，保证产品砖的强度、吸水率、色泽、均匀度和耐久性。
采用窑顶排孔放入外燃材料，控制风道火势和自动温控技术，综合利用木屑、谷壳、秸秆等工农业废弃物，实现不用原煤焙烧的环保目标。采用新式的烟气过滤处理技术，解决烟气的清洁排放问题，并进行窑炉余热回收用于热水供应和烘干砖坯的技术开发。
