为解决“五水共治”政策带来的河道底泥等固体废弃物,基于对河道底泥以及相关有代表性的城镇污泥物质成分分析以及遵循无害化、减量化、资源化处理原则的基础上,开展以河道底泥和城镇污泥为主要原料,高温烧胀制备陶粒轻集料的研究。本论文在对河道底泥、废弃泥浆和污水污泥物质特性分析的基础上,进行河道底泥与各类城镇污泥高温烧制陶粒的实验室小型实验,并和浙江大东吴建设新材料有限公司(湖州市)合作开展生产线规模化的中试研究,通过中试研究确定河道底泥陶粒轻集料烧制的最佳工艺条件。物质特性研究表明,河道底泥和废弃泥浆在氧化物含量组成上相似,污水污泥的硅铝氧化物含量偏低但有机物含量是前两种材料的5倍以上,三者相辅相成,成分互补,掺加少量黏土作黏合剂就可满足陶粒烧制的成分要求。通过对所有原料及混合料的塑性指数测定发现利用加权平均数模型能够粗略估测混合物料的塑性指数,经过模型计算以及实际量测结果可以判定本研究所用的河道底泥及各类城镇污泥满足陶粒造粒成型的可塑性要求。通过对各种原材料的热重分析初步制定预热温度范围为300～350℃,高温烧胀温度范围为1150～1200℃,升温速率范围为20℃/min～40℃/min。在实验室小试研究中,通过混料试烧实验初步确定物料配比范围是河道底泥加废弃泥浆:黏土:污水污泥=(40%～60%):(20%～30%):(20%～30%)。对河道底泥及各类城镇污泥按规定比例混合成型后放置在高温旋转反应炉中开展正交及单因素实验,重点研究了煅烧(烧胀)温度、物料配比、保温(烧胀)时间、升温速率、通入反应炉气体流量等因素对陶粒轻集料主要性能指标(表观密度、吸水率和抗压强度)的影响,确定河道底泥烧制陶粒的实验室小试适宜的工艺条件为:煅烧(烧胀)温度1175℃,保温(烧胀)时间20min,升温速率35℃/min,气体流量60ml/min,物料配比为河道底泥:粘土:废弃泥浆:污水污泥为47:17:16:20。在中试研究过程中,对河道底泥规模化采集和脱水的具体流程及设备参数、对陶粒规模化生产的生产线各工艺环节及相关设备参数进行了完整而详细的总结归纳。中试研究所用原料和实验室小试有所区别,主要探讨了利用河道底泥、印染污泥以及桑田地腐殖土为原料烧制陶粒的工艺条件,从研究结果可知:最佳的生产线烧制温度1200℃左右,最佳物料配比为河道底泥:印染污泥:桑田地腐殖土为40:47:13。烧制得到的最优陶粒性能松散容重(堆积密度)仅为316.33kg/m~3,筒压强度1.3MPa并且其余指标均满足行业规范。河道底泥制陶粒的规模化生产,使得企业在制作成本上节省近一半价格;有利于清洁能源的使用推广和能源的充分高效利用;也为耕地等土地资源的提供了间接的保护。一系列的研究结果说明,利用河道底泥和城镇污泥烧制陶粒不但是可行的,而且对经济、生态、社会等多方面产生良性效益,值得发展和推广。