申请日2015.12.25
公开(公告)日2016.05.04
IPC分类号C04B38/00; C04B33/132
摘要
本发明提供一种水处理用陶粒滤料的制备方法，包括：将污水污泥和给水污泥自然风干;将粘土及风干后的给水污泥和污水污泥分别碾磨粉碎，粉碎后使用筛子过滤;检测粘土、给水污泥、污水污泥的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、有机质的百分比含量：检测混合后粉末中的以下化学成分，若未达到以下比例，则添加缺少的物质，使混合物满足以下一定比例;将上述混合物加水搅拌，水的添加量为上述混合物重量的36%-44%，搅拌直到呈粘稠状，再放入成球机上成球;将料球放在阴凉通风处自然干燥24h;将料球放入马弗炉中，温度调至395℃-405℃，预热10min;升温烧制，待马弗炉炉内温度升至1200℃后，恒温保温20min;待陶粒滤料烧制完全后，取出陶粒滤料，自然冷却至室温。
权利要求书
1.水处理用陶粒滤料的制备方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
步骤A，将污水污泥和给水污泥自然风干;
步骤B，将粘土及风干后的给水污泥和污水污泥分别碾磨粉碎，粉碎后使用60目的筛子过滤;
步骤C，检测粘土、给水污泥、污水污泥的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、有机质的百分比含量：
步骤D，检测混合后粉末中的以下化学成分，若未达到以下比例，则添加缺少的物质，使混合物满足以下比例：
SiO2：45%～70%，
Al2O3：10%～25%，
Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O任一一种或两种以上之和为13%～26%;
步骤E，将上述混合物加水搅拌，水的添加量为上述混合物重量的36%-44%，搅拌直到呈粘稠状，再放入成球机上成球;
步骤F，将料球放在阴凉通风处自然干燥24h;
步骤G，将料球放入马弗炉中，温度调至395℃-405℃，预热10min;
步骤H，升温烧制，待马弗炉炉内温度升至1200℃后，恒温保温20min;
步骤I，待陶粒滤料烧制完全后，取出陶粒滤料，自然冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的水处理用陶粒滤料的制备方法，其特征在于：步骤D中各组分的重量比为：
SiO2：50%～60%，
Al2O3：14%～18%，
Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O任一一种或两种以上之和为14%～17%。
3.根据权利要求1或2所述的水处理用陶粒滤料的制备方法，其特征在于：粘土的添加量与给水污泥和污水污泥的添加量总和的比例小于等于3:2。
4.根据权利要求1或2所述的水处理用陶粒滤料的制备方法，其特征在于：步骤E中含水率为40%。
5.根据权利要求1或2所述的水处理用陶粒滤料的制备方法，其特征在于：步骤G中预热温度为400℃。
说明书
水处理用陶粒滤料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶粒滤料的制备方法。
背景技术
随着社会的日益发展，城市规模的不断扩大，城市自来水厂和污水处理厂的处理水量也不断增多，所产生的给水污泥和污水污泥也越来越多，目前，相当一部分污泥主要还是采用一些传统的方法进行处理和处置，包括卫生填埋、填海、焚烧等。填埋需要占用大量场地，显然不宜大规模推广;而排海会危害海洋生态系统，造成无国界的污染，美国及欧盟国家早已立法禁止污泥排海;焚烧的投资、操作及前处理费用都较高，且易产生二噁英等大气污染问题，故受到较大限制。而其他一些资源化技术如污泥制氢、低温热解制油、制吸附剂等，由于受到技术及成本等方面的限制，短时间内也很难得到大规模的应用。因此，发展一种经济有效的污泥处理与处置的方法就显得至关重要。
人工陶粒滤料是一种轻集料，被广泛应用于污水处理中，陶粒滤料以好氧活性污泥作为接种，进水两周即可达到曝气生物滤池的处理效果。但目前国内的生产厂家生产陶粒的原料仍然以粘土为主，成本较高，且需要开挖良田。为保护我们周围环境，保证社会的可持续发展，建立资源节约型社会。因此，寻找合适的添加剂以减少陶粒生产过程中粘土的使用量就显得至关重要。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种以给水污泥和污水污泥为主要成分的水处理用陶粒滤料的制备方法。
水处理用陶粒滤料的制备方法，依次包括以下步骤：
步骤A，将污水污泥和给水污泥自然风干;
步骤B，;将粘土及风干后的给水污泥和污水污泥分别碾磨粉碎，粉碎后使用60目的筛子过滤;
步骤C，检测粘土、给水污泥、污水污泥的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、有机质的百分比含量：
步骤D，检测混合后粉末中的以下化学成分，若未达到以下比例，则添加缺少的物质，使混合物满足以下比例：
SiO2：45%～70%，
Al2O3：10%～25%，
Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O任一一种或两种以上之和为13%～26%;
步骤E，将上述混合物加水搅拌，水的添加量为上述混合物重量的36%-44%，搅拌直到呈粘稠状，再放入成球机上成球;
步骤F，将料球放在阴凉通风处自然干燥24h;
步骤G，将料球放入马弗炉中，温度调至395℃-405℃，预热10min;
步骤H，升温烧制，待马弗炉炉内温度升至1200℃后，恒温保温20min;
步骤I，待陶粒滤料烧制完全后，取出陶粒滤料，自然冷却至室温。
上述每一步骤都是本发明所必须。
首先，只有当所用陶粒原料的化学成分处于某一范围内时，所得陶粒才具有良好的烧胀性。这些化学成分按其作用可分为三类：第一是成陶成分，有SiO2、Al2O3及Fe2O3，在原料中占3/4;其次是起助熔作用的熔剂氧化物，有Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等;最后是在焙烧过程中能够产生CO、CO2等气体的物质。这些原料的化学成分需控制在以下范围(%)SiO2：53%～70%，Al2O3：10%～25%，Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等熔剂之和13%～26%。先检测粘土、给水污泥、污水污泥中上述化学成分的百分比含量，再估算出怎么的添加比例可以满足上述范围要求。添加比例的计算方法为：可先确定一个比例，比如粘土：污水污泥：给水污泥=2:1:1.然后计算这个比例条件下的混合物中各化学成分含量是否处于上述范围内，如果在范围内，可进行下一步;如果不在范围内，那就说明这个比例不合适，舍去，重新确定一个比例，如此多试验几次就能得到最佳配比。
其次，为了去除料球中的部分水分，防止焙烧过程中球体炸裂，必须先进行初步干燥。预热是为了除去坯体中残余的水分，为生料球表层的软化做准备。同时降低烧胀前料球中碳的含量，以达到最佳烧胀的效果。由于原料中所含的碳在400℃时烧失量比较大，于是本发明确定预热温度为400℃。预热完成后，再将马弗炉温度调至所设计的焙烧温度，然后开始升温程序。
第三，焙烧温度对于陶粒的性能具有非常重要的影响，一方面，温度越高液相量就越大，固体颗粒由于液相表面张力的作用相互接近，液相烧结反应就可以更好的发生;另外，温度越高液相的粘度会下降，这样烧结反应所形成的液相就会更容易填充到气孔中使得陶粒气孔率减少，会降低陶粒的吸水率。本发明通过对不同焙烧温度下陶粒滤料性能的比较，确定最佳的焙烧温度为1200℃。
最后，保温时间是为陶粒滤料的发气膨胀提供充足的时间。保温时间过短，料球发气不充分;反之，则增大能耗，降低工艺的经济性。
作为优选，粘土的添加量与给水污泥和污水污泥的添加量总和的比例小于等于3:2。粘土比例高陶粒滤料强度好，但比表面积指标稍差，微生物附着面积随之下降，影响了产品的性能，因此，粘土的添加量与给水污泥和污水污泥的添加量总和的比例最好小于等于3:2。
作为优选，步骤E中含水率为40%。
作为优选，步骤G中预热温度为400℃。
本发明利用给水污泥和污水污泥替代一部分粘土烧制陶粒滤料，且利用污泥生产陶粒滤料对发展循环经济，实施可持续发展战略，保护环境具有重大的意义，具有广阔的市场前景。
本发明以给水污泥、污水污泥和粘土为原料，烧制成陶粒滤料，不仅降低了污泥处理处置和纯粘土烧制陶粒的成本，具有一定的经济效益，而且减少了污泥的二次污染风险，因此还有一定的环境效益。
本发明最终将陶粒滤料作为废水生物处理中微生物挂膜的载体，使得污泥经过最终处置后再次应用于污水处理。不仅使得污泥得到资源化利用，并且使得整个污水处理→污泥处置→再次应用于污水处理形成一个闭合的循环路径，大大减少了将污泥用作其他用途而带来的费用和风险，更体现了以废治废，变废为宝的方针。