申请日2013.11.25
公开(公告)日2014.02.26
IPC分类号C04B14/10; C04B28/00
摘要
本发明公开了一种制备污水处理用高效除磷材料的方法。(1)将粘土、普通水泥、熟石灰和油页岩渣在105℃下干燥12-24小时;(2)将步骤(1)干燥后的粘土120-180克、普通水泥40-60克、熟石灰80-120克和油页岩80-120克，加水190-280ml，利用曝气装置通入0.2L/min空气，充分搅拌10-25分钟，即获得混合物;(3)放入造粒机制成粒径为3.5~4.5mm颗粒;(4)在105℃干燥12~24小时，即获得污水处理用高效除磷材料。本发明搅拌时通入空气，可增加污水处理用高效除磷材料的孔隙率和比表面积;水泥的CaO对磷有沉淀作用，Al2O3、Fe2O3对磷有吸收作用;熟石灰、水泥均为碱性，为污水处理用高效除磷材料提高适宜的pH环境，制得的污水处理用高效除磷材料去除磷能力明显。
权利要求书
1.一种制备污水处理用高效除磷材料的方法，其特征在于具体步骤为：
(1)将粘土、普通水泥、熟石灰和油页岩渣在105℃下干燥12-24小时;
(2)将步骤(1)干燥后的粘土120-180克、普通水泥40-60克、熟石灰80-120克和油页岩80-120克，加水190-280ml，利用曝气装置通入0.2L/min空气，充分搅拌10-25分钟，即获得混合物;
(3)将步骤(2)所得混合物放入造粒机制成粒径为3.5~4.5mm颗粒;
(4)将步骤(3)所得颗粒，在105℃干燥12~24小时，即获得污水处理用高效除磷材料。
说明书
一种制备污水处理用高效除磷材料的方法
技术领域
本发明涉及一种制备污水处理用高效除磷材料的方法，为水处理除磷工艺提供新的高效除磷滤料。
背景技术
污水处理的材料一般用于人工湿地和生物滤池滤料，不同制作方法及原材料的滤料对污水的处理效果以及针对性不同。陶粒的用途涉及建筑、冶金、化工、农业、环保等领域，尤其在水处理方面，陶粒广泛用于水处理滤料。赵怡等以城市污水处理厂的脱水污泥为主要原材料，以炉渣、黏土为辅助材料，在适宜的材料配比和工艺条件下，烧制成用于水处理工艺的污泥陶粒。而Mun则直接将脱水污泥与粘土经过挤压成球，烧制成污泥陶粒，其堆积密度为600.00~1000.00kg/m3。齐元锋等利用脱水污泥和粘土，添加粉煤灰烧结成用于水处理的超轻陶粒。Ignacio Merino等利用城市污水厂污泥焚烧灰烧制陶粒，其陶粒的颗粒密度在2000kg/m3左右。虽然多种不同原材料以及制作方法的陶粒可作为水处理的生物膜载体，但这些陶粒很少赋予高效吸附除磷和沉淀除磷等功能，并且陶粒制作过程中大多需要进行高温烧结，耗能较大。
李怀正等采用不同湿地基质——粗砂、瓜子片、砾石、高炉渣、钢渣、煤灰渣对污水的TP进行去除试验，结果表明不同基质对TP的去除率又高到低为钢渣、粉煤灰、砂子、高炉渣、瓜子片、砾石，其中钢渣对TP的去除率为80%，粉煤灰则大于50%。刘汤勋等对常用湿地基质除磷能力的比较，试验结果表明，粉煤灰砖、钢渣、碎砖、碎石和砾石对磷(5 mg/L)的饱和吸附率依次为98.2%、90.8%、40.4%、38.3%和9.6%，其吸附平衡时间依次为12、16、24、24和30h。陆亦恺等使用以粉煤灰为原料，采用水热合成法制作沸石，并造粒，该滤料在弱碱环境下，处理TP浓度为5mg/L生活污水，滤料对TP去除率仅为30%。
杨敬梅等通过试验分析，发现pH越高，滤料对磷的去除率越高，原因在于：(1)溶解性磷酸盐不同存在形式所占比例与pH有关，当pH升高，PO3- 4所占比例增大，PO3- 4是与滤料中不同添加剂发生反应的有效离子;(2)pH对磷酸镁以及羟基磷酸钙的溶解度有较大影响，随pH的升高，二者的溶解度均降低。因而具有碱性的污水处理材料，能够提高滤料除磷效果。在如今需要环保节能的环境下，能高效吸附、沉淀磷并制作能耗低的材料将具有广阔市场前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种污水处理用高效除磷材料的制作方法，为水处理除磷工艺提供新的高效除磷滤料。
本发明是在利用熟石灰、水泥、粘土、油页岩渣为原材料的基础上，搅拌同时通入空气，最后成球干燥制成。本发明材料其粒径、孔隙率、堆积密度等性能被严格挑选，并符合GB/T17431-2010的相关要求。研究正磷酸盐溶液被吸附到材料表面或被材料内部孔道截留的一种陶粒制作方法。从而为材料对污水中磷的吸附效率提高而提供一种新的滤料制作方法。
具体步骤为：
(1)将粘土、普通水泥、熟石灰、油页岩在105℃下干燥12-24小时。
(2)将步骤(1)干燥后的粘土120-180克、普通水泥40-60克、熟石灰80-120克和油页岩80-120克，加水190-280ml，利用曝气装置通入0.2L/min空气，充分搅拌10-25分钟，即获得混合物。
(3)将步骤(2)所得混合物放入造粒机制成粒径为3.5~4.5mm颗粒。
(4)将步骤(3)所得颗粒，在105℃干燥12~24小时，即获得污水处理用高效除磷材料。
(5)取步骤(4)所得污水处理用高效除磷材料5.0g，投入到200ml生活污水中，25℃水浴恒温振荡器中反应3~4小时，测定上清液中磷的去除率。
计算磷酸盐去除率：
式中：η——磷酸盐去除效率;
C0——生活污水中磷的初始浓度，单位mg/L;
C——生活污水吸附反应后磷的浓度，单位mg/L。
本发明旨在通过制作方法的改变，提高材料对污废水的除磷特性，具体情况是：(1)首先搅拌时通入空气，使混合物有足够的孔隙，从而增加高效除磷材料的孔隙率和比表面积;(2)高效除磷材料中水泥的CaO对磷有沉淀作用，Al2O3、Fe2O3对磷有吸收作用;(3)熟石灰、水泥均为碱性，为高效除磷材料提高适宜的pH环境;(4)高效除磷材料对磷酸盐溶液磷去除率为73.26%，去除磷能力明显。
具体实施方式
实施例：
(1)将粘土、普通水泥、熟石灰、油页岩渣在105℃下干燥12小时。
(2)将步骤(1)干燥后的粘土150g、普通水泥50g、熟石灰100g和油页岩100g混合，加入240ml水，同时利用曝气装置通入0.2L/min空气，充分搅拌15分钟，即获得混合物。
(3)使用小型造粒机将步骤(2)所得的混合物制成粒径为3.5mm~4.5mm的颗粒。
(4)将步骤(3)所得颗粒在105℃干燥24小时，即获得污水处理用高效除磷材料。
(5)采用国家标准(GB11893-89)测定生活污水中磷酸盐的初始浓度为8.49mg/L，然后用2只500ml锥形瓶分别取生活污水200ml，分别添加5.0g普通陶粒以及经步骤(4)所得的污水处理用高效除磷材料，在150r/min水浴恒温振荡器进行吸附，温度调节为25℃，吸附4小时后，测定污水上清液的总磷浓度分别为6.18mg/L和2.27 mg/L。
计算总磷去除率：
普通材料(陶粒)：(8.49-6.18)/8.49=27.21%
污水处理用高效除磷材料：(8.49-2.27)/8.49=73.26%。