申请日2011.11.11
公开(公告)日2012.06.27
IPC分类号C04B38/06; C02F3/10; C02F3/34
摘要
本发明提供一种用于微污染水预处理的给水污泥陶粒的制备方法，属于微污染水预处理技术领域。该陶粒以给水厂污泥为主要原料，与粉煤灰和造孔剂按一定质量比混合均匀，然后加入一定量的水在成球机中造粒成球，将球形生料烘干后通过连续的变温和恒温焙烧，经自然冷却和筛分后得到成品陶粒。本发明充分利用给水厂的污泥，使污泥得到资源化利用，并且制备工艺简单，成本低廉。该法制得的陶粒，表面及内部微孔丰富，有利于微生物在其表面的挂膜生长，从而使微污染水源水生物预处理的效果显著提高，具有较好的社会效益和环保效益。
权利要求书
1.用于微污染水预处理的给水污泥陶粒的制备方法，其特征在于该制备方法具体步骤如下：
(1)制备给水干污泥：将给水厂含水率80wt%的脱水污泥，在105~110℃条件下鼓风干燥2h，得到含水率52wt%的给水干污泥;
(2)原料破碎与筛分：将步骤(1)所得给水干污泥、用作造孔剂的干稻壳用粉碎机粉碎后，过100目电动筛，分别得到粒径小于100目的干污泥与稻壳粉;
(3)原料混合：将步骤(2)所制得的干污泥、稻壳粉与粉煤灰加入到搅拌混合釜中搅拌混合30min，制得混合料，所述干污泥、粉煤灰及稻壳粉的质量百分比分别为：70~80%、15~19%及1~5%;
(4)造粒：将步骤(3)所得混合料转入到转盘造粒机中，加入水后进行造粒，得到粒径在2~9mm的球形生料，加入水的质量是所述混合料质量的5 %;
(5)球形生料干燥与焙烧：将步骤(4)所得球形生料转入回转炉中，在105℃下干燥60min，设定回转炉升温速率为5℃/min，回转炉温度从105℃逐渐升到300℃，在300℃持续焙烧30min;然后温度从300℃升至500℃，在500℃持续焙烧30min;然后温度从500℃逐渐升至800℃，在800℃持续焙烧30min，完成烧结过程，得到烧结陶粒;
(6)出料冷却：将步骤(5)所得烧结陶粒转移出回转炉，自然冷却至室温;
(7)筛分：将步骤(6)所得冷却后的陶粒进行筛分，去掉不合格产品，得到不同粒径的陶粒成品。
2.根据权利要求1所述的用于微污染水预处理的给水污泥陶粒的制备方法，其特征在于所制备的陶粒用于微污染水预处理。
说明书
用于微污染水预处理的给水污泥陶粒的制备方法
技术领域
本发明属于微污染水预处理技术领域，具体涉及一种用于微污染水预处理的给水污泥陶粒的制备方法。
背景技术
利用生物预处理技术可有效降解微污染水源水中溶解性有机物及氨氮污染。目前，生物预处理技术用于处理微污染源水大部分采用生物膜法来进行，而生物膜法的核心在于选择合适的填料作为生物生长的载体。尽管有多种多样的载体出现，但目前最成熟、最常用的还是轻质陶粒。常规的陶粒通常采用粘土作为主要原料制作而成，但以粘土为主要原料会消耗大量粘土资源，破坏耕地，况且目前粘土资源已被国家重点保护，粘土使用受到严格限制。
随着环境标准要求的提高以及污泥处理技术的发展，有关污泥资源化利用的途径也备受关注。但目前大量研究和专利技术专注于城市污水厂污泥的处理及资源化问题，而对城市给水厂的污泥则关注较少。2006年国家修订后的《室外给水设计规范》(GB50013-2006)明确增加了对给水处理中排泥水进行处理，从而不可避免的产生大量给水厂污泥。因此，探究给水厂污泥的处理及资源化方法成为十分紧迫的任务。
目前给水厂脱水污泥大都被作为垃圾而填埋，但其渗滤液可能会污染地下水，从而对饮用水安全带来隐患。此外，研究者也探索了一些给水厂污泥可能的资源化方法，如，以给水厂污泥作为吸附剂去除污水中六价铬，磷酸盐，取得了较好的效果;利用给水厂污泥已烧制了满足要求的建筑用砖;利用给水厂污泥烧制高强度陶粒用于混凝土的建筑材料也取得不错的效果。中国专利CN1644565A公开了“一种用给水厂污泥和污水厂污泥制备轻质陶粒的方法”，但制备的陶粒也是用于高强度混凝土生产。由此可见，目前以给水厂污泥制备的陶粒主要用作建筑材料，特别重视陶粒的强度，而微污染水源水生物预处理用的陶粒，除了需满足一定的强度外，还需表面粗糙，有一定的孔径，有利于生物膜的生长，因此与建筑用陶粒在制作方法上存在明显不同。至今为止，还没有利用给水厂污泥作为主要原料制作微污染水源水生物预处理用陶粒的相关报道。给水厂污泥的成份与粘土成份很相似，利用给水厂污泥替代粘土来烧制微污染水源水生物预处理用陶粒，既节约了粘土资源，又开辟了给水厂污泥资源化利用的新途径。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种用于微污染水预处理的给水污泥陶粒的制备方法，该方法为微污染水源水生物预处理提供一种生物生长的良好载体以及解决给水厂污泥资源化问题。
本发明所提供的用于微污染水预处理的给水污泥陶粒的制备方法具体步骤如下：
(1)制备给水干污泥：将给水厂含水率80wt%的脱水污泥，在105~110℃条件下鼓风干燥2h，得到含水率52wt%的给水干污泥;
(2)原料破碎与筛分：将步骤(1)所得给水干污泥、用作造孔剂的干稻壳用粉碎机粉碎后，过100目电动筛，分别得到粒径小于100目的干污泥与稻壳粉;
(3)原料混合：将步骤(2)所制得的干污泥、稻壳粉与粉煤灰加入到搅拌混合釜中搅拌混合30min，制得混合料，所述干污泥、粉煤灰及稻壳粉的质量百分比分别为：70~80%、15~19%及1~5%;
(4)造粒：将步骤(3)所得混合料转入到转盘造粒机中，加入水后进行造粒，得到粒径在2~9mm的球形生料，加入水的质量是所述混合料质量的5 %;
(5)球形生料干燥与焙烧：将步骤(4)所得球形生料转入回转炉中，在105℃下干燥60min，设定回转炉升温速率为5℃/min，回转炉温度从105℃逐渐升到300℃，在300℃持续焙烧30min;然后温度从300℃升至500℃，在500℃持续焙烧30min;然后温度从500℃逐渐升至800℃，在800℃持续焙烧30min，完成烧结过程，得到烧结陶粒;
(6)出料冷却：将步骤(5)所得烧结陶粒转移出回转炉，自然冷却至室温;
(7)筛分：将步骤(6)所得冷却后的陶粒进行筛分，去掉不合格产品，得到不同粒径的陶粒成品。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明所提供的陶粒，其制作原料给水厂脱水污泥、粉煤灰以及造孔剂稻壳均为工业或农业废弃物，开辟了这些废物资源化利用的新途径，符合目前国家正在大力推进的“循环经济”的政策。
(2)本发明利用给水厂脱水污泥代替常规的粘土来制作陶粒，可有效保护粘土资源，进而保护耕地。
(3)本发明利用农业废弃物稻壳作为造孔剂，避免了常规化学药剂造孔剂的使用，降低了生产成本。
(4)该陶粒的制作方法简单，制作过程中采用连续变温与恒温焙烧相结合的烧结方法，大大减少了陶粒的烧结开裂和破碎，提高了产品的成品率。
(4)该法制得的陶粒，表面粗糙，表面及内部微孔丰富，有利于微生物在其表面的挂膜生长，生物量较多，从而促进微污染水源水生物预处理效果的提高，在溶解氧保持在4.60~5.20mg/L的条件下，可将微污染水源水中CODMn由6.37~7.82mg/L降低到3.66~4.78mg/L，氨氮由1.65~2.06mg/L降低到0.28~0.42mg/L，出水水质满足水源水质三类水体的要求。
本发明提供的制备方法简单，原料为工业废弃物，符合目前国家正在提倡的“循环经济”的政策，该陶粒滤料用于微污染水源水生物预处理，可有效降解水中溶解性有机物和氨氮等污染物。