申请日2011.08.09
公开(公告)日2011.12.21
IPC分类号C02F3/10; B01D39/02
摘要
一种污水处理复合滤料及其制备方法，它涉及一种污水处理复合滤料及其制备方法。本发明要解决现有技术制备的复合滤料在废水生物处理工艺体现出强度不够、耐酸碱性差、不能保证彻底再生利用和再生困难，而且制备过程采用的原料成本高的问题。本发明的污水处理复合滤料由污水污泥、基料、有机溶剂和承载基板制备而成;本发明的污水处理复合滤料的制备方法如下：1.混合，2.烧结，3.核化晶化。优点：1.莫氏硬度可达7～8，在酸碱性条件浸泡3天后，其莫氏硬度为6.5～7.5，耐1200℃高温;2.够彻底再生利用，且再生方法简单;3.孔隙率≥50%，比表面积≥4×104cm2/g。本发明主要用于制备污水处理复合滤料。
权利要求书
1.一种污水处理复合滤料，其特征在于污水处理复合滤料由污水污泥、基料、有机溶剂 和承载基板制备而成;所述的污水污泥与基料的质量比为10∶(1～3)，所述的污水污泥与有机 溶剂的体积比为1∶(1～3)，所述的承载基板的表面负载量为0.8～1.4g/cm2。
2.根据权利要求1所述的一种污水处理复合滤料，其特征在于所述污水污泥的是采用污 水处理厂排放的湿污泥经干燥再研磨得到的，其中污水污泥按质量分数包含25%～30%SiO2、 6%～15%Al2O3、5%～10%P2O5、5%～10%CaO和6%～10%Fe2O3，且污水污泥粒径小于75μm。
3.根据权利要求2所述的一种污水处理复合滤料，其特征在于所述的基料为SiO2、碎玻 璃、污泥热解灰或污泥焚烧灰，或者为碎玻璃与污泥热解灰按质量比1∶(0.5～1.5)混合的混合 物，或者为碎玻璃与污泥焚烧灰按质量比1∶(0.5～1.5)混合的混合物，且基料的粒径小于75μm; 其中所述的碎玻璃按质量分数是由5%～15%Na2SiO3、10%～20%CaSiO3和65%～80%SiO2组成; 其中所述的污泥热解灰是采用污水处理厂排放的湿污泥在加热的无氧条件下热解，然后经粉 碎过筛制备而成，污泥热解灰按质量分数包含45%～50%SiO2、15%～20%Al2O3、2%～3%MgO、 4%～8%CaO、1%～3%K2O、0.5%～2%Na2O、0.0001%～1%TiO2、5%～9%Fe2O3和5%～9%P2O5; 其中所述的污泥焚烧灰是采用污水处理厂排放的湿污泥在加热的有氧条件下热解，然后经粉 碎过筛制备而成，污泥焚烧灰按质量分数包含35%～45%SiO2、10%～18%Al2O3、5%～10%P2O5、 4%～10%CaO和6%～9%Fe2O3。
4.根据权利要求3所述的一种污水处理复合滤料，其特征在于所述的有机溶剂为乙醇、 丙醇、乙酸、丙酸、丙酮、丁酮、乙醚或丙醚。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种污水处理复合滤料，其特征在于所述的承载基 板是由陶粒、石英砂、斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、毛沸石、片沸石或钙十字沸石制备而 成厚度为10mm～20mm的板材，或者陶粒与石英砂按质量比1∶(0.5～1.5)混合的混合物制备而 成厚度为10mm～20mm的板材。
6.如权利要求1所述一种污水处理复合滤料的制备方法，其特征在于污水处理复合滤料 的制备方法是按以下步骤完成的：一、混合：采用有机溶剂将污水污泥和基料充分均匀，将 混匀后的混合物涂在承载基板上，承载基板上混匀后的混合物厚度为4mm～6mm;二、烧结： 将步骤一制备负载厚度为4mm～6mm混匀后混合物的承载基板放置到自动翻转控制反应装置 中，并将自动翻转控制反应装置在0.5r/min～1.5r/min、氮气或氩气保护下采用微波加热烧结或 者普通加热烧结，然后降自动翻转控制反应装置的温度低至20～200℃;三、核化晶化：将步 骤二温度降低至20～200℃的自动翻转控制反应装置在0.5r/min～1.5r/min、氮气或氩气保护下 采用微波加热核化晶化或者普通加热核化晶化，即得到高强度可再生污水处理复合滤料;步 骤一中所述的污水污泥与基料的质量比为10∶(1～3);步骤一中所述的污水污泥与有机溶剂的 体积比为1∶(1～3);步骤一中所述的承载基板的表面负载量为0.8～1.4g/cm2;步骤二中所述的 微波加热烧结是在1000W～2000W下，烧结15min～60min;步骤二中所述的普通加热烧结是 在温度1000℃～1600℃下，烧结1～2.5h;步骤三中所述的微波加热核化晶化是在750℃～800 ℃核化45～70min，然后以1～5℃/min的升温至950℃～1200℃，并在950℃～1200℃下晶化 45～60min，即得到高强度可再生污水处理复合滤料;步骤三中所述的普通加热核化晶化是在 750℃～800℃核化85～100min，然后以1～5℃/min的升温至950℃～1200℃，并在950℃～1200 ℃下晶化100～140min，即得到污水处理复合滤料。
7.根据权利要求6所述的一种污水处理复合滤料的制备方法，其特征在于步骤一中所述 污水污泥的是采用污水处理厂排放的湿污泥经干燥再研磨得到的，其中污水污泥按质量分数 包含25%～30%SiO2、6%～15%Al2O3、5%～10%P2O5、5%～10%CaO和6%～10%Fe2O3，且污水 污泥粒径小于75μm;步骤一中所述的有机溶剂为乙醇、丙醇、乙酸、丙酸、丙酮、丁酮、乙 醚或丙醚;步骤一中所述的基料为SiO2、碎玻璃、污泥热解灰或污泥焚烧灰，或者为碎玻璃 与污泥热解灰按质量比1∶(0.5～1.5)混合的混合物，或者为碎玻璃与污泥焚烧灰按质量比 1∶(0.5～1.5)混合的混合物，且基料的粒径小于75μm;其中所述的碎玻璃按质量分数是由 5%～15%Na2SiO3、10%～20%CaSiO3和65%～80%SiO2组成;其中所述的污泥热解灰是采用污 水处理厂排放的湿污泥在加热的无氧条件下热解，然后经粉碎过筛制备而成，污泥热解灰按 质量分数包含45%～50%SiO2、15%～20%Al2O3、2%～3%MgO、4%～8%CaO、1%～3%K2O、 0.5%～2%Na2O、0.0001%～1%TiO2、5%～9%Fe2O3和5%～9%P2O5;其中所述的污泥焚烧灰是 采用污水处理厂排放的湿污泥在加热的有氧条件下热解，然后经粉碎过筛制备而成，污泥焚 烧灰按质量分数包含35%～45%SiO2、10%～18%Al2O3、5%～10%P2O5、4%～10%CaO和 6%～9%Fe2O3;步骤一中所述的承载基板是由陶粒、石英砂、斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、 毛沸石、片沸石或钙十字沸石制备而成厚度为10mm～20mm的板材，或者陶粒与石英砂按质 量比1∶(0.5～1.5)混合的混合物制备而成厚度为10mm～20mm的板材。
8.根据权利要求6或7所述的一种污水处理复合滤料的制备方法，其特征在于步骤二 中所述的自动翻转控制反应装置由旋转电机连接装置(1)、驱动轴(2)和旋转连接体(3)组成，驱 动轴(2)焊接在旋转连接体(3)上，使用时旋转连接体(3)悬空在加热器中，驱动轴(2)最外端延 伸至加热器外，驱动轴(2)的最外端连接旋转电机连接装置(1)。
9.根据权利要求7所述的一种污水处理复合滤料的制备方法，其特征在于所述污泥热解 灰的制备方法如下：将污水处理厂排放的湿污泥在温度为500℃～800℃的无氧条件下进行热 分解，在反应外侧接入装有水的集气瓶，当没有气泡冒出时，则表明反应完全，反应完全后 取出，研磨后过筛得到的;所述污泥焚烧灰的制备方法如下：将污水处理厂排放的湿污泥在 温度为400℃～600℃的有氧条件下进行焚烧处理，观察污泥燃烧的火苗，待没有火苗或者热 量放出时，则表明样品反应完全，待反应完全后取出，研磨后过筛得到的。
说明书
一种污水处理复合滤料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理复合滤料及其制备方法。
背景技术
曝气生物滤池应用于废水处理中，滤料的选择对于得到较高活性生物量和生物多样性起 到的作用非常大。经常用到的传统滤料有石英砂、活性炭、沸石、陶粒及一些塑料制品(合 成纤维、聚乙烯小球、波纹板等)。且现有技术制备的污水处理复合滤料在废水生物处理工艺 体现出强度不够，一般复合滤料的莫氏硬度为5～7，在水流的冲刷下，复合滤料破损比较严 重，耐酸碱性差，在酸碱性条件浸泡3天后莫氏硬度降低至4～5，且使用后的滤料再生比较 困难，经过多次反冲洗后，也不能保证滤料的彻底再生利用，而且再生过程费时费力、容易 将填料冲散、浪费水源，而且制备过程采用的原料成本高，因此研究和开发出一种高强度易 再生的滤料成为曝气生物滤池应用的关键技术之一。
发明内容
本发明要解决现有技术制备的复合滤料在废水生物处理工艺体现出强度不够、耐酸碱性 差、不能保证彻底再生利用和再生困难，而且制备过程采用的原料成本高的问题，而提供一 种污水处理复合滤料及其制备方法。
污水处理复合滤料由污水污泥、基料、有机溶剂和承载基板制备而成;所述的污水污泥 与基料的质量比为10∶(1～3)，所述的污水污泥与有机溶剂的体积比为1∶(1～3)，所述的承载基 板的表面负载量为0.8～1.4g/cm2。
污水处理复合滤料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、混合：采用有机溶剂将 污水污泥和基料充分均匀，将混匀后的混合物涂在承载基板上，承载基板上混匀后的混合物 厚度为4mm～6mm;二、烧结：将步骤一制备负载厚度为4mm～6mm混匀后混合物的承载基 板放置到自动翻转控制反应装置中，并将自动翻转控制反应装置在0.5r/min～1.5r/min、氮气或 氩气保护下采用微波加热烧结或者普通加热烧结，然后降自动翻转控制反应装置的温度低至 20～200℃;三、核化晶化：将步骤二温度降低至20～200℃的自动翻转控制反应装置在 0.5r/min～1.5r/min、氮气或氩气保护下采用微波加热核化晶化或者普通加热核化晶化，即得到 高强度可再生污水处理复合滤料;步骤一中所述的污水污泥与基料的质量比为10∶(1～3);步 骤一中所述的污水污泥与有机溶剂的体积比为1∶(1～3);步骤一中所述的承载基板的表面负载 量为0.8～1.4g/cm2;步骤二中所述的微波加热烧结是在1000W～2000W下，烧结15min～60min; 步骤二中所述的普通加热烧结是在温度1000℃～1600℃下，烧结1～2.5h;步骤三中所述的微 波加热核化晶化是在750℃～800℃核化45～70min，然后以1～5℃/min的升温至950℃～1200℃， 并在950℃～1200℃下晶化45～60min，即得到高强度可再生污水处理复合滤料;步骤三中所述 的普通加热核化晶化是在750℃～800℃核化85～100min，然后以1～5℃/min的升温至950℃ ～1200℃，并在950℃～1200℃下晶化100～140min，即得到污水处理复合滤料。
本发明的优点：一、本发明为污水处理厂排放的湿污泥提供一种良好的利用途径，有利 于解决环境污染，实现资源化利用，且降低原料成本;二、本发明制备出的污水处理复合滤 料，具有机械强度高，莫氏硬度可达7～8，耐酸碱性强，在酸碱性条件浸泡3天后，其莫氏 硬度为6.5～7.5，耐1200℃高温;三、本发明制备出的污水处理复合滤料能够彻底再生利用， 且再生方法简单;四、本发明制备出的污水处理复合滤料具有丰富的空隙，其孔隙率≥50%， 比表面积≥4×104cm2/g，拥有良好的过滤性能。