CN100467095C - 一种水处理用多孔硅酸钙滤材 - Google Patents

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一种经混凝、蒸汽发泡养护、高温高压蒸汽处理后得到的水处理用多孔硅酸钙滤材，其特征在于以国产粉状石英(SiO2)、普通硅酸盐水泥、粉状氧化钙(CaO)、粉状石膏(CaSO4)、和铝(Al)粉为主要原料。成品具有很强的有机物、磷、氮的吸附、分解能力，是小型生活污水处理系统的理想滤材。

Description

一种水处理用多孔硅酸钙滤材
一、技术领域
本发明属废水、污水处理技术领域中的过滤材料制造技术。
二、背景技术
随着工农业生产和人民生活水平的提高，我国的工业污水和生活污水排放量越来越大，且生活污水的排放总量已经超过了工业污水的排放量，根据2005年度的统计，当年的生活污水的排放总量为281.4亿吨，工业污水的排放总量为243.1亿吨。
生活污水中的污染源主要为有机物和磷、氮等，已成为河流、湖泊富营养化的主导因素。随着经济的发展，污水量还会增加，如不加以治理，建设优美环境，使河流、湖泊变清的环境治理目标很难实现。借鉴国外发达国家的先进经验，只有从源头开始治理水污染，才可以真正实现理想的污水处理目标，因此，小型生活污水处理系统也已逐渐开始在国内得到推广使用。目前引进的一些小型污水处理系统，主要使用活性滤材完成对生活污水中的污染源进行吸附、分解处理，且滤材必须定期更换。对常用的多孔硅酸钙滤材分析表明，其主要成分为雪硅钙石(Tobermorite)和硬硅钙(Xonotlite)，简称TBX。在电镜中可见很多的小气孔，有很大的外表面积(参见附图1)；在小孔间是片状雪硅钙石结晶体，他们间又有很多微孔，有很大的内表面积(参见附图2)。由于多孔硅酸钙滤材的大孔隙内可以进行有机物质的微生物好气分解，而在微孔隙内可进行厌气分解，可将吸附的有机物分解，延长材料的使用寿命，同时雪硅钙本身对磷又可进行物理化学吸附。因此，多孔硅酸钙滤材具有很强的有机物和磷、氮等的吸附、分解能力，是小型生活污水处理系统的理想滤材。
由于引进设备中使用的多孔硅酸钙滤材配方，目前尚不对外公开，因此设备引进之后，尚需定期向国外厂商订货，不仅耗资大，且大大影响了设备的推广使用。
三、发明内容
本发明的目的就是根据小型污水处理系统的滤材要求，开发以国产原料为基础的新型多孔硅酸钙高效污水净化矿物滤材。
本发明的技术解决方案为:以国产粉状石英(SiO2)、普通硅酸盐水泥、粉状氧化钙(CaO)、粉状石膏(CaSO4)、和铝(Al)粉为主要原料，经混凝、蒸汽发泡养护、高温高压蒸汽处理后得到成品水处理用多孔硅酸钙滤材，原料配比如下(以重量份计):
粉状石英(SiO2)——50
普通硅酸盐水泥——10～26
粉状氧化钙(CaO)——5～26
粉状石膏(CaSO4)——5
铝(Al)粉——0.15～0.22
试验表明，在配方中加入适量晶种可使雪硅钙石(Tobermorite)快速结晶析出，抑制硬硅钙(Xonotlite)的形成，成品过滤性能更好，同时又可废物利用，节约成本。成品锯切边角碎料粉碎后，即可作为晶种使用，加入量为总重的1～5％。
四、附图说明
图1为进口TBX滤材中的大孔隙电镜图；
图2为进口TBX滤材中的板片晶体间微孔电镜图；
图3为根据本发明配方制造的TBX滤材中的大孔隙电镜图；
图4为根据本发明配方制造的TBX滤材中的板片晶体间微孔电镜图；
五、具体实施方式
实施例1：
滤材配方如下(以重量份计):
粉状石英(SiO2)——50
普通硅酸盐水泥(标号425或425R)——10～26
粉状氧化钙(CaO)——5～26
粉状石膏(CaSO4)——5
铝(Al)粉——0.15～0.22
水——适量
配方中的粉状石英(SiO2)可以使用国产粉状鳞英石或风化石英、硅藻土等；氧化钙(CaO)也可以先用水将生石灰化开得到的Ca(OH)2代用。
a.混凝
先将粉状石英(SiO2)、普通硅酸盐水泥(标号425或425R)、石膏(CaSO4)、氧化钙(CaO)和铝(Al)粉混匀；
再加水快速搅拌均匀后注入模具中成型。
b.蒸汽发泡养护
将模具和半成品移到60℃蒸锅中发泡、固化、养护8小时左右。
c.高温高压蒸汽处理
将蒸汽养护的半成品移入高压蒸汽釜中，在180～200℃，10MPa的条件下反应10小时左右，即得成品多孔硅酸钙高效污水净化矿物滤材。
为了保证成品的过滤活性，必须控制成品的pH值在9.5左右，成品的pH值主要与水泥与CaO的配比相关，下表为水泥与CaO对成品pH值的影响:
 
处理号 A B C D E F G
SiO<sub>2</sub> 50 50 50 50 50 50 50
水泥 26 26 20 15 10 10 10
CaO 5 10 10 10 15 20 26
CaSO<sub>4</sub> 5 5 5 5 5 5 5
Al 0.22 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15
pH(105℃) 9.81 9.86 9.87 9.68 9.60 9.49 9.60
说明：表中数值均以重量份计
从表中可知，水泥含量越低、CaO含量越高，成品的pH值也将越低，但水泥含量过低、CaO含量过高将会影响成品的机械强度。
成品水处理用多孔硅酸钙滤材的主要物理化学性能如下:
密度:0.3～0.6g cm-3
pH值:9.3～9.6
抗压强度:4～7N mm-2
成品可按水处理设备要求将滤材制成各种形状或锯割成不同型号的尺寸，代替进口滤材使用。
实施例2：
试验表明，在配方中加入适量晶种可使雪硅钙石(Tobermorite)快速结晶析出，抑制硬硅钙(Xonotlite)的形成，成品过滤性能更好，同时又可废物利用，节约成本，因此，可以在配方中加入重量份为1～5％的晶种。
将实施例1中获得的成品锯割边角碎料粉碎后作为晶种使用，配方中加入重量份为1～5％的晶种以后，成品中的雪硅钙石(Tobermorite)增加3～6％。
加晶种提高成品中雪硅钙石比例的方法，仅对以鳞英石为原料的配方有效，对以风化石英或硅藻土为原料的配方，效果不明显或基本无效，但仍可达到废物利用，节约成本的目的。
本发明与日本进口同类材料相比，微观结构和过滤性能基本相近，完全可以作为同类产品使用。

Claims (2)

1.一种经混凝、蒸汽发泡养护、高温高压蒸汽处理后得到的水处理用多孔硅酸钙滤材，其特征在于以国产粉状石英、普通硅酸盐水泥、粉状氧化钙、粉状石膏、和铝粉为主要原料，原料配比如下(以重量份计):
粉状石英——50
普通硅酸盐水泥——10～26
粉状氧化钙——5～26
粉状石膏——5
铝粉——0.15～0.22
2.如权利要求1所述的水处理用多孔硅酸钙滤材，其特征在于成品锯切边角碎料粉碎后，即可作为晶种使用，加入量为总重的1～5％。
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