CN101348383B - 一种用于水处理的陶瓷颗粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水处理的陶瓷颗粒及其制备方法，属于水处理滤料生产领域。所述陶瓷颗粒由花岗石粉末、膨润土、焦粉、锯末及煤粉按一定配比制成。与现有技术相比，本发明的陶瓷颗粒具有净水效果好、生产成本低、能耗小等特点，可广泛应用于各领域的污水处理之中。

Description

一种用于水处理的陶瓷颗粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水处理材料，具体地说是一种用于水处理的陶瓷颗粒及其制备方法。

背景技术

陶粒是目前常用到的一种水处理滤料，它们均为多孔不规则球状颗粒。水处理过程中，在陶粒表面及内腔均可形成生物膜，污水流经陶粒滤层时，通过生物吸附和生物氧化作用除去水中的生物悬浮颗粒。然而，现有技术中的陶粒大多存在以下不足：其一、制造过程中需要大量辅助材料，如造孔剂、粘合剂等，成本高、产品合格率难以控制；其二、制备过程通过需要经过长时间(几个小时)的高温煅烧(1000℃左右)，能耗高、浪费能源；其三、微生物挂膜慢，附着和悬浮活性微生物的含量低；其四、硬度低。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种净水效果好、生产成本低、能耗小的用于水处理的陶瓷颗粒。

本发明另一个技术任务是提供上述陶瓷颗粒的制备方法。

本发明的陶瓷颗粒主要由花岗石粉末、膨润土、焦粉、锯末及煤粉制成，其中，以膨润土为主要原料；以花岗石粉末补充大量硅，并起到疏松剂作用；以焦粉稳定有机物质在分解时的速度，避免产生窑内粘接成块，影响产品的质量和产量；用锯末添补产品颗粒中的活性碳，同时降低颗粒自身的比重；用煤粉助燃，缩短颗粒在旋窑内的高温煅烧时间，来降低煤的用量，减少成本，并加大产品颗粒对水的吸附力，加强对水中有害物质的吸附作用。

经过发明人大量实验总结得出，配方中各原料的用量在以下配比范围内时都有较好的应用效果：

花岗石粉末15～28份        膨润土60～80份

焦粉5～8份            锯末5～15份

煤粉2～10份。

各原料的优选配比范围为：

花岗石粉末18～25份    膨润土65～75份

焦粉6～8份            锯末8～12份

煤粉4～8份。

各原料的最佳配比为：

花岗石粉末20份        膨润土70份

焦粉7份               锯末10份

煤粉6份。

优选的，上述花岗石粉末、膨润土、焦粉、锯末及煤粉的粒度不大于100μm。

本发明陶瓷颗粒的制备方法，包括以下步骤：

a、分别将花岗石、膨润土、焦粉、锯末、煤粉粉碎成粒度不大于100μm的粉末；

b、将步骤a所得粉末混合，搅拌均匀；

c、混合均匀的原料送入成球盘中，制成球形颗粒；

d、步骤c所得颗粒进窑煅烧35～52分钟即得成品。

优选的，步骤d包括以下过程：

d1、在150～650℃下烘干预热20～30分钟；

d2、在650～800℃下分解12～18分钟；

d3、在800～950℃下高温煅烧3～5分钟。

步骤c中所述球形颗粒的粒径优选为2.5～10mm。

本发明的用于水处理的陶瓷颗粒与现有技术相比具有以下突出的有益效果：

(一)以膨润土为主要原料，其中所含化学物质齐全(如三氧化二铝、二氧化硅、三氧化二铁、二氧化钛、氧化镁等)、比例适当、膨胀系数小，在制备过程中不需要附加任何添加剂(如造孔剂、粘合剂等)即可制备得到性能良好的陶瓷颗粒，原料成本低。

(二)在造粒方面大大提高成品率，节约制造成本。本发明陶瓷颗粒的原料遇水成胶，是天然的粘合剂。合格率在99％，基本没有废料、废渣的出现。

(三)膨润土作为一种天然的粘合剂，在造粒时，通过高压水泵喷雾后膨润土粉末立刻变成小米粒，一部小米粒在成球盘的作用下逐渐增大，成为需求规格的颗粒，而另外一部分小米粒被送进成品区，遇水后直接粘接在球体的表面，出盘后即可形成表面粘合着许多小米粒的颗粒，这种结构可以有效地增大比表面积，微生物挂膜快，适应性强，经测算，附着和悬浮活性微生物为含量超过10000-15000mg/L，极高的微生物浓度，超过了现有技术中普通陶粒的1倍以上。

(四)由于原料中各元素比例适当，在高温煅烧时有15％左右的烧失量，比现有技术中普通陶粒内腔气孔的分布均匀丰富，透气率高，减轻了自身比重，在水中运行效果明显突出。

(五)原料经高温煅烧后，直接成为瓷性结构。比现有技术中的普通陶粒耐化学腐蚀、耐高温，常年在水中运行无破损，不需更换和补充，节约资金。

(六)整个煅烧过程只需要35～52分钟，其中的高温带甚至只占用只有3～5分钟的时间，而且高温带温度也只要800～950℃，比现有技术中普通陶粒的煅烧时间明显缩短，温度也明显降低，热工制度稳定，能够节约能源、降低能源成本。

(七)应用成本低、效果好。本发明陶瓷颗粒在使用时，集截留SS生物吸附和生物氧化为一体，不设二沉池，减化了净化工艺；高水力负荷，高容积负荷，高生物膜活性，降低了投资和运行成本；经过处理后，水质可达国家综合排放一级标准和城镇杂水回用标准：CODcr≤40，BOD5≤5，SS＜10，NH₃-N＜0.5。

(八)应用范围广。其一、不仅能高效处理市政污水，可生化的有机工业废水，还能对给水的微污染原水进行处理，取代石英砂、无烟煤、普通陶粒等过滤介质同时，可对已经过污水二级处理后的尾水作深度处理，变成中水回用。其二、由于其耐化学腐蚀、耐高温，强度超过一般陶粒，化学性能稳定，寿命长，所以特别适用于固液化离，油水分离，空气过滤，水过滤等工艺，能广泛用于化工、冶金、热电、焦化、造纸各个行业，在电站锅炉、工业锅炉除尘和废水回用中，利用本发明陶瓷颗粒过滤的处理悬浮物，去除率达到90％-96％，COD去除率达60％以上。其三、由于处理效果好，还特别适用于集成式污水处理装置，用以处理城市生活污水。

实施方式

以下通过制备实施例和试验例来进一步阐述本发明的用于水处理的陶瓷颗粒，但不以任何形式限制本发明。

制备实施例一：

配方：

花岗石粉末18Kg    膨润土78Kg    焦粉6Kg

锯末12Kg          煤粉8Kg。

制备方法：

a、分别将花岗石、膨润土、焦粉、锯末、煤粉粉碎成粒度不大于100μm的细粉末；

b、根据配方比例将步骤a所得粉末混合，搅拌均匀；

c、混合均匀的原料粉末送入成球盘中，制成粒径为2～3mm的球形颗粒；

d、球形颗粒进窑煅烧即得成品，其中，烘干和预热过程是在150～500℃下进行22分钟；分解过程是在500～600℃下进行13分钟；高温煅烧过程是在850℃下进行3.5分钟。

制备实施例二：

配方：

花岗石粉末25Kg        膨润土70Kg         焦粉7.5Kg

锯末6Kg            煤粉4Kg。

制备方法：

a、分别将花岗石、膨润土、焦粉、锯末、煤粉粉碎成粒度不大于100μm的细粉末；

b、根据配方比例将步骤a所得粉末混合，搅拌均匀；

c、混合均匀的原料粉末送入成球盘中，制成粒径为3～5mm的球形颗粒；

d、球形颗粒进窑煅烧即得成品，其中，烘干和预热过程是在200～550℃下进行25分钟；分解过程是在550～650℃下进行15分钟；高温煅烧过程是在870℃下进行4分钟。

制备实施例三：

配方：

花岗石粉末20Kg     膨润土70Kg    焦粉7Kg

锯末10Kg           煤粉6Kg。

制备方法：

a、分别将花岗石、膨润土、焦粉、锯末、煤粉粉碎成粒度不大于100μm的细粉末；

b、根据配方比例将步骤a所得粉末混合，搅拌均匀；

c、混合均匀的原料粉末送入成球盘中，制成粒径为6～8mm的球形颗粒；

d、球形颗粒进窑煅烧即得成品，其中，烘干和预热过程是在200～600℃下进行25分钟；分解过程是在600～700℃下进行15分钟；高温煅烧过程是在900℃下进行5分钟。

制备实施例四：

配方：

花岗石粉末22Kg    膨润土65Kg    焦粉5.5Kg

锯末8Kg           煤粉9Kg。

制备方法：

a、分别将花岗石、膨润土、焦粉、锯末、煤粉粉碎成粒度不大于100μm的细粉末；

b、根据配方比例将步骤a所得粉末混合，搅拌均匀；

c、混合均匀的原料粉末送入成球盘中，制成粒径为8～10mm的球形颗粒；

d、球形颗粒进窑煅烧即得成品，其中，烘干和预热过程是在200～650℃下进行28分钟；分解过程是在650～750℃下进行17分钟；高温煅烧过程是在900℃下进行7分钟。

实验例：

在两个同等大小的烧杯中装满水库水。

在烧杯a中放入占烧杯容量的1/5的本发明陶瓷颗粒，在烧杯b中加入同等量的市售普通陶粒。肉眼观察可以发现，烧杯a中有大量气泡升起，接连不断，越来越多，三天后可以发明比原来大10倍的气泡附在颗粒表面；而烧杯b中气泡较少，4个多小时后，便不再有气泡产生。过5～7天后，再次观察可发现，烧杯a中陶瓷颗粒的表面会附着绿色生物膜，而烧杯b中没有异常变化。

Claims (5)

1.一种用于水处理的陶瓷颗粒，其特征在于：由以下重量配比的原料制成：

花岗石粉末15～28份    膨润土60～80份

焦粉5～8份            锯末5～15份

煤粉2～10份；

具体制备方法包括以下步骤：

a、分别将花岗石、膨润土、焦粉、锯末、煤粉粉碎成粒度不大于100μm的粉末；

b、将步骤a所得粉末混合，搅拌均匀；

c、混合均匀的原料送入成球盘中，制成球形颗粒；

d、步骤c所得颗粒进窑煅烧35～52分钟即得成品。

2.根据权利要求1所述的用于水处理的陶瓷颗粒，其特征在于，各原料的重量配比为：

花岗石粉末18～25份    膨润土65～75份

焦粉6～8份            锯末8～12份

煤粉4～8份。

3.根据权利要求1所述的用于水处理的陶瓷颗粒，其特征在于，各原料的重量配比为：

花岗石粉末20份        膨润土70份

焦粉7份               锯末10份

煤粉6份。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于水处理的陶瓷颗粒，其特征在于，所述制备方法中，步骤d包括以下过程：

d1、在150～650℃下烘干预热20～30分钟；

d2、在650～800℃下分解12～18分钟；

d3、在800～950℃下高温煅烧3～5分钟。

5.根据权利要求1、2或3所述的用于水处理的陶瓷颗粒，其特征在于，所述制备方法中，步骤c中所述球形颗粒的粒径为2.5～10mm。