CN101711931B - 一种以河浜淤泥为原料的污水处理滤料及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以河浜淤泥为原料的污水处理滤料及制造方法，滤料各组分的质量配比为：河浜淤泥为80-100％，粉煤灰0-15％，炼钢赤泥0-5％、膨化剂2-5％；另加原料量的25-30％水和2-4％成型剂，依次经混合、造粒、干燥与高温烧结而成，本发明挂膜性能、布水布气均匀度、堆积比重、强度、孔隙率、比表面积等主要性能指标高，可通过控制木炭粉或云母粉的粒度与用量方便地生产出指定孔径与表观密度的滤料，原料来源广泛，生产工艺简单，无污染，成本低，附加值高，其生产可利用现有水泥厂的生产设备与工艺转产球型滤料，用于污水处理的性能指标符合环保要求，达到了以废治废的效果。

Description

一种以河浜淤泥为原料的污水处理滤料及制造方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种以河浜淤泥为主要原料生产球型多孔轻质污水处理滤料。
背景技术
在我国的长江流域水网地区，人们习惯将不以通航功能为主，而与农业生产和百姓日常生活息息相关的小河流(大多为历代人工开挖的河渠)称为“河浜”。近年来，由于农村城市化水平提高，河浜已失去原有功能，随之而来的却是大量的工业污水、生活废水、农业排水及生活垃圾涌入河浜，造成河浜污染和污泥淤积，成为村镇污水、垃圾的收集池。雨季来临或污水累积到一定量时，这些河浜中累积的污水会通过雨淋等途径进入水体，造成二次污染。
河浜淤泥中常见的矿物有：粘土类矿物、碳酸盐类矿物、铝土矿、炭质和各种废物(如废塑料、废包装材料、建筑垃圾等)，构成河浜淤泥矿物质成分的元素一般以硅铝为主要成分，另外含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O等无机物以及微量的稀有金属(如Cr、Ni、Pb、Hg等)。
滤料作为生物膜法微生物的载体，直接影响着微生物的生长、繁殖和脱落的整个过程，影响水处理的效果。我国目前市场上的主要滤料以粉煤灰等原料生产，性能参数均能满足滤池工艺的需要，但由于使用页岩、粘土等均为不可再生资源，限制了陶粒滤料产量，使得陶粒滤料产品价格较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以河浜淤泥为主要原料，经高温烧结制备的轻质、球形、多孔污水处理滤料及其制造方法，由此方法制造的滤料专门用于水处理。
本发明的滤料的原料各组分的质量配比为：河浜淤泥为80-95.2％，粉煤灰0-15％，炼钢赤泥0-5％、膨化剂2-5％；另加原料量的25-30％水和2-4％成型剂，依次经混合、造粒、干燥与高温烧结而成。
本发明的滤料制造方法包含以下步骤：将粉碎的河浜淤泥与烘干的粉煤灰、炼钢赤泥及膨化剂按配方量加入到混合釜中混合搅拌10-30分钟；将混合好的原料加入到转盘造粒机中，再按配方量加入水和成型剂进行造粒，粒径为4-8mm，物料在转盘造粒机中停留时间为20-40分钟；将粒料加入到高温烧成窑中进行干燥与烧结，温度为300-1050℃，干燥与烧结的总时间为60-120分钟。
本发明的有益效果是：
1、本发明滤料以河浜淤泥为主要原料，克服了传统滤料的缺点，具有表面粗糙、比表面积大、孔隙率高、外表坚硬，抗腐蚀、耐磨损等特点，即挂膜性能、布水布气均匀度、堆积比重、强度、孔隙率、比表面积等主要性能指标高，且具有很高的性能价格比。
2、可通过控制木炭粉或云母粉的粒度与用量，方便生产出指定孔径与表观密度的滤料。
3、本发明原料来源广泛，生产工艺简单，无污染，成本低，附加值高，其生产可以利用现有水泥厂的生产设备与工艺转产球型滤料，用于污水处理的性能指标符合环保水处理要求，达到了以废治废的效果。
具体实施方式
以河浜淤泥、粉煤灰及炼钢赤泥为主要原料，添加成型剂和膨化剂，主要原料及各组分的质量配比为：河浜淤泥为80-95.2％，粉煤灰0-15％，炼钢赤泥0-5％、膨化剂2-5％；另加主要原料量的25-30％水和2-4％成型剂。其中，膨化剂为矿石、木炭粉、废塑料粉与云母粉中任意一种；成型剂为浓度为0.2％的聚丙烯酰胺PAM溶液。将上述主要原料及各组分依次经混合、造粒、干燥与高温烧结形成本发明的滤料。
将烘干并粉碎的粒度为100-250目的河浜淤泥与烘干的粉煤灰、炼钢赤泥及膨化剂按配方量加入到混合釜中，混合搅拌10-30分钟，混合器选择双螺旋锥型混合器。然后将混合好的原料加入到转盘造粒机中，再按配方量加入水和成型剂进行造粒，粒度控制在4-8mm，物料在转盘造粒机中的平均停留时间为20-40分钟。将粒料加入到高温烧成窑中进行干燥与烧结，温度为300-1050℃，干燥与烧结的总时间为60-120分钟。由此制造出的轻质、多孔、球粒滤料能够达到作为水处理滤料的质量要求。其主要理化参数为：比表面积5.4-7.3m2/g，孔隙率40-65％，堆密度700-800kg/m3，磨损率＜2％，平均孔径120-200μm。
本发明优选的制造工艺条件为：原料混合时间15-25分钟，造粒机中停留时间为20-30分钟。在烧成窑中干燥时间为40-60分钟，干燥温度为350-400℃，烧结时间为20-60分钟，烧结温度为950-1050℃。原料配比以质量为基准，其中河浜淤泥为80％、粉煤灰15％、炼钢赤泥5％，另加膨化剂(原料量的)2％、水(原料量的)25-30％、液体成型剂(原料量的)2％。配方中的膨化剂可以选择焦炭粉、木炭粉、炭黑中、云母粉的任意一种，本发明推荐采用云母粉，配方中的成型剂为聚丙烯酰胺溶液。
下面将通过5个实施例对本发明的效果给予进一步的说明，实施例中的物料配比以质量为基准，配料为100kg。
实施例1
以河浜淤泥、云母粉为原料。配比为：河浜淤泥80kg、粉煤灰15kg、炼钢赤泥5kg，另加膨化剂(云母粉)2kg。生产过程如下：1、将原料河浜淤泥80kg、粉煤灰15kg、炼钢赤泥5kg及云母粉2kg，分别加入到混合釜中进行混合20分钟，然后加入28kg的水和2kg聚丙烯酰胺溶液(浓度0.2％)进行混合，人工造粒。2、将粒料放入温度为400℃的烧结炉中，保温烘干45分钟，然后升温烧结造孔。升温到1050℃时，保温15分钟。3、烧结好的陶粒出炉后自然冷却到室温。
实施例2-5
实施例2、3与实施例1的不同之处为云母粉的用量减少，其余原料用量不变，操作条件不变。实施例4与实施例1的不同之处为粉煤灰的用量减少、炼钢赤泥用量增加，实施例5与实施例1的不同之处为原料为全部河浜淤泥，其余不变。实施例3膨化剂由云母粉改为木炭粉，实施例4膨化剂由云母粉改为废塑料粉，原料用量与操作条件均不变，与实施例1相同。实施例1-5的原料配比见表1，相应滤料的理化性能指标见表2。
表1
Figure GSB00000483020800031
表2
Figure GSB00000483020800032

Claims (5)

1.一种以河浜淤泥为原料的球型多孔轻质污水处理滤料，其特征是：原料各组分的质量配比为：河浜淤泥为80-95.2％，粉煤灰0-15％，炼钢赤泥0-5％、膨化剂2-5％；另加原料量的25-30％水和2-4％成型剂，依次经混合、造粒、干燥与高温烧结而成。
2.根据权利要求1所述的以河浜淤泥为原料的球型多孔轻质污水处理滤料，其特征是：所述的膨化剂为矿石、木炭粉、废塑料粉与云母粉中任意一种。
3.根据权利要求1所述的以河浜淤泥为原料的球型多孔轻质污水处理滤料，其特征是：所述的成型剂为浓度为0.2％的聚丙烯酰胺PAM溶液。
4.一种权利要求1所述滤料的制造方法，其特征包含以下步骤：
①将粉碎的河浜淤泥与烘干的粉煤灰、炼钢赤泥及膨化剂按配方量加入到混合釜中混合搅拌10-30分钟；
②将混合好的原料加入到转盘造粒机中，再按配方量加入水和成型剂进行造粒，粒径为4-8mm，物料在转盘造粒机中停留时间为20-40分钟；
③将粒料加入到高温烧成窑中进行干燥与烧结，温度为300-1050℃，干燥与烧结的总时间为60-120分钟。
5.根据权利要求4所述滤料的制造方法，其特征是：原料混合时间为15-25分钟，造粒机中停留时间为20-30分钟，在烧成窑中干燥时间为40-60分钟，干燥温度为350-400℃，烧结时间为20-60分钟，烧结温度为950-1050℃，熟料在常温下自然冷却。
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