CN102266690B - 水处理用陶粒滤料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水处理用陶粒滤料的制备方法，特征在于采用以下步骤：(1)将山东铝厂拜耳法赤泥粉、山东省淄博市孝妇河黄土崖段河道底泥粉、煤矸石粉、造孔剂以40～50：40～50∶0～5∶5-10的质量比混合，形成混合料；(2)将混合料加入圆盘造粒机中，另加入混合料质量为20～25％的水造粒，制成
Description
技术领域
本发明提供一种水处理用陶粒滤料的制备方法，属于废水净化处理材料及环境材料制备技术领域。
背景技术
长期以来，我国污水处理工艺中的滤池滤料主要采用砂、石、焦炭、矿渣、无烟煤等不规则填料以及塑料材质的蜂窝填料、波纹填料和纤维填料等。这些填料或滤料都不同程度地存在缺陷，如不规则滤料水流阻力大、容易堵塞、反冲洗困难；塑料滤料挂膜性能差，易老化等。近年来兴起的曝气生物滤池所用的陶粒滤料，主要采用自然资源粘土烧制而成，这将消耗大量的粘土资源，成本高。谢襄漓等人用广西平果铝业公司拜耳法赤泥、碎玻璃、自然资源膨润土、淀粉等进行了制备水处理陶粒滤料的试验研究，该法的缺陷是需要耗费自然资源膨润土和淀粉，成本高。作者曾分别用山东铝厂拜耳法赤泥为主要原料和淄博孝妇河黄土崖段河道底泥为主要原料进行制备水处理陶粒滤料的试验研究，结果表明：用山东铝厂拜耳法赤泥为主要原料、只掺加少量淄博孝妇河黄土崖段河道底泥和粉煤灰制备水处理陶粒滤料，所制备的陶粒虽然可以达标，但还存在陶粒密度大，显气孔率少、气孔孔径小的问题，这可能一是拜耳法赤泥加量过大，二是造孔剂加量不够而引起，若将上述陶粒用于废水处理，不仅会增加水处理过程的水头损失，而且吸附有机大分子污染物等的效果也不好；用淄博孝妇河黄土崖段河道底泥为主要原料，只掺加少量的粉煤灰、山东铝厂拜耳法赤泥及造孔剂，则可以制备出开口孔多、孔径大、密度小、且各项指标满足《水处理用人工陶粒滤料》产品标准的陶粒，但不能同时解决淄博市山东铝厂拜耳法赤泥大量堆积的问题。迄今为止，用拜耳法赤泥和有机质含量、粘土类含量较高的河道底泥为主要原料，两者等量添加或基本等量添加，然后掺加少量煤粉等造孔剂混合制备水处理陶粒滤料未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、利用山东铝厂固体废弃物拜耳法赤泥和导致河床升高、且有机物和可塑性较高的山东省淄博市孝妇河黄土崖段河道底泥为主要原料的水处理用陶粒滤料的制备方法。其技术方案为：
水处理用陶粒滤料的制备方法，(1)将山东铝厂拜耳法赤泥粉、山东省淄博市孝妇河黄土崖段河道底泥粉、煤矸石粉、造孔剂以40～50∶40～50∶0～5∶5-10的质量比混合，形成混合料；(2)将混合料加入圆盘造粒机中，另加入混合料质量为20～25％的水造粒，制成
的球形颗粒；(3)将球形颗粒干燥后，烧制、冷却，得陶粒滤料。
所述的水处理用陶粒滤料的制备方法，步骤(1)中，拜耳法赤泥粉采用山东铝厂排放的拜耳法赤泥研磨过120目筛而成，河道底泥粉采用山东省淄博市孝妇河黄土崖段河道底泥研磨过120目筛而成，拜耳法赤泥、河道底泥的主要化学成分的质量百分比为：
所述的水处理用陶粒滤料的制备方法，步骤(1)中，煤矸石粉过120目，的主要化学成分的质量百分比为：
所述的水处理用陶粒滤料的制备方法，步骤(1)中，造孔剂是煤粉、碳酸钙粉、碳酸氢钠粉三种组合，其中煤粉粒径为1～3mm，三者的质量比是40～60∶25～40∶14～20。
所述的水处理用陶粒滤料的制备方法，步骤(1)中，河道底泥中粘土质量百分比含量65～70％，水生植物及藻类的质量百分比含量9～10％。
所述的水处理用陶粒滤料的制备方法，步骤(3)中，将球形颗粒先在干燥箱中100℃干燥后煅烧，煅烧制度为0℃～600℃，升温速率控制在25～30℃/min，当温度到达600℃时恒温10～20分钟，然后600℃～900℃升温速率控制在5～10℃/min，当到达900℃时恒温10～15分钟，900℃～1115℃左右升温速率控制在5～10℃/min，当到达1115℃左右时恒温20～25分钟，关掉电源，让其自然冷却或稍开炉门让其自然冷却。
本发明与现有球形陶粒滤料比较，具有以下优点：
1、本发明所用的拜耳法赤泥磨细加水后粘度高，易于形成柔韧光滑的料球，而且拜耳法赤泥中含有大量的三氧化二铁，在高温焙烧的条件下可以与碳发生化学反应，生成二氧化碳等气体，使制备的陶粒形成较多的气孔，增加吸附面积，以便应用于废水处理。
2、与粘土等其它材料制备的滤料相比较，在孔隙率相同时，用拜耳法赤泥制备的陶粒滤料抗压强度高，因此更加耐用。
3、拜耳法赤泥耐火低于普通粘土，熔点较低，孔隙形成速度快，因此烧成温度低而且物料在烧结窑内的停留时间较短，产品耗能少，产量高。
4、拜耳法赤泥来源丰富，作为一种闲置的固体废弃物，大量堆积将会占用土地，污染环境，而用其制备水处理陶粒，将会达到以废治废、化害为利、节约自然粘土资源的目的。
5、本发明所采用的山东省淄博市孝妇河黄土崖段河道底泥，一是由于沿河分布有许多小陶瓷厂和水泥厂污水的排入，粘土含量较高，可塑性好，容易成球；二是泥中含有许多死亡的水生植物、藻类等，有机质含量较高，容易烧成气孔，三是将其与拜耳法赤泥等量混合或基本等量混合生产水处理陶粒滤料可以降低陶粒滤料的比重，以减少水处理时的水头损失。
6、本发明中添加煤矸石，一是其可塑性强，容易成球；二是其含有炭，可以加大气孔的产生量，在陶粒保持一定的孔隙率时可以少掺加造孔剂。
7、本发明用山东铝厂排放的拜耳法赤泥、淄博孝妇河黄土崖段河道底泥为主要原料，两者等量添加或基本等量添加，然后掺加少量煤粉等造孔剂混合制备的陶粒表面和内部多开口孔、孔径达到毫米级，对水中污染物的吸附能力在同样情况下明显好于砂粒，而与活性炭相当，尤其是处理含石油类的溶解油废水等。与此同时，可以加快解决孝妇河河道的行洪能力和山东铝厂大量拜耳法赤泥的积存而污染环境和占用土地的问题。
具体实施方式
实施例1：
步骤1)制备混合料：拜耳法赤泥粉采用山东铝厂废弃物拜耳法赤泥、研磨过120目筛而成，河道底泥粉采用山东省淄博市孝妇河黄土崖段河道底泥、研磨过120目筛而成，且河道底泥中粘土质量百分比含量70％，水生植物及藻类的质量百分比含量9％，拜耳法赤泥、河道底泥、煤矸石粉的主要化学成分的质量百分比为：
将拜耳法赤泥粉、河道底泥粉、煤矸石粉、造孔剂以50∶40∶5∶5的质量比混合，形成混合料，其中造孔剂的组成为煤粉、碳酸钙粉和碳酸氢钠粉，三者的质量比为：2∶2∶1，煤粉的粒径为1～3mm。
步骤2)将混合料加入圆盘造粒机中，另加入混合料质量为20％的水造粒，制成
的球形颗粒。
步骤3)将球形颗粒在干燥箱中100℃干燥后，放入马弗炉中煅烧，烧结制度为0℃～600℃升温速率控制在约30℃/min，当温度到达600℃时恒温20分钟，600℃～900℃升温速率控制在约10℃/min，当到达900℃时恒温15分钟，900℃～1117℃升温速率控制在约10℃/min，当到达1117℃时恒温25分钟，然后关掉电源，让其自然冷却，得陶粒滤料。
实施例2：
步骤1)制备混合料：拜耳法赤泥、河道底泥、煤矸石粉、造孔剂同实施例1，拜耳法赤泥粉、河道底泥粉、煤矸石粉、造孔剂以45∶45∶3∶7的质量比混合，形成混合料。其中造孔剂的组成为煤粉、碳酸钙粉和碳酸氢钠粉，三者的质量比为：4∶2∶1，煤粉的粒径同实施例1。
步骤2)将混合料加入圆盘造粒机中，另加入混合料质量为22％的水造粒，制成
的球形颗粒。
步骤3)将球形颗粒在干燥箱中100℃干燥后，放入马弗炉中煅烧，烧结制度为0℃～600℃升温速率控制在约25℃/min，当温度到达600℃时恒温15分钟，600℃～900℃升温速率控制在约8℃/min，当到达900℃时恒温12分钟，900℃～1115℃升温速率控制在约8℃/min，当到达1115℃时恒温23分钟，然后关掉电源，让其自然冷却，得陶粒滤料。
实施例3：
步骤1)制备混合料：拜耳法赤泥、河道底泥、造孔剂成分同实施例1，拜耳法赤泥粉、河道底泥粉、煤矸石粉、造孔剂以40∶50∶0∶10的质量比混合，形成混合料。其中造孔剂的组成为煤粉、碳酸钙粉和碳酸氢钠粉，三者的质量比为：6∶2.5∶1.5，煤粉的粒径同实施例1。
步骤2)将混合料加入圆盘造粒机中，另加入混合料质量为25％的水造粒，制成
的球形颗粒。
步骤3)将球形颗粒在干燥箱中100℃干燥后，放入马弗炉中煅烧，烧结制度为0℃～600℃升温速率控制在约25℃/min，当温度到达600℃时恒温10分钟，600℃～900℃升温速率控制在约5℃/min，当到达900℃时恒温10分钟，900℃～1113℃升温速率控制在约5℃/min，当到达1113℃时恒温20分钟，然后关掉电源，稍开炉门让其自然冷却，得陶粒滤料。
不同实施例下烧结陶粒产品的性能指标及其除油效果见如下：
不同实施例烧结陶粒产品的性能指标
*注：市售陶粒为淄博市某陶粒生产厂出售的用于水处理的陶粒产品；抗压强度是用微机屏显液压万能试验机分别测得5颗陶粒刚被压裂时得到的抗压强度，然后取平均值得到。
不同实施例烧结陶粒产品去除水中石油类溶解油效果比较
*注：试验条件为进水含石油类溶解油浓度16.79mg/L，滤速2m/h。
Claims (2)
1.一种水处理用陶粒滤料的制备方法，其特征在于采用以下步骤：（1）将山东铝厂拜耳法赤泥粉、山东省淄博市孝妇河黄土崖段河道底泥粉、煤矸石粉、造孔剂以40～50：40～50：0～5：5-10的质量比混合，形成混合料；（2）将混合料加入圆盘造粒机中，另加入混合料质量为20～25%的水造粒，制成
的球形颗粒；（3）将球形颗粒干燥后，烧制、冷却，得陶粒滤料；其中：
步骤（1）中，拜耳法赤泥粉采用山东铝厂排放的拜耳法赤泥研磨过120目筛而成，河道底泥粉采用山东省淄博市孝妇河黄土崖段河道底泥研磨过120目筛而成，拜耳法赤泥、河道底泥的主要化学成分的质量百分比为：
；
步骤（1）中，煤矸石粉过120目，主要化学成分的质量百分比为：
；
步骤（1）中，造孔剂是煤粉、碳酸钙粉、碳酸氢钠粉三种组合，其中煤粉粒径为1～3mm，三者的质量比是40～60：25～40：14～20；
步骤（3）中，将球形颗粒先在干燥箱中100℃干燥后煅烧，煅烧制度为0°C～600°C，升温速率控制在25～30°C/min，当温度到达600°C时恒温10～20分钟，然后600°C～900°C升温速率控制在5～10°C/min，当到达900°C时恒温10～15分钟，900°C～1115°C升温速率控制在5～10°C/min，当到达1115°C时恒温20～25分钟，关掉电源，让其自然冷却或稍开炉门让其自然冷却。
2.如权利要求1所述的水处理用陶粒滤料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，河道底泥中粘土质量百分比含量65～70%，水生植物及藻类的质量百分比含量9～10%。
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