CN102284213A - 一种污水处理复合滤料及其制备方法 - Google Patents

一种污水处理复合滤料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

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。
附图说明
图1是具体实施方式十八所述的自动翻转控制反应装置示意图。图2具体实施方式二十六制备的污水处理复合滤料处理污水时，检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，图中的
Figure BDA0000082095700000021
表示的进口污水中COD浓度变化曲线，图中的
Figure BDA0000082095700000022
表示的出口污水中COD浓度变化曲线。图3具体实施方式二十六制备的污水处理复合滤料处理污水时，检测进、出口污水中氨氮浓度变化曲线，图中的
Figure BDA0000082095700000023
表示的进口污水中氨氮浓度变化曲线，图中的表示的出口污水中氨氮浓度变化曲线。图4具体实施方式二十六制备的污水处理复合滤料经过再生后处理污水时，检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，图中的表示的进口污水中COD浓度变化曲线，图中的
Figure BDA0000082095700000026
表示的出口污水中COD浓度变化曲线。图5具体实施方式二十七制备的污水处理复合滤料处理污水时，检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，图中的表示的进口污水中COD浓度变化曲线，图中的表示的出口污水中COD浓度变化曲线。图6具体实施方式二十七制备的污水处理复合滤料处理污水时，检测进、出口污水中氨氮浓度变化曲线，图中的
Figure BDA0000082095700000029
表示的进口污水中氨氮浓度变化曲线，图中的
Figure BDA00000820957000000210
表示的出口污水中氨氮浓度变化曲线。图7具体实施方式二十七制备的污水处理复合滤料经过再生后处理污水时，检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，图中的
Figure BDA00000820957000000211
表示的进口污水中COD浓度变化曲线，图中的
Figure BDA00000820957000000212
表示的出口污水中COD浓度变化曲线。图8具体实施方式二十八制备的污水处理复合滤料处理污水时，检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，图中的
Figure BDA00000820957000000213
表示的进口污水中COD浓度变化曲线，图中的表示的出口污水中COD浓度变化曲线。图9具体实施方式二十八制备的污水处理复合滤料处理污水时，检测进、出口污水中氨氮浓度变化曲线，图中的
Figure BDA00000820957000000215
表示的进口污水中氨氮浓度变化曲线，图中的表示的出口污水中氨氮浓度变化曲线。图10具体实施方式二十八制备的污水处理复合滤料经过再生后处理污水时，检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，图中的表示的进口污水中COD浓度变化曲线，图中的
Figure BDA00000820957000000218
表示的出口污水中COD浓度变化曲线。图11具体实施方式二十九制备的污水处理复合滤料处理污水时，检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，图中的
Figure BDA0000082095700000031
表示的进口污水中COD浓度变化曲线，图中的
Figure BDA0000082095700000032
表示的出口污水中COD浓度变化曲线。图12具体实施方式二十九制备的污水处理复合滤料处理污水时，检测进、出口污水中氨氮浓度变化曲线，图中的
Figure BDA0000082095700000033
表示的进口污水中氨氮浓度变化曲线，图中的
Figure BDA0000082095700000034
表示的出口污水中氨氮浓度变化曲线。图13具体实施方式二十九制备的污水处理复合滤料经过再生后处理污水时，检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，图中的
Figure BDA0000082095700000035
表示的进口污水中COD浓度变化曲线，图中的
Figure BDA0000082095700000036
表示的出口污水中COD浓度变化曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式提供一种污水处理复合滤料，污水处理复合滤料是由污水污泥、基料、有机溶剂和承载基板制备而成。
本实施方式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。
本实施方式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。
本实施方式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。
本实施方式制备出的污水处理复合滤料的再生方法：将污水处理复合滤料在500℃～800℃加热15min～30min，使污水处理复合滤料空隙中的污泥和杂质热解，从而实现污水处理复合滤料的再生，因为本实施方式制备的污水处理复合滤料可耐1200℃高温，因此再生过程不会损坏污水处理复合滤料，达到污水处理复合滤料彻底再生利用，且再生方法简单。
本实施方式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。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：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。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：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。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三的不同点是：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；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；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。其它与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：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。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：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。其它与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述的污水污泥与基料的质量比为10∶2，所述的污水污泥与有机溶剂的体积比为1∶1.75，所述的承载基板的表面负载量为1.1g/cm2。其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式提供一种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；
本实施方式的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。
本实施方式步骤二中所述的微波加热烧结是在1000W～2000W下，烧结15min～60min；所述的普通加热烧结是在温度1000℃～1600℃下，烧结1～2.5h。
本实施方式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。
本实施方式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。
本实施方式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。
本实施方式制备出的污水处理复合滤料的再生方法：将污水处理复合滤料在500℃～800℃加热15min～30min，使污水处理复合滤料空隙中的污泥和杂质热解，从而实现污水处理复合滤料的再生，因为本实施方式制备的污水处理复合滤料可耐1200℃高温，因此再生过程不会损坏污水处理复合滤料，达到污水处理复合滤料彻底再生利用，且再生方法简单。
本实施方式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。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：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。其它与具体实施方式七相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八或九之一不同点是：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。其它与具体实施方式八或九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式八至十之一不同点是：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。其它与具体实施方式八至十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十一的不同点是：步骤一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；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；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。其它与具体实施方式十一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式八至十二之一不同点是：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。其它与具体实施方式八至十二相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式八至十三之一不同点是：步骤一中所述步骤一制备的污水污泥与基料的质量比为10∶2。其它与具体实施方式八至十三相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式八至十四之一不同点是：步骤一中所述步骤一制备的污水污泥与有机溶剂的体积比为1∶1.75。其它与具体实施方式八至十四相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式八至十五之一不同点是：步骤二中所述的承载基板的表面负载量为1～1.2g/cm2。其它与具体实施方式八至十五相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式八至十六之一不同点是：步骤一中所述的承载基板的表面负载量为1.1g/cm2。其它与具体实施方式八至十六相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式八至十七之一不同点是：结合图1所示，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。其它与具体实施方式八至十七相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式十一或十二之一不同点是：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。其它与具体实施方式十一或十二相同。
具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：步骤二中所述的微波加热烧结是在1200W～1800W下，烧结20min～40min；所述的普通加热烧结是在温度1100℃～1500℃下，烧结1.3～2h。其它与具体实施方式八相同。
具体实施方式二十一：本实施方式与具体实施方式八或二十之一不同点是：步骤二中所述的微波加热烧结是在1400W～1600W下，烧结30min；所述的普通加热烧结是在温度1200℃～1400℃下，烧结1.5～1.9h。其它与具体实施方式八或二十相同。
具体实施方式二十二：本实施方式与具体实施方式二十或二十一之一不同点是：步骤二中所述的微波加热烧结是在1500W下，烧结30min；所述的普通加热烧结是在温度1300℃下，烧结1.8h。其它与具体实施方式二十或二十一相同。
具体实施方式二十三：本实施方式与具体实施方式八的不同点是：步骤三中所述的微波加热核化晶化是在760℃～790℃核化45～70min，然后以2～4℃/min的升温至960℃～1150℃，并在960℃～1150℃下晶化48～55min，即得到污水处理复合滤料；步骤三中所述的普通加热核化晶化是在760℃～790℃核化88～95min，然后以2～4℃/min的升温至960℃～1150℃，并在960℃～1150℃下晶化110～130min，即得到污水处理复合滤料。其它与具体实施方式八相同。
具体实施方式二十四：本实施方式与具体实施方式八或二十三之一不同点是：步骤三步所述的微波加热核化晶化是在780℃核化60min，然后以3℃/min的升温至980℃～1050℃，并在980℃～1050℃下晶化50min，即得到污水处理复合滤料；步骤三中所述的普通加热核化晶化是在780℃核化90min，然后以3℃/min的升温至980℃～1050℃，并在980℃～1050℃下晶化120min，即得到污水处理复合滤料。其它与具体实施方式八或二十三相同。
具体实施方式二十五：本实施方式与具体实施方式二十三或二十四之一不同点是：步骤三步所述的微波加热核化晶化是在780℃核化60min，然后以3℃/min的升温至1000℃，并在1000℃下晶化50min，即得到污水处理复合滤料；步骤三中所述的普通加热核化晶化是在780℃核化90min，然后以3℃/min的升温至1000℃，并在1000℃下晶化120min，即得到污水处理复合滤料。其它与具体实施方式二十三或二十四相同。
具体实施方式二十六：本实施方式提供一种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：采用乙醇将步骤一制备的污水污泥和SiO2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1r/min、氮气保护下采用微波加热烧结，在1500W下，烧结30min，然后降自动翻转控制反应装置的温度低至100℃；
三、核化晶化：将步骤二温度降低至100℃的自动翻转控制反应装置在1r/min、氮气保护下采用微波加热核化晶化，在780℃核化60min，然后以3℃/min的升温至1000℃，并在1000℃下晶化50min，即得到污水处理复合滤料；
本实施方式步骤一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28％SiO2、9％Al2O3、8.5％P2O5、8％CaO和8.5％Fe2O3，且污水污泥粒径小于75μm；步骤一中所述的承载基板是由陶粒制备成厚度为15mm的板材；步骤一中所述的污水污泥与SiO2的质量比为10∶2；步骤一中所述的污水污泥与乙醇的体积比为1∶1.75；步骤一中所述的承载基板的表面负载量为1.1g/cm2。
通过对本实施方式制备的污水处理复合滤料进行强度测试，得到本实施方式制备的污水处理复合滤料莫氏硬度为7.8；在本实施方式制备的污水处理复合滤料酸性条件下浸泡3天后，莫氏硬度为7.5。
本实施方式制备出的污水处理复合滤料具有丰富的空隙，其孔隙率为57％，比表面积为4.3×104cm2/g，拥有良好的过滤性能。
应用本实施方式制备的污水处理复合滤料处理污水，检测本实施方式制备的污水处理复合滤料过滤性能，检测结果如图2和图3所示，图2检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，通过图2可知，采用本实施方式制备的污水处理复合滤料处理污水，COD去除率能达到94％；图3检测进、出口污水中氨氮浓度变化曲线，通过图3可知，采用本实施方式制备的污水处理复合滤料处理污水，氨氮去除率能达到85％；将堵塞的本实施方式制备的污水处理复合滤料置于加热炉中，在600℃下灼烧20min，将堵塞物在高温条件进行热解，从而实现滤料的回收利用，采用回收后的污水处理复合滤料处理污水，检测污水处理复合滤料过滤性能，检测结果如图4所示，图4检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，通过对比图2和图4可知，污水处理复合滤料过滤性能变化很小，可忽略不计，证明本实施方式制备的污水处理复合滤料能够彻底再生利用。
具体实施方式二十七：本实施方式提供一种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：采用乙醇将步骤一制备的污水污泥和碎玻璃充分均匀，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1r/min、氩气保护下采用普通加热烧结，在1300℃下，烧结1.8h，然后降自动翻转控制反应装置的温度低至100℃；
三、核化晶化：将步骤二温度降低至100℃的自动翻转控制反应装置在1r/min、氩气保护下采用微波加热核化晶化，在780℃核化60min，然后以3℃/min的升温至1000℃，并在1000℃下晶化50min，即得到污水处理复合滤料；
本实施方式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，其中污水污泥中按质量分数包含27.5％SiO2、11％Al2O3、7％P2O5、7.5％CaO和8％Fe2O3，且污水污泥粒径小于75μm；步骤一中所述的承载基板是由石英砂制备成厚度为15mm的板材；步骤一中所述的污水污泥与碎玻璃的质量比为10∶2；步骤一中所述的污水污泥与乙醇的体积比为1∶1.75；步骤一中所述的承载基板的表面负载量为1.1g/cm2。
通过对本实施方式制备的污水处理复合滤料进行强度测试，得到本实施方式制备的污水处理复合滤料莫氏硬度为7.7；在本实施方式制备的污水处理复合滤料酸性条件下浸泡3天后，莫氏硬度为7.5。
本实施方式制备出的污水处理复合滤料具有丰富的空隙，其孔隙率为61％，比表面积为4.8×104cm2/g，拥有良好的过滤性能。
应用本实施方式制备的污水处理复合滤料处理污水，检测本实施方式制备的污水处理复合滤料过滤性能，检测结果如图5和图6所示，图5检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，通过图5可知，采用本实施方式制备的污水处理复合滤料处理污水，COD去除率能达到95％；图6检测进、出口污水中氨氮浓度变化曲线，通过图6可知，采用本实施方式制备的污水处理复合滤料处理污水，氨氮去除率能达到80％；将堵塞的本实施方式制备的污水处理复合滤料置于加热炉中，在600℃下灼烧20min，将堵塞物在高温条件进行热解，从而实现滤料的回收利用，采用回收后的污水处理复合滤料处理污水，检测污水处理复合滤料过滤性能，检测结果如图7所示，图7检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，通过对比图5和图7可知，污水处理复合滤料过滤性能变化很小，可忽略不计，证明本实施方式制备的污水处理复合滤料能够彻底再生利用。
具体实施方式二十八：本实施方式提供一种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：采用丙醇将步骤一制备的污水污泥和污泥热解灰充分均匀，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1r/min、氮气保护下采用微波加热烧结，在1500W下，烧结30min，然后降自动翻转控制反应装置的温度低至100℃；
三、核化晶化：将步骤二温度降低至100℃的自动翻转控制反应装置在1r/min、氮气保护下采用普通加热核化晶化，在780℃核化90min，然后以3℃/min的升温至1000℃，并在1000℃下晶化120min，即得到污水处理复合滤料；
本实施方式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，其中的污水污泥按质量分数包含28.5％SiO2、10.5％Al2O3、8.5％P2O5、7.5％CaO和8％Fe2O3，且污水污泥粒径小于75μm。
本实施方式步骤一中所述污泥热解灰粒径小于75μm，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600℃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，研磨后过筛得到污泥热解灰，该污泥热解灰按质量分数包含47.5％SiO2、17.3％Al2O3、2.4％MgO、6.7％CaO、1.33％K2O、1.2％Na2O、0.875％TiO2、7.6％Fe2O3和8.3％P2O5。
本实施方式步骤一中所述的承载基板是由丝光沸石制备成厚度为15mm的板材。
本实施方式的步骤一中所述的污水污泥与污泥热解灰的质量比为10∶2；步骤一中所述的污水污泥与丙醇的体积比为1∶1.75；步骤一中所述的承载基板的表面负载量为1.1g/cm2。
通过对本实施方式制备的污水处理复合滤料进行强度测试，得到本实施方式制备的污水处理复合滤料莫氏硬度为7.3；在本实施方式制备的污水处理复合滤料酸性条件下浸泡3天后，莫氏硬度为7。
本实施方式制备出的污水处理复合滤料具有丰富的空隙，其孔隙率为65％，比表面积为5.6×104cm2/g，拥有良好的过滤性能。
应用本实施方式制备的污水处理复合滤料处理污水，检测本实施方式制备的污水处理复合滤料过滤性能，检测结果如图8和图9所示，图8检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，通过图8可知，采用本实施方式制备的污水处理复合滤料处理污水，COD去除率能达到90％；图9检测进、出口污水中氨氮浓度变化曲线，通过图9可知，采用本实施方式制备的污水处理复合滤料处理污水，氨氮去除率能达到86％；将堵塞的本实施方式制备的污水处理复合滤料置于加热炉中，在600℃下灼烧20min，将堵塞物在高温条件进行热解，从而实现滤料的回收利用，采用回收后的污水处理复合滤料处理污水，检测污水处理复合滤料过滤性能，检测结果如图10所示，图10检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，通过对比图8和图10可知，污水处理复合滤料过滤性能变化很小，可忽略不计，证明本实施方式制备的污水处理复合滤料能够彻底再生利用。
具体实施方式二十九：本实施方式提供一种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：采用丙醇将步骤一制备的污水污泥和污泥焚烧灰充分均匀，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1r/min、氩气保护下采用普通加热烧结，在1300℃下，烧结1.8h，然后降自动翻转控制反应装置的温度低至100℃；
三、核化晶化：将步骤二温度降低至100℃的自动翻转控制反应装置在1r/min、氩气保护下采用普通加热核化晶化，在780℃核化60min，然后以3℃/min的升温至1000℃，并在1000℃下晶化50min，即得到污水处理复合滤料；
本实施方式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27.5％SiO2、11.5％Al2O3、7.5％P2O5、7.5％CaO和8.5％Fe2O3，且污水污泥粒径小于75μm。
本实施方式的步骤一中所述污泥焚烧灰粒径小于75μm，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500℃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，研磨后过筛得到污泥焚烧，该污泥焚烧灰按质量分数包含42％SiO2、15.6％Al2O3、7.3％P2O5、6.5％CaO和8.1％Fe2O3。
本实施方式步骤一中所述的承载基板是由斜发沸石制备成厚度为15mm的板材。
本实施方式的步骤一中所述步骤一制备的污水污泥与污泥热解灰的质量比为10∶2；步骤一中所述步骤一制备的污水污泥与丙醇的体积比为1∶1.75；步骤一中所述的承载基板的表面负载量为1.1g/cm2。
通过对本实施方式制备的污水处理复合滤料进行强度测试，得到本实施方式制备的污水处理复合滤料莫氏硬度为7.3；在本实施方式制备的污水处理复合滤料酸性条件下浸泡3天后，莫氏硬度为6.9。
本实施方式制备出的污水处理复合滤料具有丰富的空隙，其孔隙率为67％，比表面积为5.1×104cm2/g，拥有良好的过滤性能。
应用本实施方式制备的污水处理复合滤料处理污水，检测本实施方式制备的污水处理复合滤料过滤性能，检测结果如图11和图12所示，图11检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，通过图11可知，采用本实施方式制备的污水处理复合滤料处理污水，COD去除率能达到93％；图12检测进、出口污水中氨氮浓度变化曲线，通过图12可知，采用本实施方式制备的污水处理复合滤料处理污水，氨氮去除率能达到86％；将堵塞的本实施方式制备的污水处理复合滤料置于加热炉中，在600℃下灼烧20min，将堵塞物在高温条件进行热解，从而实现滤料的回收利用，采用回收后的污水处理复合滤料处理污水，检测污水处理复合滤料过滤性能，检测结果如图13所示，图13检测进、出口污水中COD浓度变化曲线，通过对比图11和图13可知，污水处理复合滤料过滤性能变化很小，可忽略不计，证明本实施方式制备的污水处理复合滤料能够彻底再生利用。

Claims (9)

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。
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