CN102531485A - 一种利用黄河淤沙制备的曝气生物滤池填料及其制备方法 - Google Patents

一种利用黄河淤沙制备的曝气生物滤池填料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用黄河淤沙制备的曝气生物滤池填料及其制备方法。其原料组分按重量份如下：骨料60～80，水泥10～40，添加剂2～20，水10～20。本发明还提供该曝气生物滤池填料的制备方法。本发明的黄河淤沙水处理填料外观为灰色、粗糙、球状固体，堆积密度为800～1000kg/m3，密度为1800～2400kg/m3，空隙率为50～60％，比表面积大于0.5×104cm2/g。

Description

一种利用黄河淤沙制备的曝气生物滤池填料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种利用黄河淤沙制备的曝气生物滤池填料及其制备方法，属于污水处理技术领域。
背景技术
黄河年平均输沙量为14.7亿吨，其中下游河道多年平均淤积量3.87亿吨(其中高村——利津段1.84亿吨)，其余9亿多吨送入大海。大量泥沙输送到入海口，带来了一些始料未及问题。如何合理地处置黄河淤沙，解决大量黄河淤沙的出路成为一个急待研究的重要课题。资源放错了位置就是浪费，黄河泥沙一旦摆正位置科学利用，不但能节约大量的土地资源，可以创造更多的社会财富，还是推动经济社会可持续发展的动力源泉。因此，黄河淤沙资源化技术受到越来越广泛的关注。目前，需要一种合理的、低成本的处理方法对黄河淤沙进行处置。
自20世纪80年代以来，曝气生物滤池(BAF)受到人们的广泛关注，现已成为国内外研究的热点。它作为一种新型高效的生物膜污水处理技术，在污水有机物去除、脱氮除磷及工业废水处理等方面都有很好的应用。BAF基本原理在于以颗粒填料为介质，通过附着在填料上生物膜及胞外聚合物吸附截留作用、微生物氧化分解作用及沿水流方向形成的食物链分级捕食作用，实现去除水中污染物的目的，同时利用反应器内好氧、缺氧区域的存在，实现脱氮除磷的功能。
曝气生物滤池所用填料，根据其采用原料的不同，可分为无机填料、有机高分子填料。常用的无机填料有：陶粒、焦炭、石英砂、活性炭、膨胀硅铝酸盐等)；有机高分子填料有：聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯PE、各类树脂，塑料(包括各类泡沫材料)，纤维。陶粒填料是采用粘土、页岩等为原料，加入适当的化工原料为膨胀剂，经过破碎、造粒、烧结、筛分等工艺制得，需要进行采挖，并且需要高温烧结，需要消耗大量的煤炭资源，势必会造成环境污染且制作成本的增加。黄河淤沙颗粒填料同普通陶粒填料的区别主要在于原料和生产工艺的不同。普通陶粒填料的原料主要是粘土、页岩等，而黄河淤沙颗粒填料的主要原料为废弃的黄河淤沙，原料成本较低。生产过程免烧免蒸，采用自然养护的方式，免去了烧结工艺，工艺简单，制作方便。
中国专利文献CN102249402A(申请号201110106007.8)公开了一种低密度沸石曝气生物滤池填料及其制备方法，本填料是以发泡塑料颗粒为内核，以天然沸石颗粒为外壳形成的低密度沸石曝气生物滤池填料，其原料为沸石矿石、水泥和发泡塑料颗粒；其制备方法是将沸石矿石粉碎后与水泥混合得到混合料，然后向发泡塑料颗粒中撒入混合料并同时喷水，使混合料包覆在发泡塑料颗粒的表面，即得低密度沸石曝气生物滤池填料。
上述曝气生物滤池填料采用沸石矿石为原料，原料为非可再生资源，不仅开采对环境破坏严重，并且资源消耗大。因此寻找可替代的原料生产曝气生物滤池填料对环境保护具有重大意义。目前，利用黄河淤沙制备水处理填料，并作为曝气生物滤池(biological aerated filter，BAF)填料进行废水处理的研究鲜有报道。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种利用黄河淤沙制备的曝气生物滤池填料及其制备方法；该方法具有工艺简单、成本低的优点，能够达到生态环保要求，防止环境污染。
术语说明
黄河淤沙：取自黄河下游的淤沙，其主要矿物为石英、长石和粘土成分，含有大量的Si、Al元素，河沙通常具有较大的比表面积，表面有大量的活性官能团，因而成为水中微量污染物的主要载体。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种利用黄河淤沙制备的曝气生物滤池填料，原料组分按重量份如下：
骨料60～80，水泥10～40，添加剂2～20，水10～20；
所述骨料为颗粒直径不大于0.15mm的黄河淤沙；
所述添加剂为起粘结作用的无机胶黏剂；
将上述原料混合均匀后，造粒，然后洒水养护，即得。
所述水泥的水泥强度等级为32.5R。
优选的，无机胶黏剂选自：硅酸盐、磷酸盐、氧化物、硫酸盐或硼酸盐之一；进一步优选的，无机胶黏剂为硅酸钠或硫酸铝。
优选的，所述骨料的重量份为60～75，水泥的重量份为10～35，添加剂的重量份为2～20，水的重量份为10～20。
一种利用黄河淤沙制备曝气生物滤池填料的方法，包括如下步骤：
(1)将黄河淤沙原料破碎、过筛，取粒径≤0.15mm的黄河淤沙作为骨料；
(2)按配比，将骨料与水泥和添加剂混合均匀，加水搅拌均匀，制得粘稠状生料；
(3)将步骤(2)制得的粘稠状生料造粒，制得直径4～6mm的生料球；
(4)每隔2～6小时向步骤(3)制得的生料球洒水一次，保持生料球表面湿润，经2～6天即得曝气生物滤池填料。
有益效果
1、本发明以黄河下游黄河淤沙和水泥为主要原料，对最佳配比进行筛选，根据填料的颗粒抗压强度、密度、堆积密度和吸水率等对产品性能的影响，确定了制备新型填料的最佳工艺条件。
2、本发明的黄河淤沙水处理填料外观为灰色、粗糙、球状固体，堆积密度为800～1000kg/m3，密度为1800～2400kg/m3，空隙率为50～60％，比表面积大于0.5×104cm2/g。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明所保护范围不仅限于此。
实施例中硅酸钠AR、硫酸铝AR购自天津市科密欧化学试剂有限公司，水泥购自山东山水水泥有限公司，黄河淤沙取自济南市黄河大桥附近的河滩。
实施例1
一种利用黄河淤沙制备的曝气生物滤池填料，原料组分按重量份如下：
直径不大于0.15mm的黄河淤沙60，水泥强度等级为32.5R的水泥20.5，硅酸钠AR 5.5，水14；
一种利用黄河淤沙制备曝气生物滤池填料的方法，包括如下步骤：
(1)将黄河淤沙原料破碎、过筛，取粒径≤0.15mm的黄河淤沙作为骨料；
(2)按配比，将步骤(1)制得的骨料与水泥和硅酸钠AR混合均匀，加水搅拌均匀，制得粘稠状生料；
(3)将步骤(2)制得的粘稠状生料造粒，制得直径4～6mm的生料球；
(4)每隔4小时向步骤(3)制得的生料球洒水一次，保持生料球表面湿润，经3天即得曝气生物滤池填料。
经中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T 299-2008检测，制得的填料颗粒抗压强度为186.8N，密度(20℃)为2210kg/m3，比表面积大于0.5×104cm2/g。
实施例2
一种利用黄河淤沙制备的曝气生物滤池填料，原料组分按重量份如下：
直径不大于0.15mm的黄河淤沙70，水泥强度等级为32.5R的水泥15.25，硅酸钠AR2.25，水12.5；
一种利用黄河淤沙制备曝气生物滤池填料的方法，包括如下步骤：
(1)将黄河淤沙原料破碎、过筛，取粒径≤0.15mm的黄河淤沙作为骨料；
(2)按配比，将步骤(1)制得的骨料与水泥和硅酸钠AR混合均匀，加水搅拌均匀，制得粘稠状生料；
(3)将步骤(2)制得的粘稠状生料造粒，制得直径4～6mm的生料球；
(4)每隔6小时向步骤(3)制得的生料球洒水一次，保持生料球表面湿润，经4天即得曝气生物滤池填料。
经中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T 299-2008检测，制得的填料颗粒抗压强度为388.6N，密度(20℃)为2020kg/m3，比表面积大于0.5×104cm2/g。
实施例3
一种利用黄河淤沙制备的曝气生物滤池填料，原料组分按重量份如下：
直径不大于0.15mm的黄河淤沙64.5，水泥强度等级为32.5R的水泥18，硫酸铝AR 4.5，水13；
一种利用黄河淤沙制备曝气生物滤池填料的方法，包括如下步骤：
(1)将黄河淤沙原料破碎、过筛，取粒径≤0.15mm的黄河淤沙作为骨料；
(2)按配比，将步骤(1)制得的骨料与水泥和硫酸铝AR混合均匀，加水搅拌均匀，制得粘稠状生料；
(3)将步骤(2)制得的粘稠状生料造粒，制得直径4～6mm的生料球；
(4)每隔2小时向步骤(3)制得的生料球洒水一次，保持生料球表面湿润，经5天即得曝气生物滤池填料。
经中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T 299-2008检测，制得的填料颗粒抗压强度为162.4N，密度(20℃)为2100kg/m3，比表面积大于0.5×104cm2/g。
对比例
按中国专利文献CN102249402A(申请号201110106007.8)所述制备方法制得的曝气生物滤池填料，经中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T 299-2008检测，该填料颗粒抗压强度为70N，表观密度为1250kg/m3，COD去除率50％。
与对比例中获得的曝气生物滤池填料性能相比，上述3个实例中生物滤池填料在实际处理污水应用中，CODCr去除率大于75％，BOD5去除率大于80％，检测出水指标达到了国家废水排放标准，同时较对比例中的填料处理性能要好，COD去除率提升了20％左右，表现了较好的废水处理性能。同时上述实例中，本专利曝气生物滤池填料抗压强度均大于70N，能够抵抗更大的水冲击等方面的压力破坏，表现出更长的使用寿命，提高了填料的性价比。由此可以看出本专利制得的填料具有很好的水处理能力及市场潜力，在生物滤池填料中将占有越来越大的比重。

Claims (6)

1.一种利用黄河淤沙制备的曝气生物滤池填料，其特征在于，原料组分按重量份如下：
骨料60～80，水泥10～40，添加剂2～20，水10～20；
所述骨料为颗粒直径不大于0.15mm的黄河淤沙；
所述添加剂为起粘结作用的无机胶黏剂；
将上述原料混合均匀后，造粒，然后洒水养护，即得。
2.如权利要求1所述的曝气生物滤池填料，其特征在于，所述水泥的水泥强度等级为32.5R。
3.如权利要求1所述的曝气生物滤池填料，其特征在于，所述无机胶黏剂选自：硅酸盐、磷酸盐、氧化物、硫酸盐或硼酸盐之一。
4.如权利要求3所述的曝气生物滤池填料，其特征在于，所述无机胶黏剂为硅酸钠或硫酸铝。
5.如权利要求1所述的曝气生物滤池填料，其特征在于，所述骨料的重量份为60～75，水泥的重量份为10～35，添加剂的重量份为2～20，水的重量份为10～20。
6.一种权利要求1所述曝气生物滤池填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将黄河淤沙原料破碎、过筛，取粒径≤0.15mm的黄河淤沙作为骨料；
(2)按配比，将骨料与水泥和添加剂混合均匀，加水搅拌均匀，制得粘稠状生料；
(3)将步骤(2)制得的粘稠状生料造粒，制得直径4～6mm的生料球；
(4)每隔2～6小时向步骤(3)制得的生料球洒水一次，保持生料球表面湿润，经2～6天即得曝气生物滤池填料。
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