CN102557550B - 一种利用建筑渣土制备的曝气生物滤池填料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用建筑渣土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20～40，添加剂2～20，水15～20。本发明还提供该曝气生物滤池填料的制备方法。本发明的曝气生物滤池填料外观为灰色、粗糙、球状固体，堆积密度为800～1000kg/m3，密度为1200～2600kg/m3，空隙率为50～60％，比表面积大于0.5×104cm2/g。

Description

一种利用建筑渣土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建筑渣土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
我国城市化进程逐步加快，旧城区的改造整治中产生大量的建筑渣土。目前我国建筑渣土的数量已占到城市固体废弃物总量的3%~4%。渣土在城市基础设施、住宅建筑建设维修中也会产生，其产生的数量和对其如何进行有效、合理的治理，已成为困扰和制约城市发展的重要问题。
由于渣土的填埋费用比较低，因而城市渣土处置措施大多采用填埋、堆放的方式，造成垃圾围城现象逐年加重。这种做法没有将其侵占土地和对地下水、周围环境的破坏等计入成本，如果综合考虑经济、环境、社会等各方面因素，目前的这种渣土处置方式非常不合理，会带来后续的更大的处理成本，产生扬尘等二次污染，对地下水和土壤也会产生严重污染，破坏城市生态系统等。因此，必须对建筑垃圾的处置采用新的出路、新的解决方式。
陶粒在很早以前就已经被人们所利用，但是在陶粒发明和生产之初，它主要用于建材领域，由于技术的不断发展和人们对陶粒性能的认识更加深入，现在陶粒在建材方面的应用，已经由100%下降到80%，陶粒的应用不断扩大到新领域。    
曝气生物滤池是一种将生物氧化机理与深度过滤机理有机结合的新型污水生物处理工艺，其在水深度处理、微污染源水处理、难降解有机物处理、低温污水的硝化、低温微污染水处理中都有很好的、甚至不可替代的功能。曝气生物滤池中核心介质―填料的研究会促进该工艺的应用范围的扩大，所以特种填料的研究与生产的国产化将是曝气生物滤池在国内大范围应用的关键。
陶粒滤料作为一种新型的水处理填料，球形颗粒，粒度均匀，表面多微孔，内部孔网纵横交错，具有很强的吸附作用，可以用陶粒填料做微生物载体，组成生物滤池，利用滤料表面形成的一层生物膜来净化废水。该技术适应于有机工业污水的处理，是处理水中氮磷物质最理想的生物滤料。陶粒作为填料在曝气生物滤池中的作用至关重要，微生物降解有机物性能的优劣很大程度上取决于填料的特性。
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，利用建筑渣土制备水处理填料，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，提供一种利用建筑渣土制备的曝气生物滤池填料及其制备方法。
术语说明
建筑渣土：成分为碎砖瓦、混凝土块、弃料、砂浆。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种利用建筑渣土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20~40，添加剂2~20，水15~20；
所述骨料为颗粒直径不大于0.38mm的建筑渣土；
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，所述的无机胶黏剂选自：硅酸盐、磷酸盐、氧化物、硫酸盐或硼酸盐之一；进一步优选的，所述的无机胶黏剂为硅酸钠或硫酸铝。
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。
上述曝气生物滤池填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将建筑渣土原料破碎、过筛，取粒径≤0.38mm的建筑渣土作为骨料；
（2）按配比，将步骤（1）制得的骨料与水泥添加剂混合均匀，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天养护即得曝气生物滤池填料。
有益效果
1、本发明以建筑渣土和水泥为主要原料，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、本发明制得的曝气生物滤池填料外观为灰色、粗糙、球状固体，堆积密度为800~1000kg/m3，密度为1200~2600kg/m3，空隙率为50~60%，比表面积大于0.5×104cm2/g。用本填料应用于曝气生物滤池处理污水， CODCr去除率大于75%，NH3-N去除率大于50%，BOD5去除率大于80%。
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。
实施例中所述硅酸钠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；建筑渣土取自山东大学校园内的施工场地，主要成分为混凝土、砖瓦。
实施例1
一种利用建筑渣土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0.38mm的建筑渣土720g，水泥强度等级为32.5R的水泥240g，硅酸钠AR 54g，水186g。
上述曝气生物滤池填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将建筑渣土原料破碎、过筛，取粒径≤0.38mm的建筑渣土作为骨料；
（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187.6N，密度（20℃）为2045 kg/m3，比表面积大于0.5×104cm2/g。
实施例2
一种利用建筑渣土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0.38mm的建筑渣土700g，水泥强度等级为32.5R的水泥100g，硫酸铝AR 30g，水170g；
上述曝气生物滤池填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将建筑渣土原料破碎、过筛，取粒径≤0.38mm的建筑渣土作为骨料；
（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75.8N，密度（20℃）为2233 kg/m3，比表面积大于0.5×104cm2/g。
实施例3
一种利用建筑渣土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0.38mm的建筑渣土920g，水泥强度等级为32.5R的水泥231g，硅酸钠AR 49g，水200g；
上述曝气生物滤池填料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将建筑渣土原料破碎、过筛，取粒径≤0.38mm的建筑渣土作为骨料；
（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156.8N，密度（20℃）为2356 kg/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1300 kg/m3，COD去除率50%。
采用本发明制得的曝气生物滤池填料，在上述3个实例中，CODCr的去除率大于75%， BOD5去除率大于80%，废水排放均达到了国家标准，与对比例中废水的处理能力方面比较表现出较好的处理性能。且由上述实例可知，填料颗粒抗压强度均大于70N，抗压性能明显比对比例中的填料强度大，能够抵抗更大的冲击力，不易粉碎，同时增加了该填料的使用寿命。综上所述，本填料在曝气生物滤池应用中具有较好的性能，并具有广阔的市场潜力。

Claims (2)

1.一种利用建筑渣土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20~40，添加剂2~20，水15~20；
所述骨料为颗粒直径不大于0.38mm的建筑渣土；
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；
所述的无机胶黏剂为硅酸钠或硫酸铝。
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。
4、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）将建筑渣土原料破碎、过筛，取粒径≤0.38mm的建筑渣土作为骨料；
（2）按配比，将步骤（1）制得的骨料与水泥添加剂混合均匀，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天养护，即得曝气生物滤池填料。
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