CN102701709A

CN102701709A - 基于冶金工业废弃污泥的多孔滤料及其制备方法

Info

Publication number: CN102701709A
Application number: CN2012101592534A
Authority: CN
Inventors: 张运华; 李孟; 李刚; 高云鹏; 张则杰
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2012-05-22
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明公开了一种基于冶金工业废弃污泥的多孔滤料及其制备方法。该滤料按重量百分比计由30~50%的冶金综合污泥、18~30%的煤矸石、8~20%的冶金电厂粉煤灰、以及10~40%的煤粉组合烧结而成。该方法步骤包括；首先按重量百分比计，在30~50%的冶金综合污泥中加入18~30%煤矸石、8~20%冶金电厂粉煤灰和10~40%煤粉，混匀后进行球磨粉碎；然后对球磨粉碎后的原料进行颗粒筛选，然后进行造粒、陈腐、成球和干燥处理；最后对经过干燥处理的原料进行阶梯式逐渐升温和保温，直至达到1130~1160℃的烧结温度，最后保温100~120min。本发明降低能耗和投资，节能减排，成本较低，处理效率高。

Description

基于冶金工业废弃污泥的多孔滤料及其制备方法

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体地指一种基于冶金工业废弃污泥的多孔滤料及其制备方法。

背景技术

目前，冶金行业废水处理循环利用回水水质问题影响生产的现象越来越突出，特别是钢铁企业生产线上使用的循环利用回水中的悬浮物浓度偏高，不仅会堵塞冷却喷头，降低其使用寿命，严重影响产品的质量。因此，在冶金行业废水处理循环利用中，对此类废水进行有效的治理，不仅可以实现保产增效的生产目标，而且可以确保各类冶金产品的质量，对于提高企业的经济效益的必要性是显而易见的，针对不同水质的废水进行过滤处理循环利用，以实现节能减排、以废治废的目标，是今后水资源环保节能的发展趋势。

而且冶金行业废水处理循环利用回水的过滤工序依然用传统的石英砂过滤，主要存在滤料寿命短、易板结、易跑料、处理效果不好等问题，难以取得好的过滤效果。

公开号为CN200910309514.4的中国发明专利申请报道了一种废污水处理用的颗粒滤料及其制备方法和装置，它是在颗粒本体表面吸附有填充剂粉末的颗粒物；按照重量百分比计算，所述颗粒本体是用55~80%的合成树脂、10~45%的填充剂和0~31%的沸石粉末制成的。该发明制成的颗粒滤料表面有填充剂粉末的吸附，其比表面积较小，微生物的吸附能力不高，废污水处理效率比较低。

从废水处理循环利用过滤工序的滤料进行研究改进提高吸附能力、废污水处理效率，这也是冶金行业废水处理循环利用途径之一。

针对废水处理循环利用回水水质不能满足生产工艺要求和影响产品质量这一技术难题，探寻一种简便、经济的冶金工业浊环水废水回用深度处理的工艺方法，研究解决过滤工序的滤料问题，寻求在钢铁企业中综合废处理厂的污泥为主要原料，利用综合污泥本身含有的化学成份，以废治废、节能排放，并用于钢铁企业的含油废水处理中，实现废水处理污泥资源化的合理利用，以期取得良好的社会和经济效益。

发明内容

本发明的目的是克服现有冶金行业废水处理循环利用过滤材料性能方面的缺陷，提供一种基于冶金工业废弃污泥的多孔滤料及其制备方法，应用于废水处理循环利用废水处理中，具有成本低、能耗少、出水水质好的效果。

为解决上述技术问题，本发明设计了一种基于冶金工业废弃污泥的多孔滤料，其特征在于：该滤料按重量百分比计由30~50%的冶金综合污泥、18~30%的煤矸石、8~20%的冶金电厂粉煤灰、以及10~40%的煤粉组合烧结而成。

上述基于冶金工业废弃污泥的多孔滤料的制备方法，包括如下步骤：

1）按重量百分比计，在30~50%的冶金综合污泥中加入18~30%煤矸石、8~20%冶金电厂粉煤灰和10~40%煤粉，混匀后进行球磨粉碎；

2）对球磨粉碎后的原料进行颗粒筛选，然后进行造粒、陈腐、成球和干燥处理；

3）对经过干燥处理的原料进行阶梯式逐渐升温和保温，直至达到1130~1160℃的烧结温度，最后保温100~120min，即可烧结成综合污泥质多孔滤料。

进一步地，所述步骤2）中，筛选所得颗粒的粒度为100~240目。

再进一步地，所述步骤3）中，阶梯式逐渐升温和保温过程中的升温速率为100℃/15~25min，保温时间为25~35min。

下表为冶金综合污泥成分表和滤料主要原料的化学成分。

表1冶金综合污泥成分表（Wt%）

表2 滤料主要原料的化学成分

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、冶金行业废水处理循环利用，直接用废弃污泥回收制备多孔滤料。节能减排、以废治废，充分发挥了综合废弃污泥这种工业废弃物中各类成分组成的作用，可为提供滤料制备中必需的氧化硅、氧化铝以及有机挥发性物质等成分，使其成分比例满足滤料的强度及气孔率等性能方面的要求，冶金综合污泥中所含的大量有机杂质有助于多孔滤料制备过程中气孔的大量生成。

2、采用以综合污泥为主要原料，加入了冶金电厂粉煤灰、煤矸石等成分，以煤粉作为成孔剂，成孔剂在烧成过程中发生热分解反应而形成大量CO₂气体，放出大量的气体形成气孔，从而在滤料的表面及内部结构中形成很多孔隙空间，导致显气孔率的上升和体积密度减小，有利于对废水中杂质的吸附和过滤去除。

3、由冶金综合污泥制备综合污泥质多孔滤料的制备工艺，其操作方法简单，综合污泥质滤料可承受高强度多次反冲洗再生后重复利用。降低能耗和投资，节能减排，应用于废水处理循环利用时，各项指标可降低到处理要求，适用于大规模生产，成本较低，处理效率高，利于环境无污染。

附图说明

图1为本发明基于冶金工业废弃污泥的多孔滤料的烧结工艺示意图。

具体实施方式

为了更好地解释本发明，以下结合附图和具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

按重量百分比计，在50%的冶金综合污泥中加入30%煤矸石、8%冶金电厂粉煤灰和12%煤粉，混匀后进行球磨粉碎。然后对球磨粉碎后的原料进行颗粒筛选，颗粒的粒度为100目。然后进行造粒、陈腐、成球和干燥处理。如图1所示，对经过干燥处理的原料每15min升温100℃，再保温35min，阶梯式逐渐升温和保温，直至达到1160℃的烧结温度，最后保温120min，即可烧结成综合污泥质多孔滤料。该滤料的理化性能和实际运行效果为表3和表4，该滤料不仅具有很大的比表面积和良好的吸附功能，而且具备较高的机械强度，除油和除浊效率均超过了50%，其中除浊效果尤为显著，最终处理后的出水水质都优于冶金行业规定的循环回用水质标准，而且耐酸性和耐碱性很强，这些性能对含油废水的深度净化处理的实际应用都是非常有利的。滤料显气孔率略低，而机械强度相对最高，可使得该种滤料在保证吸附性能的条件下，可以充分发挥其使用寿命长的优点。

表3

序号	项目
			1	显气孔率（%）	52
2	吸水率（%）	10.23
			3	体积密度（g/ cm³）	1.86
4	机械强度（Mpa）	14.1
			5	比表面积（cm²/g）	1×10⁴
6	渗透系数（cm/s）	4.0
			7	耐酸性（%）	2.49
8	耐碱性（%）	1.77

表4

实施例2

按重量百分比计，在42%的冶金综合污泥中加入24%煤矸石、14%冶金电厂粉煤灰和20%煤粉，混匀后进行球磨粉碎。然后对球磨粉碎后的原料进行颗粒筛选，颗粒的粒度为180目。然后进行造粒、陈腐、成球和干燥处理。如图1所示，对经过干燥处理的原料每25min升温100℃，再保温25min，阶梯式逐渐升温和保温，直至达到1150℃的烧结温度，最后保温110min，即可烧结成综合污泥质多孔滤料。该滤料的理化性能和实际运行效果为表5和表6。该滤料不仅具有很大的比表面积和良好的吸附功能，而且具备较高的机械强度，除油和除浊效率均超过了80%，最终出水水质都优于冶金行业规定的循环回用水质标准，而且耐酸性和耐碱性很强，这些性能对含油废水的深度净化处理的实际应用都是非常有利的。

表5

序号	项目
			1	显气孔率（%）	55
2	吸水率（%）	10.71
			3	体积密度（g/ cm³）	1.81
4	机械强度（Mpa）	13.4
			5	比表面积（cm²/g）	1.8×10⁴
6	渗透系数（cm/s）	4.1
			7	耐酸性（%）	2.24
8	耐碱性（%）	1.67

表6

实施例3：

按重量百分比计，在30%的冶金综合污泥中加入30%煤矸石、8%冶金电厂粉煤灰和32%煤粉，混匀后进行球磨粉碎。然后对球磨粉碎后的原料进行颗粒筛选，颗粒的粒度为240目。然后进行造粒、陈腐、成球和干燥处理。如图1所示，对经过干燥处理的原料每25min升温100℃，再保温25min，阶梯式逐渐升温和保温，直至达到1130℃的烧结温度，最后保温100min，即可烧结成综合污泥质多孔滤料。该滤料的理化性能和实际运行效果为表7和表8。该滤料不仅具有很大的比表面积和良好的吸附功能，而且具备较高的机械强度，除油和除浊效率均超过了80%，最终出水水质都优于冶金行业规定的循环回用水质标准，而且耐酸性和耐碱性很强，这些性能非常有利于含油废水的深度净化处理。滤料显气孔率最高，而机械强度相对略低，可使得该种滤料在保证长期稳定应用的条件下，可以充分发挥其吸附能力强的优点。

表7

序号	项目
			1	显气孔率（%）	68
2	吸水率（%）	15.17
			3	体积密度（g/ cm³）	1.52
4	机械强度（Mpa）	10.4
			5	比表面积（cm²/g）	1.5×10⁴
6	渗透系数（cm/s）	4.8
			7	耐酸性（%）	2.34
8	耐碱性（%）	1.47

表8

实施例4：

按重量百分比计，在30%的冶金综合污泥中加入18%煤矸石、12%冶金电厂粉煤灰和40%煤粉，混匀后进行球磨粉碎。然后对球磨粉碎后的原料进行颗粒筛选，颗粒的粒度为200目。然后进行造粒、陈腐、成球和干燥处理。如图1所示，对经过干燥处理的原料每20min升温100℃，再保温30min，阶梯式逐渐升温和保温，直至达到1150℃的烧结温度，最后保温115min，即可烧结成综合污泥质多孔滤料。该滤料的理化性能和实际运行效果为表9和表10。该滤料不仅具有很大的比表面积和良好的吸附功能，而且具备较高的机械强度，除油和除浊效率非常显著，均超过了55%，最终出水水质都优于冶金行业规定的循环回用水质标准，而且耐酸性和耐碱性很强，这些性能非常有利于含油废水的深度净化处理。

表9

序号	项目
			1	显气孔率（%）	56
2	吸水率（%）	10.83
			3	体积密度（g/ cm³）	1.79
4	机械强度（Mpa）	13.1
			5	比表面积（cm²/g）	1.96×10⁴
6	渗透系数（cm/s）	4.2
			7	耐酸性（%）	2.84
8	耐碱性（%）	1.87

表10

实施例5：

按重量百分比计，在45%的冶金综合污泥中加入25%煤矸石、10%冶金电厂粉煤灰和20%煤粉，混匀后进行球磨粉碎。然后对球磨粉碎后的原料进行颗粒筛选，颗粒的粒度为160目。然后进行造粒、陈腐、成球和干燥处理。如图1所示，对经过干燥处理的原料每15min升温100℃，再保温35min，阶梯式逐渐升温和保温，直至达到1155℃的烧结温度，最后保温118min，即可烧结成综合污泥质多孔滤料。该滤料的理化性能和实际运行效果为表11和表12。该滤料不仅具有很大的比表面积和良好的吸附功能，而且具备较高的机械强度，除油和除浊效率均超过了50%，最终出水水质都优于冶金行业规定的循环回用水质标准，而且耐酸性和耐碱性很强，这些性能非常有利于含油废水的深度净化处理。

表11

序号	项目
			1	显气孔率（%）	54
2	吸水率（%）	10.23
			3	体积密度（g/ cm³）	1.80
4	机械强度（Mpa）	13.5
			5	比表面积（cm²/g）	1.4×10⁴
6	渗透系数（cm/s）	4.1
			7	耐酸性（%）	2.34
8	耐碱性（%）	1.47

表12

实施例6：

按重量百分比计，在35%的冶金综合污泥中加入20%煤矸石、8%冶金电厂粉煤灰和37%煤粉，混匀后进行球磨粉碎。然后对球磨粉碎后的原料进行颗粒筛选，颗粒的粒度为140目。然后进行造粒、陈腐、成球和干燥处理。如图1所示，对经过干燥处理的原料每20min升温100℃，再保温30min，阶梯式逐渐升温和保温，直至达到1140℃的烧结温度，最后保温105min，即可烧结成综合污泥质多孔滤料。该滤料的理化性能和实际运行效果为表13和表14。该滤料不仅具有很大的比表面积和良好的吸附功能，而且具备较高的机械强度，除油和除浊效率显著，达到95%，最终出水水质都远远优于冶金行业规定的循环回用水质标准，而且耐酸性和耐碱性很强，这些性能非常有利于含油废水的深度净化处理。

表13

序号	项目
			1	显气孔率（%）	62
2	吸水率（%）	14.01
			3	体积密度（g/ cm³）	1.55
4	机械强度（Mpa）	11.3
			5	比表面积（cm²/g）	1.2×10⁴
6	渗透系数（cm/s）	4.7
			7	耐酸性（%）	2.04
8	耐碱性（%）	1.67

表14

Claims

1.一种基于冶金工业废弃污泥的多孔滤料，其特征在于：该滤料按重量百分比计由30~50%的冶金综合污泥、18~30%的煤矸石、8~20%的冶金电厂粉煤灰、以及10~40%的煤粉组合烧结而成。

2.一种权利要求1所述基于冶金工业废弃污泥的多孔滤料的制备方法，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述基于冶金工业废弃污泥的多孔滤料的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，筛选所得颗粒的粒度为100~240目。

4.根据权利要求2或3所述基于冶金工业废弃污泥的多孔滤料的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中，阶梯式逐渐升温和保温过程中的升温速率为100℃/15~25min，保温时间为25~35min。