CN103274759A - 一种生物填料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物填料的制备方法，其步骤包括：（1）选取含有二氧化硅、碳酸钙的岩土为原料，加入钾盐和/或钠盐，混合，粉碎至粒径小于5mm的混合物料，然后按混合物料：水质量比为1:0.6～1的比例加入水，并搅拌均匀；（2）利用模具对步骤（1）中的物料进行压制成型；（3）将步骤（2）中压制成型后的物料在1200-1700℃下煅烧8-12小时；（4）将步骤（3）中煅烧后的物料在1-2小时内急冷至常温，制得所述的生物填料。按质量百分比计，步骤（1）中所述的混合物料中含有25～65%的二氧化硅，15～35%的碳酸钙，5～15%钾盐和/或钠盐。采用本发明的制备方法，原料成本低、制备工艺简单，制得的填料稳定性强，强度高，持水性高，使用寿命长，适合作为废水生化处理的填料使用。

Description

一种生物填料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种水填料的制备方法，具体涉及一种生物填料的制备方法。

背景技术

近年来，水处理领域的发展和重大进展大多都集中在生物膜法处理工艺上。在废水生物膜法处理工艺中，反应器中填充的填料是其核心部分。生物膜法作为一种高效的废水处理方法，具有污泥量少、不会产生污泥膨胀、对废水的水质水量的变动具有较好的适应能力、运行管理简单的特点。生物膜是指所有通过一定媒介附着、固定的生物活性体和物质。在生物膜附着、固定过程中都需要某种媒介来承担和完成固定，这种介质称为生物膜填料，也称为生物填料。生物填料是生物膜赖以栖息的场所，是生物膜的载体，影响着微生物的生长、繁殖、脱落和形态及空间结构，同时兼有截留悬浮物质的作用。生物填料一般需具有强稳定性，高强度，比表面积大，长使用寿命等要求。从外形上来说，现有的生物填料主要有以下几种形式：

①粒状填料，这是最早出现但现在仍在沿用的填料，材质为无机的陶粒或石英砂，纤维球填料等。这类填料的主要特点是表面粗糙、易于附着生物、截留悬浮污染物的能力强，缺点是阻力大、易于堵塞。

②不规则多孔填料，如早期的有拉西环等，目前常用的有哈凯登和多面空心球等，可用陶瓷、石墨金刚砂、塑料或金属制成，特点是结构简单，价格低廉，但流体分布不均。

③蜂窝状或波纹板状填料，材质通常为玻璃钢或塑料斜管填料(聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等），具有结构简单、孔隙率高、质轻但强度高、防腐性能好、衰老生物易于脱落等优点。其主要的缺点是生物在填料表面的生长与脱落平衡不易控制，填料内难以得到均一的流速。

目前国内主要采用的填料为塑料或玻璃钢蜂窝填料、立体波状填料、软性纤维填料、半软性填料和粒状填料。塑料或玻璃钢蜂窝填料表面光滑，生物膜附着率差，易老化，且在实际使用中往往容易产生填料堵塞；软性填料及半软性填料中的水流流态不理想，易被微生物膜猫结在一起，产生结球现象，使其有效表面积大为减小，进而在结球的内部产生厌氧现象，影响处理效果；粒状填料比表面积较小，堆积密实，曝气过程中容易出现气流流态不理想的情况，同时还容易产生填料堵塞。

不同类型的填料生产方法往往不同，目前国内塑料类材质的填料主要采用热熔模具成型与热熔拉制的方法制成；玻璃钢类材质的填料采用树脂与加强纤维通过手糊、喷射、压制等工艺制作；石英砂、火山岩类的填料采用天然矿石材料粉碎、筛选而成；陶粒类的填料通常采用烧制法生产而成。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种生物填料的制备方法，用该方法制备的生物填料具有稳定性强，强度高，比表面积大，持水性高，使用寿命长的特点。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种生物填料的制备方法，包括以下制备步骤：

（1）选取含有二氧化硅、碳酸钙的岩土为原料，加入钾盐和/或钠盐，混合，粉碎至粒径小于5mm的混合物料，然后按混合物料：水质量比为1:0.6～1的比例加入水，并搅拌均匀；

（2）利用模具对步骤（1）中的物料进行压制成型；

（3）将步骤（2）中压制成型后的物料在1200-1700℃下煅烧8-12小时；

（4）将步骤（3）中煅烧后的物料在1-2小时内急冷至常温，制得所述的生物填料。

优选的是：步骤（1）所述的混合物料中，按质量百分比计，含有25～65%的二氧化硅，15～35%的碳酸钙，5～15%钾盐和/或钠盐。

优选的是：步骤（1）中采用粉碎机对岩土进行粉碎。

优选的是：步骤（4）中采用冷水喷淋的方式进行急冷。

优选的是：所制得的生物填料的堆积孔隙率为65～80%，内部孔隙率为20～30%。

优选的是：所制得的生物填料的直径为5～10cm。

优选的是：所制得的生物填料的外形为圆形、方形、球形或多边形。

本发明的有益效果在于，（1）本发明的制备方法中以富含二氧化硅、碳酸钙的岩土为原料，以钾盐和/或钠盐为助溶剂，生产原料简单易得，原料成本低；（2）制备工艺流程简单，易于操作，通过在高温下进行烧制，烧制初期原料中水分的蒸发以及后期部分原料的分解，会使填料变得更为蓬松多孔，另外，在高温烧制的过程中部分原料会融化，发生化学反应，如受热分解等，生成新的稳定物质将整个填料变成一个稳定的整体，最后在急冷的过程中填料快速冷却，填料上会出现一些裂痕与大量的微孔，进一步增加了填料的比表面积；（3）制得的填料稳定性强，强度高，比表面积大，持水性高，使用寿命长，适合作为废水生化处理的填料使用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。但本发明并不仅限于下述实施例，如无特别说明，本发明中所使用的原料均可在市场上购买得到。

实施例1

一种生物填料的制备方法，包括如下制备步骤：

（1）选取自然界中含有二氧化硅的石英砂、黄土；含有碳酸钙的石灰石为原料，加入纯碱，其中，所述的石英砂的量为35kg，黄土30kg，石灰石30kg，纯碱5kg，将上述物料混合均匀后，以粉碎机将物料的粒径粉碎至0.5mm，

（2）按物料：水的质量比为1:1的比例向步骤（1）的混合物料中加入100kg水，并混合搅拌均匀；

（3）利用模具将步骤（2）中的物料压制成直径为10cm的球形；

（4）将步骤（3）中得到的半成品放入窑中，在1600℃下煅烧12小时，

（5）将步骤（4）中烧制后的半成品采用冷水喷淋，在1-2小时内急冷至常温，制得本发明所述的生物填料。

实施例2

一种生物填料的制备方法，包括如下制备步骤：

（1）选取来自武汉市新洲区徐古镇的土壤，所述土壤中含二氧化硅37.7%，含碳酸钙28.3%，取上述土壤93kg，并加入7kg纯碱，混合均匀后，用粉碎机将混合物料的粒径粉碎至2mm，

（2）物料：水的质量比为1:0.6的比例向步骤（1）的混合物料中加入60kg水，并混合搅拌均匀；

（3）利用模具将步骤（1）中的物料压制成直径为5cm的正八面形；

（4）将步骤（3）中得到的半成品放入窑中，在1400℃下煅烧12小时，

（5）将步骤（4）中烧制后的半成品采用冷水喷淋，在1～2小时内急冷至常温，制得本发明所述的生物填料。

本发明生产的填料以含有二氧化硅、碳酸钙的岩土为原料，在高温下进行烧制，烧制初期原料中水分的蒸发以及后期部分原料的分解，会使填料变得更为蓬松多孔，另外，在高温烧制的过程中部分原料会融化，发生化学反应，生成新的稳定物质将整个填料变成一个稳定的整体，最后在急冷的过程中填料快速冷却，填料上会出现一些裂痕与大量的微孔，进一步增加了填料的比表面积。因此，制得的填料具有稳定性强、强度高、比表面积大、持水性高、使用寿命长的特点，是一种十分理想的废水生化处理填料。表1示出了本发明各实施例中所制得的生物填料的各项性能指标。

表1生物填料性能指标

本发明所描述的具体实施例只用于对本生物填料的具体制备方法实现过程的详细描述，而不是对本发明之生物填料的制备方法的限定。任何对此产品进行的修饰与改良，在专利范围或范畴内同类或相近物质的替代与使用，均属于本发明专利保护范围。

Claims (7)

1.一种生物填料的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：

（1）选取含有二氧化硅、碳酸钙的岩土为原料，加入钾盐和/或钠盐，混合，粉碎至粒径小于5mm的混合物料，然后按混合物料：水质量比为1:0.6～1的比例加入水，并搅拌均匀；

（2）利用模具对步骤（1）中的混合物料进行压制成型；

（3）将步骤（2）中压制成型后的物料在1200-1700℃下煅烧8-12小时；

（4）将步骤（3）中煅烧后的物料在1-2小时内急冷至常温，制得所述的生物填料。

2.根据权利要求1所述的生物填料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的混合物料中，按质量百分比计，含有25～65%的二氧化硅，15～35%的碳酸钙，5～15%钾盐和/或钠盐。

3.根据权利要求1所述的生物填料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中采用粉碎机对岩土进行粉碎。

4.根据权利要求1所述的生物填料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中采用冷水喷淋的方式进行急冷。

5.根据权利要求1所述的生物填料的制备方法，其特征在于：所制得的生物填料的堆积孔隙率为65～80%，内部孔隙率为20～30%。

6.根据权利要求1所述的生物填料的制备方法，其特征在于：所制得的生物填料的直径为5～10cm。

7.根据权利要求1所述的生物填料的制备方法，其特征在于：所制得的生物填料的外形为圆形、方形、球形或多边形。