CN104071891A - 一种污水处理用镁橄榄石生物滤料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种污水处理用镁橄榄石生物滤料及其制备方法。其技术方案是：以45~55wt%的镁橄榄石原矿细粉、20~30wt%的滑石细粉、15~25wt%的氧化镁细粉和2~6wt%的镁电气石微粉为原料，外加所述原料2~6wt%的淀粉，混合均匀，制得混合料。然后按聚丙乙烯球与混合料的体积比为(1.5~2.0)︰1将混合料与聚丙乙烯球置于造粒机中，再加入所述原料10~20wt%的水，制成粒径为5~13mm的颗粒；再将制成的颗粒在110~150℃条件下烘烤16~24h，在1300~1500℃条件下烧成2~4h，制得污水处理用镁橄榄石生物滤料。本发明工艺简单和原料来源广泛，制备的污水处理用镁橄榄石生物滤料具有菌群挂膜效应好、菌群存活率高、脱色效果良好和强度高的特点。
Description
技术领域
本发明属于污水处理用生物滤料技术领域。具体涉及一种污水处理用镁橄榄石生物滤料及其制备方法。
背景技术
随着人们对环境问题的关注度日益增加，如何有效处理工业污水和生活污水已成为热门研究问题。曝气生物滤池作为一种新型污水处理技术：在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜，滤池内部曝气，污水流经时，利用滤料上高浓度生物膜量的强氧化降解能力对污水进行快速净化，同时，因污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，运行一定时间后，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜。该技术重要的一环就是粒状滤料，滤料的性能关系着整个系统的除污能力和效果。
目前，曝气生物滤池所用的粒状滤料主要为陶粒、石英砂、焦炭和活性炭。陶粒滤料来源广泛，可针对不同水质，逐渐成曝气生物滤料的主体。如“一种硫化铅锌矿浮选尾矿生物陶粒滤料及其制备方法”（CN 103086741 A）的专利技术，该技术以硫化铅锌矿浮选尾矿和粘土为原料，外加造孔剂和粘结剂，经圆盘造出5~10mm的生料球，经1240℃烧成30min，制得硫化铅锌矿浮选尾矿生物陶粒滤料，该技术存在以下缺点：（1）该生物滤料只有菌群挂膜效应，但菌群存活率不高；（2）高生物滤料除色效果不佳。又如“一种多介质生物滤料及其制备方法”（CN 102718466 A）的专利技术，该技术以改性蒙脱石、活性炭，镁电气石为主要原料来，经成球工艺，于700℃烧成后即可制备出多介质生物滤料，但该技术存在以下缺点：（1）先须经过处理得到活性蒙脱石，工艺复杂；（2）所制得的生物滤料强度不高，在曝气生物滤池的反冲洗过程中容易破碎。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单和原料来源广泛的污水处理用镁橄榄石生物滤料的制备方法。用该方法所制备的污水处理用镁橄榄石生物滤料具有菌群挂膜效应好、菌群存活率高、脱色效果良好和强度高的特点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：以45~55wt%的镁橄榄石原矿细粉、20~30wt%的滑石细粉、15~25wt%的氧化镁细粉和2~6wt%的镁电气石微粉为原料，外加所述原料2~6wt%的淀粉，混合均匀，制得混合料。然后按聚丙乙烯球与混合料的体积比为(1.5~2.0)︰1将混合料与聚丙乙烯球置于造粒机中，再加入所述原料10~20wt%的水，制成粒径为5~13mm的颗粒；再将制成的颗粒在110~150℃条件下烘烤16~24h，在1300~1500℃条件下烧成2~4h，制得污水处理用镁橄榄石生物滤料。
所述镁橄榄石原矿细粉的主要化学组成是：SiO2为40~50wt%，MgO为30~35wt%，Fe2O3为8~15wt%，Al2O3为0.2~0.5wt%；镁橄榄石原矿细粉的粒径小于0.088mm。
所述滑石细粉的主要化学组成是：MgO含量为30~35wt%，SiO2的含量为60~65wt%；滑石细粉的粒径小于0.088mm。
所述氧化镁细粉为电熔镁砂细粉、烧结镁砂细粉和轻烧氧化镁细粉中的一种；氧化镁细粉的MgO含量大于97wt%，粒径小于0.088mm。
所述镁电气石微粉的粒径小于10nm。
所述聚丙乙烯球的粒径为0.5~1mm。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
本发明采用的镁橄榄石原矿细粉中含有8~15wt%的Fe2O3，所制成的污水处理用镁橄榄石生物滤料具有很强的氧化性以及絮凝性。强氧化性能杀死滤料中的杂菌，避免挂膜过程中消耗目的菌群繁殖所需养分，从而提高目的菌群的存活率和生长速率。强氧化性还能对一些颜色进行脱色反应，提高过滤后的水质；同时，较强的絮凝性也能促进污水处理过程中溶于水中的胶体污物的絮凝和沉淀，明显加强生物膜除污效果。
本发明加入了纳米级的镁电气石微粉，纳米级的镁电气石微粉通常具有永电性和活化性。纳米级镁电气石粒子表面有许多永久性带电体的小晶粒，具有正负电极，提高了水的PH值和电导率，偏向弱碱性，理想健康水的PH值为7~8。同时永电性产生大量负氧离子，负氧离子又称为空气的维他命，具有调节人体离子平衡作用、能使身心放松、活化细胞和提高自然治愈率等作用。纳米级镁电气石能使水中产生大量负离子，负离子与水分子结合形成羟基离子水，使水形成小分子团水，能获得界面的活性作用，促使水中含氧量增加，这种条件下较适合菌群的繁殖，能提高菌群的存活率。
本发明以聚丙乙烯球为造孔剂，通过调剂聚丙乙烯球的加入量，所制备的污水处理用镁橄榄石生物滤料体积密度小、气孔率高、表面积大、固体中的活性中心丰富、菌群生存率高和挂膜效果好，同时由于烧结温度高，烧成后的制品性能稳定、强度大，在反冲洗过程中不破碎，而且可以经过再次烧成以去除滤料中反冲洗无法去除的粘附物，制品能反复使用。
因此，本发明工艺简单和原料来源广泛，制备的污水处理用镁橄榄石生物滤料具有菌群挂膜效应好、菌群存活率高、脱色效果良好和强度高的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制：
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述镁橄榄石原矿细粉的主要化学组成是：SiO2为40~50wt%，MgO为30~35wt%，Fe2O3为8~15wt%，Al2O3为0.2~0.5wt%；镁橄榄石原矿细粉的粒径小于0.088mm。
所述滑石细粉的主要化学组成是：MgO含量为30~35wt%，SiO2的含量为60~65wt%；滑石细粉的粒径小于0.088mm。
所述电熔镁砂细粉、烧结镁砂细粉和轻烧氧化镁细粉的MgO含量均大于97wt%，粒径均小于0.088mm。
所述镁电气石微粉的粒径小于10nm。
所述聚丙乙烯球的粒径为0.5~1mm。
实施例1
一种污水处理用镁橄榄石生物滤料及其制备方法。以45~50wt%的镁橄榄石原矿细粉、25~30wt%的滑石细粉、15~20wt%的电熔镁砂细粉和4~6wt%的镁电气石微粉为原料，外加所述原料2~4wt%的淀粉，混合均匀，制得混合料。然后按聚丙乙烯球与混合料的体积比为(1.5~1.8)︰1将混合料与聚丙乙烯球置于造粒机中，再加入所述原料10~15wt%的水，制成粒径为5~7mm的颗粒；再将制成的颗粒在130~150℃条件下烘烤16~20h，在1300~1400℃条件下烧成2~4h，制得污水处理用镁橄榄石生物滤料。
实施例2
一种污水处理用镁橄榄石生物滤料及其制备方法。以50~55wt%的镁橄榄石原矿细粉、20~25wt%的滑石细粉、20~25wt%的烧结镁砂细粉和2~4wt%的镁电气石微粉为原料，外加所述原料4~6wt%的淀粉，混合均匀，制得混合料。然后按聚丙乙烯球与混合料的体积比为(1.8~2.0)︰1将混合料与聚丙乙烯球置于造粒机中，再加入所述原料15~20wt%的水，制成粒径为7~9mm的颗粒；再将制成的颗粒在110~130℃条件下烘烤20~24h，在1400~1500℃条件下烧成2~4h，制得污水处理用镁橄榄石生物滤料。
实施例3
一种污水处理用镁橄榄石生物滤料及其制备方法。以45~50wt%的镁橄榄石原矿细粉、25~30wt%的滑石细粉、15~20wt%的轻烧氧化镁细粉和4~6wt%的镁电气石微粉为原料，外加所述原料2~4wt%的淀粉，混合均匀，制得混合料。然后按聚丙乙烯球与混合料的体积比为(1.5~1.8)︰1将混合料与聚丙乙烯球置于造粒机中，再加入所述原料10~15wt%的水，制成粒径为9~11mm的颗粒；再将制成的颗粒在130~150℃条件下烘烤16~20h，在1300~1400℃条件下烧成2~4h，制得污水处理用镁橄榄石生物滤料。
实施例4
一种污水处理用镁橄榄石生物滤料及其制备方法。以50~55wt%的镁橄榄石原矿细粉、20~25wt%的滑石细粉、20~25wt%的电熔镁砂细粉和2~4wt%的镁电气石微粉为原料，外加所述原料4~6wt%的淀粉，混合均匀，制得混合料。然后按聚丙乙烯球与混合料的体积比为(1.8~2.0)︰1将混合料与聚丙乙烯球置于造粒机中，再加入所述原料15~20wt%的水，制成粒径为11~13mm的颗粒；再将制成的颗粒在110~130℃条件下烘烤20~24h，在1400~1500℃条件下烧成2~4h，制得污水处理用镁橄榄石生物滤料。
实施例5
一种污水处理用镁橄榄石生物滤料及其制备方法。以45~50wt%的镁橄榄石原矿细粉、20~25wt%的滑石细粉、20~25wt%的烧结镁砂细粉和4~6wt%的镁电气石微粉为原料，外加所述原料2~4wt%的淀粉，混合均匀，制得混合料。然后按聚丙乙烯球与混合料的体积比为(1.5~1.8)︰1将混合料与聚丙乙烯球置于造粒机中，再加入所述原料10~15wt%的水，制成粒径为9~11mm的颗粒；再将制成的颗粒在130~150℃条件下烘烤16~20h，在1300~1400℃条件下烧成2~4h，制得污水处理用镁橄榄石生物滤料。
实施例6
一种污水处理用镁橄榄石生物滤料及其制备方法。以50~55wt%的镁橄榄石原矿细粉、25~30wt%的滑石细粉、15~20wt%的轻烧氧化镁细粉和2~4wt%的镁电气石微粉为原料，外加所述原料4~6wt%的淀粉，混合均匀，制得混合料。然后按聚丙乙烯球与混合料的体积比为(1.8~2.0)︰1将混合料与聚丙乙烯球置于造粒机中，再加入所述原料15~20wt%的水，制成粒径为11~13mm的颗粒；再将制成的颗粒在110~130℃条件下烘烤20~24h，在1400~1500℃条件下烧成2~4h，制得污水处理用镁橄榄石生物滤料。
具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式采用的镁橄榄石原矿细粉中含有8~15wt%的Fe2O3，所制成的污水处理用镁橄榄石生物滤料具有很强的氧化性以及絮凝性。强氧化性能杀死滤料中的杂菌，避免挂膜过程中消耗目的菌群繁殖所需养分，从而提高目的菌群的存活率和生长速率。强氧化性还能对一些颜色进行脱色反应，提高过滤后的水质；同时，较强的絮凝性也能促进污水处理过程中溶于水中的胶体污物的絮凝和沉淀，明显加强生物膜除污效果。
本具体实施方式加入了纳米级的镁电气石微粉，纳米级的镁电气石微粉通常具有永电性和活化性。纳米级镁电气石粒子表面有许多永久性带电体的小晶粒，具有正负电极，提高了水的PH值和电导率，偏向弱碱性，理想健康水的PH值为7~8。同时永电性产生大量负氧离子，负氧离子又称为空气的维他命，具有调节人体离子平衡作用、能使身心放松、活化细胞和提高自然治愈率等作用。纳米级镁电气石能使水中产生大量负离子，负离子与水分子结合形成羟基离子水，使水形成小分子团水，能获得界面的活性作用，促使水中含氧量增加，这种条件下较适合菌群的繁殖，能提高菌群的存活率。
本具体实施方式以聚丙乙烯球为造孔剂，通过调剂聚丙乙烯球的加入量，所制备的污水处理用镁橄榄石生物滤料体积密度小、气孔率高、表面积大、固体中的活性中心丰富、菌群生存率高和挂膜效果好，同时由于烧结温度高，烧成后的制品性能稳定、强度大，在反冲洗过程中不破碎，而且可以经过再次烧成以去除滤料中反冲洗无法去除的粘附物，制品能反复使用。
因此，本具体实施方式工艺简单和原料来源广泛，制备的污水处理用镁橄榄石生物滤料具有菌群挂膜效应好、菌群存活率高、脱色效果良好和强度高的特点。
Claims (7)
1.一种污水处理用镁橄榄石生物滤料的制备方法，其特征在于以45~55wt%的镁橄榄石原矿细粉、20~30wt%的滑石细粉、15~25wt%的氧化镁细粉和2~6wt%的镁电气石微粉为原料，外加所述原料2~6wt%的淀粉，混合均匀，制得混合料；然后按聚丙乙烯球与混合料的体积比为(1.5~2.0)︰1将混合料与聚丙乙烯球置于造粒机中，再加入所述原料10~20wt%的水，制成粒径为5~13mm的颗粒；再将制成的颗粒在110~150℃条件下烘烤16~24h，在1300~1500℃条件下烧成2~4h，制得污水处理用镁橄榄石生物滤料。
2.根据权利要求1所述的污水处理用镁橄榄石生物滤料的制备方法，其特征在于所述镁橄榄石原矿细粉的主要化学组成是：SiO2为40~50wt%，MgO为30~35wt%，Fe2O3为8~15wt%，Al2O3为0.2~0.5wt%；镁橄榄石原矿细粉的粒径小于0.088mm。
3.根据权利要求1所述的污水处理用镁橄榄石生物滤料的制备方法，其特征在于所述滑石细粉的主要化学组成是：MgO含量为30~35wt%，SiO2的含量为60~65wt%；滑石细粉的粒径小于0.088mm。
4.根据权利要求1所述的污水处理用镁橄榄石生物滤料的制备方法，其特征在于所述氧化镁细粉为电熔镁砂细粉、烧结镁砂细粉和轻烧氧化镁细粉中的一种；氧化镁细粉的MgO含量大于97wt%，粒径小于0.088mm。
5.根据权利要求1所述的污水处理用镁橄榄石生物滤料的制备方法，其特征在于所述镁电气石微粉的粒径小于10nm。
6.根据权利要求1所述的污水处理用镁橄榄石生物滤料的制备方法，其特征在于所述聚丙乙烯球的粒径为0.5~1mm。
7.一种污水处理用镁橄榄石生物滤料，其特征在于所述污水处理用镁橄榄石生物滤料是根据权利要求1~6项中任一项所述的污水处理用镁橄榄石生物滤料的制备方法所制备的污水处理用镁橄榄石生物滤料。
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