CN106396725A - 一种轻质陶粒生物滤料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轻质陶粒生物滤料的制备方法,以粘土矿物、轻质材料、造孔剂和粘结剂为原料,经高温焙烧而成,其中所述轻质材料选用真实密度约0.23g/cm3的无机材料;制备的具体步骤如下:(1)原料的制备:内核配料,将粘土、轻质材料和造孔剂混合;外壳配料,将粘土、造孔剂混合;胶水配制:粘结剂与水混合;(2)造粒:将内核配料送入造粒机中造粒得到内核颗粒,再将外壳配料送入造粒机中造粒得到球形颗粒,其中边喷洒胶水边送入外壳配料;(3)烘干:将上述球形颗粒烘干,去除水分;(4)焙烧:将上述烘干后的球形颗粒焙烧得到轻质陶粒生物滤料。
Description
技术领域
本发明涉及一种以粘土为主要原料的轻质陶粒生物滤料,用于对污水进行深度净化,属于水处理技术和环保材料深度加工领域。
背景技术
上世纪末,陶粒滤料基本选用天然矿物材料,主要原因是相对于有机塑料材质,其具有来源广、价格低、机械强度高和化学稳定性好等优点,因而应用较早且被广泛使用在水处理领域。然而长期的实践经验表明,天然矿物滤料存在形状大小不一,比表面积小,孔隙率小,截污能力差等多方面的缺点,因此天然材料向人工材料的转变是一个必然发展趋势。经过专家以及研究工作者们的不断研究,人工陶粒滤料能够克服上述缺点,并且传承了天然矿物的诸多优点,在水处理行业快速盛行起来。
随着水处理工艺的不断优化和升级,高效节能的陶粒滤料需求也日益加剧。目前生物滤池中基本采用的是重质陶粒滤料,而且市场上的陶粒滤料真实密度普遍都大于2.0g/cm3,使得生物滤池反冲洗能耗较大,长期运行下滤池反冲洗不彻底,导致水头损失逐渐增大,甚至会出现滤料层板结,严重影响了水处理的运行和维护。另一方面,具有抗板结、高效率和低能耗等优点的轻质陶粒生物滤料迎合当前的发展方向。以前的研究中,轻质陶粒生物滤料普遍存在以下缺点:煅烧温度高、比表面积小、亲水性差等。因此,开发出煅烧温度低、比表面积大、亲水性好等的轻质陶粒生物滤料,有助于拓宽陶粒滤料的应用范围。
发明内容
为了克服现有悬浮滤料的不足,本发明提供了一种轻质陶粒生物滤料及其制备方法。本发明开发的陶粒滤料具有真实密度低(0.8~0.9g/cm3),比表面积大(>50m2/g)、强度好(>40N)、表面粗糙、孔道结构发达,亲水性强等特点。
本发明的轻质陶粒生物滤料是以粘土矿物、轻质材料、造孔剂和粘结剂为原料,经高温焙烧而成。其中,所述轻质材料选用超低密度的无机材料,真实密度约0.23g/cm3,类球状。
本发明的思路是将轻质材料填充到粘土陶粒中,从而开发出密度可控的轻质陶粒滤料,具体步骤如下:
(1)原料的制备:内核配料,将粘土40~60重量份、轻质材料30~50重量份和造孔剂0~10重量份混合;外壳配料,将粘土50~60重量份、造孔剂10~20重量份混合;胶水配制:粘结剂0.1~1重量份与水30~50重量份混合。
(2)造粒:将内核配料送入造粒机中造粒,得到粒径2.5~7.5mm的内核颗粒;再将外壳配料送入造粒机中造粒,得到粒径3~7mm的球形颗粒,其中边喷洒胶水边送入外壳配料,胶水约占球形颗粒的20~30%(wt)。
(3)烘干:将上述球形颗粒在200~300℃范围内烘干0.5~1h,去除水分。
(4)焙烧:将上述烘干后的球形颗粒置于500~800℃范围内焙烧0.5~2h,得到轻质陶粒生物滤料。
步骤(1)中所述的粘土可以是凹凸棒石粘土、高岭土和硅藻土的一种或几种。
步骤(1)中所述的造孔剂可以是碳粉、糠粉和木屑中的一种或几种。
步骤(1)中所述的粘结剂可以是无机或有机粘结剂。
本发明的有益效果是:
1、本发明充分利用原料中各组分的特点,合理地进行组合,取长补短,各司其职,最终将各自优点最大化的集中在轻质陶粒生物滤料上。
2、本发明的轻质陶粒生物滤料具有丰富的比表面积和发达的孔道结构,表面不结釉,是理想的吸附材料。特别在废水的深度处理中,优势显著,它能够将水中的污染物吸附并浓缩在颗粒表面,大大提高了微生物的降解效率。
3、本发明的轻质陶粒生物滤料的生产工艺简单易行,产品合格率高,无需筛选。与现有技术相比,本发明技术明显节约了能耗,降低了生产成本,有利于工业化生产。
4、本发明开发的轻质陶粒生物滤料克服了重质滤料的缺点,具有抗板结效果好,水头损失小等优点,有利于反冲洗过程的进行,省时节能。
5、本发明开发的轻质陶粒生物滤料综合了泡沫珠和矿物材料的优点,具有颗粒强度大,使用寿命长,悬浮性好等优点。
6、本发明不局限于以上几种原料,可以重新组合其他组分,制备出具有特殊功能的轻质陶粒生物滤料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
1、原料的制备:内核配料,将凹凸棒石粘土40kg、轻质材料30kg混合;外壳配料,将凹凸棒石粘土50kg、造孔剂10kg混合;胶水配制:粘结剂0.1kg与水40kg混合。
2、造粒:将内核配料送入造粒机中造粒,得到粒径约为2.5mm的内核颗粒;再将外壳配料送入造粒机中得到粒径3mm的球形颗粒,其中边喷洒胶水边送入外壳配料,胶水约占球形颗粒的20%wt。
3、烘干:将上述球形颗粒在200℃范围内烘干0.5h,去除水分。
4、焙烧:将上述烘干后的球形颗粒置于500℃范围内焙烧2h,得到轻质陶粒生物滤料。
实施例2
1、原料的制备:内核配料,将高岭土45kg、轻质材料35kg和造孔剂2.5kg混合;外壳配料,将高岭土52.5kg、造孔剂12.5kg混合;胶水配制:粘结剂0.3kg与水37kg混合。
2、造粒:将内核配料送入造粒机中造粒,得到粒径约为3.5mm的内核颗粒;再将外壳配料送入造粒机中得到粒径4mm的球形颗粒,其中边喷洒胶水边送入外壳配料,胶水约占球形颗粒的22.5%wt。
3、烘干:将上述球形颗粒在300℃范围内烘干1h,去除水分。
4、焙烧:将上述烘干后的球形颗粒置于800℃范围内焙烧0.5h,得到轻质陶粒生物滤料。
实施例3
1、原料的制备:内核配料,将硅藻土50kg、轻质材料40kg和造孔剂5kg混合;外壳配料,将硅藻土55kg、造孔剂15kg混合;胶水配制:粘结剂0.5kg与水41kg混合。
2、造粒:将内核原料送入造粒机中造粒,得到粒径4.5mm的内核颗粒;再将外壳配料送入造粒机中得到粒径5mm的球形颗粒,其中边喷洒胶水边送入外壳配料,胶水约占球形颗粒的25%wt。
3、烘干:将上述球形颗粒在220℃范围内烘干0.5h,去除水分。
4、焙烧:将上述烘干后的球形颗粒置于600℃范围内焙烧1.5h,得到轻质陶粒生物滤料。
实施例4
1、原料的制备:内核配料,将凹凸棒石粘土55kg、轻质材料45kg和造孔剂7.5kg混合;外壳配料,将高岭土57.5kg、造孔剂17.5kg混合;胶水配制:粘结剂0.7kg与水50kg混合。
2、造粒:将内核配料送入造粒机中造粒,得到粒径5.5mm的内核颗粒;再将外壳配料送入造粒机中得到粒径6mm的球形颗粒,其中边喷洒胶水边送入外壳配料,胶水约占球形颗粒的27.5%wt。
3、烘干:将上述球形颗粒在250℃范围内烘干1h,去除水分。
4、焙烧:将上述烘干后的球形颗粒置于650℃范围内焙烧1h,得到轻质陶粒生物滤料。
实施例5
1、原料的制备:内核配料,将高岭土60kg、轻质材料50kg和造孔剂10kg混合;外壳配料,将凹凸棒石粘土60kg、造孔剂20kg混合;胶水配制:粘结剂1kg与水60kg混合。
2、造粒:将内核原料送入造粒机中造粒,得到粒径6.5mm的内核颗粒,再将外壳配料送入造粒机中得到粒径7mm的球形颗粒,其中边喷洒胶水边送入外壳配料,胶水约占球形颗粒的30%wt。
3、烘干:将上述球形颗粒在280℃范围内烘干1h,去除水分。
4、焙烧:将上述烘干后的球形颗粒置于750℃范围内焙烧0.5h,得到轻质陶粒生物滤料。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种轻质陶粒生物滤料的制备方法,其特征在于:以粘土矿物、轻质材料、造孔剂和粘结剂为原料,经高温焙烧而成,其中,所述轻质材料选用真实密度约0.23g/cm3的无机材料。
2.如权利要求1所述的一种轻质陶粒生物滤料的制备方法,其特征在于:所述轻质陶粒生物滤料的成品的真实密度为0.8~0.9g/cm3,比表面积大于50m2/g、强度大于40N。
3.如权利要求2所述的一种轻质陶粒生物滤料的制备方法,其特征在于:具体步骤如下:
(1)原料的制备:内核配料,将粘土40~60重量份、轻质材料30~50重量份和造孔剂0~10重量份混合;外壳配料,将粘土50~60重量份、造孔剂10~20重量份混合;胶水配制:粘结剂0.1~1重量份与水30~50重量份混合;
(2)造粒:将内核配料送入造粒机中造粒,得到粒径2.5~7.5mm的内核颗粒;再将外壳配料送入造粒机中造粒,得到粒径3~7mm的球形颗粒,其中边喷洒胶水边送入外壳配料,胶水约占球形颗粒的20~30%(wt);
(3)烘干:将上述球形颗粒在200~300℃范围内烘干0.5~1h,去除水分;
(4)焙烧:将上述烘干后的球形颗粒置于500~800℃范围内焙烧0.5~2h,得到轻质陶粒生物滤料。
4.如权利要求3所述的一种轻质陶粒生物滤料的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的粘土是凹凸棒石粘土、高岭土、硅藻土中的一种或几种。
5.如权利要求4所述的一种轻质陶粒生物滤料的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的造孔剂是碳粉、糠粉、木屑中的一种或几种。
6.如权利要求5所述的一种轻质陶粒生物滤料的制备方法,其特征在于:
步骤(1)中所述的粘结剂是无机或有机粘结剂。
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