CN111393142A - 一种生物质污泥陶粒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于废物利用和污水处理领域，提供了一种生物质污泥陶粒及其制备方法和应用，该生物质污泥陶粒包括以下按照重量份计的组分：生物质混烧灰60～80份、污泥粉10～30份、粉煤灰5～15份；所述生物质混烧灰包括以下按照重量份计的组分：稻壳粉25～45份、木屑粉10～20份、污泥粉40～60份。本发明提供的生物质污泥陶粒，不消耗任何页岩、高岭土、粘土等不可再生自然资源，其孔径大小均匀，具有较低的吸水率及较好的吸附效果，是一种很好的重金属污水处理材料。

Description

一种生物质污泥陶粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于废物利用和污水处理领域，尤其涉及一种生物质污泥陶粒及其 制备方法和应用。
背景技术
生物质是大气、水、土壤等通过光合作用而产生的各种有机体、即一切有 生命的可以生长的有机物质都称作生物质，包括动物、植物和微生物。生物质 主要是指农林业生产过程中除粮食、果实外的秸秆、树木等木质素、农产品加 工业下脚料，是农林废弃物及畜牧业废弃物的主要组成部分。我国对生物质能 源的利用极为重视，生物质能在中国的发展和投资前景也极为广阔。污泥是城 市污水处理厂进行污水处理后产生的副产品。它是由机残片、无机颗粒、细菌 菌体、胶体等组成的极其复杂的非均质体。如今随着污泥污染问题被不断提出， 污泥的再利用技术得到了重视和发展，各项技术措施也在不断完善，人们已经逐渐认识到污泥资源化所带来的巨大好处和必要性。
目前，每年大约会产生7亿吨农业固废和2亿吨林业固废，其中一大部分 被废弃，剩余小部分用作农民的生产和生活用能，能源利用率仅为10％～20％， 这不仅是对能源的浪费，也会严重污染环境。玉米、稻草等农作物会产生大量 秸秆，虽然有相关的利用方法，但还没有能大规模的使用。另外，目前城市污 水处理厂每年的污泥排放量干重约140万吨，并且在以每年10％的速度不断增 长。而现有污泥处理与处置尚处于起步阶段，大部分的污泥经过简单脱水后便 直接进行填埋、焚烧等方式处理，从而造成了严重的二次污染。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种生物质污泥陶粒，旨在解决背景技术中 提出的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种生物质污泥陶粒，包括以下按照重量份 计的组分：生物质混烧灰60～80份、污泥粉10～30份、粉煤灰5～15份；所述生 物质混烧灰包括以下按照重量份计的组分：稻壳粉25～45份、木屑粉10～20份、 污泥粉40～60份。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述生物质污泥陶粒包括以下按照 重量份计的组分：生物质混烧灰65～75份、污泥粉15～25份、粉煤灰8～12份； 所述生物质混烧灰包括以下按照重量份计的组分：稻壳粉30～40份、木屑粉14 ～16份、污泥粉45～55份。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述生物质混烧灰的制备方法包括 以下步骤：
按照上述各组分的重量份，称取稻壳粉、木屑粉、污泥粉，备用；
将稻壳粉、木屑粉、污泥粉进行混合后，再置于700～900℃的温度下进行煅 烧，得到所述生物质混烧灰。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述生物质污泥陶粒的制备方法， 其包括以下步骤：
按照上述各组分的重量份，称取生物质混烧灰、污泥粉、粉煤灰，备用；
将生物质混烧灰、污泥粉、粉煤灰进行混合后，再加工成颗粒状，得到颗 粒物料；
将颗粒物料进行烘干处理后，再置于500～600℃的温度下进行保温处理，然 后置于1000～1200℃的温度下进行煅烧处理，得到所述生物质污泥陶粒。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述步骤中，烘干处理的温度为10 0～110℃。
作为本发明实施例的另一个优选方案，所述步骤中，烘干处理的时间为10 ～20min；保温处理的时间为10～20min；煅烧处理的时间为10～20min。
本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述制备方法制得的生物质污 泥陶粒。
本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的生物质污泥陶粒在重金属污 水处理中的应用。
本发明实施例提供的一种生物质污泥陶粒，不消耗任何页岩、高岭土、粘 土等不可再生自然资源，其在制备时所需的煅烧时间较短、煅烧温度较低，故 能极大减少生产能耗和成本；另外，其制得的生物质污泥陶粒孔径大小均匀， 具有较低的吸水率及较好的吸附效果，是一种很好的重金属污水处理材料，产 品性能优于市面同类产品，符合国家标准要求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
该实施例提供了一种生物质污泥陶粒，其制备方法包括以下步骤：
(1)称取生物质混烧灰60g、污泥粉30g、粉煤灰15g，备用。其中，生物 质混烧灰的制备方法如下：将25g的稻壳粉、20g的木屑粉、60g的污泥粉进行 混合后，再置于700℃的马弗炉中进行煅烧3h，然后经冷却至室温，即可得到 生物质混烧灰。
(2)将生物质混烧灰、污泥粉、粉煤灰进行混合后，再加工成直不大小于 1cm的颗粒状，得到颗粒物料。
(3)将颗粒物料置于100℃的烘箱中进行烘干处理10min后，再置于500℃ 的马弗炉中进行保温处理10min，然后再以20℃/min的速率升至1000℃进行煅 烧处理10min，并经自然冷却至室温，即可得到生物质污泥陶粒。
实施例2
该实施例提供了一种生物质污泥陶粒，其制备方法包括以下步骤：
(1)称取生物质混烧灰80g、污泥粉10g、粉煤灰5g，备用。其中，生物 质混烧灰的制备方法如下：将45g的稻壳粉、10g的木屑粉、40g的污泥粉进行 混合后，再置于900℃的马弗炉中进行煅烧3h，然后经冷却至室温，即可得到 生物质混烧灰。
(2)将生物质混烧灰、污泥粉、粉煤灰进行混合后，再加工成直不大小于 1cm的颗粒状，得到颗粒物料。
(3)将颗粒物料置于110℃的烘箱中进行烘干处理20min后，再置于600℃ 的马弗炉中进行保温处理20min，然后再以50℃/min的速率升至1200℃进行煅 烧处理20min，并经自然冷却至室温，即可得到生物质污泥陶粒。
实施例3
该实施例提供了一种生物质污泥陶粒，其制备方法包括以下步骤：
(1)称取生物质混烧灰65g、污泥粉25g、粉煤灰12g，备用。其中，生物 质混烧灰的制备方法如下：将30g的稻壳粉、16g的木屑粉、55g的污泥粉进行 混合后，再置于800℃的马弗炉中进行煅烧3h，然后经冷却至室温，即可得到 生物质混烧灰。
(2)将生物质混烧灰、污泥粉、粉煤灰进行混合后，再加工成直不大小于 1cm的颗粒状，得到颗粒物料。
(3)将颗粒物料置于105℃的烘箱中进行烘干处理15min后，再置于550℃ 的马弗炉中进行保温处理15min，然后再以30℃/min的速率升至1100℃进行煅 烧处理15min，并经自然冷却至室温，即可得到生物质污泥陶粒。
实施例4
该实施例提供了一种生物质污泥陶粒，其制备方法包括以下步骤：
(1)称取生物质混烧灰75g、污泥粉15g、粉煤灰8g，备用。其中，生物 质混烧灰的制备方法如下：将40g的稻壳粉、14g的木屑粉、45g的污泥粉进行 混合后，再置于800℃的马弗炉中进行煅烧3h，然后经冷却至室温，即可得到 生物质混烧灰。
(2)将生物质混烧灰、污泥粉、粉煤灰进行混合后，再加工成直不大小于 1cm的颗粒状，得到颗粒物料。
(3)将颗粒物料置于105℃的烘箱中进行烘干处理15min后，再置于550℃ 的马弗炉中进行保温处理15min，然后再以30℃/min的速率升至1100℃进行煅 烧处理15min，并经自然冷却至室温，即可得到生物质污泥陶粒。
实施例5
该实施例提供了一种生物质污泥陶粒，其制备方法包括以下步骤：
(1)称取生物质混烧灰70g、污泥粉20g、粉煤灰10g，备用。其中，生物 质混烧灰的制备方法如下：将35g的稻壳粉、15g的木屑粉、50g的污泥粉进行 混合后，再置于800℃的马弗炉中进行煅烧3h，然后经冷却至室温，即可得到 生物质混烧灰。
(2)将生物质混烧灰、污泥粉、粉煤灰进行混合后，再加工成直不大小于 1cm的颗粒状，得到颗粒物料。
(3)将颗粒物料置于105℃的烘箱中进行烘干处理15min后，再置于550℃ 的马弗炉中进行保温处理15min，然后再以35℃/min的速率升至1100℃进行煅 烧处理15min，并经自然冷却至室温，即可得到生物质污泥陶粒。
对比例1
该对比例提供了一种生物质污泥陶粒，其制备方法包括以下步骤：
(1)称取生物质混烧灰60g、污泥粉20g、粉煤灰20g，备用。其中，生物 质混烧灰的制备方法如下：将35g的稻壳粉、15g的木屑粉、50g的污泥粉进行 混合后，再置于800℃的马弗炉中进行煅烧3h，然后经冷却至室温，即可得到 生物质混烧灰。
(2)将生物质混烧灰、污泥粉、粉煤灰进行混合后，再加工成直不大小于 1cm的颗粒状，得到颗粒物料。
(3)将颗粒物料置于105℃的烘箱中进行烘干处理15min后，再置于550℃ 的马弗炉中进行保温处理15min，然后再以35℃/min的速率升至1100℃进行煅 烧处理15min，并经自然冷却至室温，即可得到生物质污泥陶粒。
将上述实施例5和对比例1得到的生物质污泥陶粒分别进行筒压强度测试， 其测试如下表1所示。另外，在室温下，分别向两组20L含Pb2+的重金属废水 中按5g/L的添加量分别加入上述实施例5和对比例1得到的生物质污泥陶粒， 搅拌并静置24h后，对重金属废水中的Pb2+含量进行测试，其测试如下表1所 示。
表1
Figure BDA0002429687340000061
从上表1可以看出，本发明实施例通过限定生物质混烧灰、污泥粉和粉煤 灰的重量占比，可以制得较高强度、且对重金属具有优良吸附效果的生物质污 泥陶粒。
另外，将上述实施例5制得的生物质污泥陶粒应用到含多种重金属的废水 中，具体的，在室温下，向20L重金属废水中按5g/L的添加量加入上述实施例 5制得的生物质污泥陶粒，然后经搅拌并静止24h后，测得处理前后重金属废水 溶液中铜、锌、铬、镉、砷离子的浓度，其测试结果如下表2所示。
表2
实施例5 铜 锌 铬 镉 砷
处理前(mg/L) 100.00 200.00 6.00 0.50 20.00
处理后(mg/L) 4.77 6.52 1.81 0.03 6.36
从上表2可以看出，本发明实施例制得的生物质污泥陶粒对铜、锌、铬、 镉、砷等重金属具有较好的吸附作用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。

Claims (8)

1.一种生物质污泥陶粒，其特征在于，包括以下按照重量份计的组分：生物质混烧灰60～80份、污泥粉10～30份、粉煤灰5～15份；所述生物质混烧灰包括以下按照重量份计的组分：稻壳粉25～45份、木屑粉10～20份、污泥粉40～60份。
2.根据权利要求1所述的一种生物质污泥陶粒，其特征在于，所述生物质污泥陶粒包括以下按照重量份计的组分：生物质混烧灰65～75份、污泥粉15～25份、粉煤灰8～12份；所述生物质混烧灰包括以下按照重量份计的组分：稻壳粉30～40份、木屑粉14～16份、污泥粉45～55份。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物质污泥陶粒，其特征在于，所述生物质混烧灰的制备方法包括以下步骤：
按照上述各组分的重量份，称取稻壳粉、木屑粉、污泥粉，备用；
将稻壳粉、木屑粉、污泥粉进行混合后，再置于700～900℃的温度下进行煅烧，得到所述生物质混烧灰。
4.一种如权利要求1～3中任一项所述生物质污泥陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照上述各组分的重量份，称取生物质混烧灰、污泥粉、粉煤灰，备用；
将生物质混烧灰、污泥粉、粉煤灰进行混合后，再加工成颗粒状，得到颗粒物料；
将颗粒物料进行烘干处理后，再置于500～600℃的温度下进行保温处理，然后置于1000～1200℃的温度下进行煅烧处理，得到所述生物质污泥陶粒。
5.根据权利要求4所述一种生物质污泥陶粒的制备方法，其特征在于，所述步骤中，烘干处理的温度为100～110℃。
6.根据权利要求4所述一种生物质污泥陶粒的制备方法，其特征在于，所述步骤中，烘干处理的时间为10～20min；保温处理的时间为10～20min；煅烧处理的时间为10～20min。
7.一种如权利要求4～6中任一项所述制备方法制得的生物质污泥陶粒。
8.一种如权利要求1～3和权利要求7中任一项所述的生物质污泥陶粒在重金属污水处理中的应用。
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程海翔等: "城市污泥及其焚烧灰混合料烧结陶粒的实验研究", 《环境工程学报》 *

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