CN112624650B

CN112624650B - 用于制造吸附性板材的微生有机高钙泥材料及其制备方法

Info

Publication number: CN112624650B
Application number: CN202110017409.4A
Authority: CN
Inventors: 张悦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2022-08-05
Anticipated expiration: 2041-01-07
Also published as: CN112624650A

Abstract

本发明涉及一种用于制造吸附性板材的微生有机高钙泥材料及其制备方法，所述微生物有机高钙泥材料为热碱工艺处理活性污泥得到的泥饼粉碎制成，富含有机质、钙、硅；采用其为主料（50%）制板时，在高压蒸养、烘干过程中，有机质分解产生氨气得以释放，除氨气；有机质活性消失，其结构发生变化，在板材内部形成纳米级的致密环状结构微孔，以及钙离子桥；制备方法：热碱工艺处理活性污泥：在热碱环境下，处理活性污泥，处理后的活性污泥冷却、压滤，得到泥饼；粉碎泥饼，即得到微生有机高钙泥材料。

Description

用于制造吸附性板材的微生有机高钙泥材料及其制备方法

技术领域

本发明材料技术领域，具体涉及一种用于制造吸附性板材的微生有机高钙泥材料及其制备方法。

背景技术

现有一般都是采用硅藻土作为原料来制造吸附性板材；

硅藻土是一种硅质岩石，主要分布在中国、美国、日本、丹麦、法国、罗马尼亚等国。是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成；再生时间长。

发明内容

本发明提出一种替代硅藻土用于制造吸附性板材的微生有机高钙泥材料及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种用于制造吸附性板材的微生有机高钙泥材料，所述微生物有机高钙泥材料为热碱工艺处理活性污泥得到的泥饼粉碎制成，富含有机质、钙、硅；

活性污泥的生物质大量存在于微生物细胞之外，包括菌胶团构成物质、絮体物质以及胞外聚合物（EPS）等，其中EPS贡献最大，约占活性污泥总生物质的40%-60%；其经过热碱反应处理后，得到的泥饼，经检测得出，其具有与硅藻土相近似的金属元素成分，铝、铁、钙、镁、钾、钠、磷含量丰富，特别是钙的含量＞13%、硅＞50%、铁＞5%、镁＞1%、磷＞2%、钾＞1%、有机质＞20%、微米级粉状无机物铝等，成为极佳的硅藻土替代泥，多项数据超过硅藻土的物理性能以及生物性能。且有机质为微生物产物，为纳米级的生物分子量，能够保证制造成的板材具有有益的吸附性能。

采用上述所述微生物有机高钙泥材料为主料（优选50%）制备吸附性板材，其制备工艺如下：1）混料；2）定量滤水；3）成板；4）高压蒸养；5）烘干；6）成型；微生物有机高钙泥材料存在有机物，其分解不可避免会产生氨气，其若是留存在成型板材中，待其自然分解，不可避免会影响其销售（没有人会买有氨味的板材来进行装饰）、甚至带来污染；本申请的巧妙之处在于，采用原有的板材制作设备（如以往以硅藻泥为原料制备板材的生产线），在高压蒸养、烘干过程中，1）有机质分解产生氨气得以释放，除氨气，并不需要额外增加除臭设备；当然释放的氨气还是得后续进行处理的；同时2）有机质活性消失，其结构发生变化，在板材内部形成纳米级的致密环状结构微孔，有效提高吸附性板材的吸附能力。

所述微孔呈嵌套式有序排列，并与钙离子桥结合形成具有生物特性的吸附性结构，进一步提升板材吸附能力。

上述微生有机高钙泥材料的制备方法，它包括如下步骤：

1）热碱工艺处理活性污泥：在热碱环境下，处理活性污泥，处理后的活性污泥冷却、压滤，得到泥饼。

2）粉碎泥饼，即得到微生有机高钙泥材料。

所述泥饼粉碎至15-25微米。

在容纳活性污泥的反应容器内添加氧化钙，并加热，形成热碱环境。

在热碱工艺处理活性污泥过程中，采用高速旋转的机械力直接作用于活性污泥，形成水力旋流，在机械力和水力旋流的双重作用下，破碎活性污泥，并分离和溶析活性污泥生物质。

在容纳活性污泥的反应容器上安装有高速机械破碎装置，高速机械破碎装置以转速600-1200r/min旋转形成所述高速旋转的机械力。

优选，所述高速机械破碎装置安装在上，包括转轴，转轴穿过反应容器顶部并伸入反应容器内，下端设置有破碎装置，破碎装置包括盘体，盘体中心与转轴固定连接，盘体外圆周均匀设置有多个上折边和多个下折边，上折边与下折边在盘体的外圆周上交错排列，所述转轴由驱动机构驱动转动，带动破碎装置旋转；所述盘体没入活性污泥。

所述活性污泥为含固率为18-23%；一般热碱工艺处理活性污泥，往往都需要先将活性污泥的含固率调整到10%左右，而污水处理得到的活性污泥的含固率在20%左右，这就使得采用一般热碱工艺处理活性污泥时，都需要先加水来降低活性污泥的含固率；二采用本申请热碱处理工艺，则可以直接进行处理，并不需要加水；加水必然增加活性污泥的体量，对比可知，采用本申请工艺，处理同等量的活性污泥，本申请工艺处理效率更高、单位能耗更低。

所述活性污泥与氧化钙的比例为，100：2-5。

在热碱工艺处理活性污泥的过程中，采用高压大阻力压滤，控制泥饼的含水率为45-55%、PH为9.5-10.5，其置于空气中，更干化速度快PH下降为8-8.6；检测可知，处理后的活性污泥，其有机质分为两部分，溶解性有机质、非溶解性有机质，钙则为碳酸钙、氢氧化钙以及一些水溶性氨基酸螯合钙，非溶解性有机质、碳酸钙、氢氧化钙，而溶解性有机质、一些水溶性有机钙在滤液中，采用高压大阻力压滤，以提高泥饼中的钙以及有机质含量；所述高压大阻力压滤：在压滤机上装配微孔滤布，并设置高压，进行压滤，能够截留99.8%的钙。

在容纳活性污泥的反应容器底部安装有粉碎机；在热碱工艺处理活性污泥过程中，由所述粉碎机进行初步粉碎；方便后续粉碎泥饼至15-25微米。

优选，在制备微生有机高钙泥材料过程中，采用多次进料、出料方式，其过程如下：

1）一次进、出料

根据反应容器容积一次性投料，加热至60-90℃，进行热碱反应，且在反应过程中持续加热至110-140℃，反应完成后，根据反应容器容积出料1/3-2/3。

2）二次进、出料

根据上一次出料的量，补充等量的料，并搅拌混合，进行热碱反应，且在反应过程中持续加热至110-140℃，出料。

3）n次进、出料

重复步骤（2）。

4）最后一次进、出料

一次性出料。

本发明优点是，设计合理，结构简单，可作为吸附性建筑装修板材的原料，充分且完全达到市政污泥全生态链资源化利用，同时起到保护硅藻土的资源化开采、降低吸附性板材的原料成本、提高吸附性板材的强度可加工大规格建筑装修的整面板材；具有显著的技术、经济、环境和社会效益。

说明书附图

图1是微生有机高钙泥材料500nm结构图（1）。

图2是微生有机高钙泥材料500nm结构图（2）。

具体实施方式

一种用于制造吸附性板材的微生有机高钙泥材料，制备方法，它包括如下步骤：

1）热碱工艺处理活性污泥：在热碱环境下，采用高速旋转的机械力直接作用于活性污泥，形成水力旋流，在机械力和水力旋流的双重作用下，破碎活性污泥，并分离和溶析活性污泥生物质；处理后的活性污泥冷却，采用高压大阻力压滤，得到泥饼，控制泥饼的含水率为45-55%、PH为9.5-10.5。

2）粉碎泥饼至15-25微米，即得到微生有机高钙泥材料。

在容纳活性污泥的反应容器内添加氧化钙，并加热，形成热碱环境；所述活性污泥为含固率为18-23%；所述活性污泥与氧化钙的比例为，100：2-5。

所述高压大阻力压滤：在压滤机上装配微孔滤布，并设置高压，进行压滤,截留99.8%的钙。

在容纳活性污泥的反应容器底部安装有粉碎机；在热碱工艺处理活性污泥过程中，由所述粉碎机进行初步粉碎。

上述制成微生物有机高钙泥材料，其成分检测如下表所示：

其结构如图1-2所示。

采用上述所述微生物有机高钙泥材料为主料制备吸附性板材，其制备工艺如下：1）混料；2）定量滤水；3）成板；4）高压蒸养；5）烘干；6）成型；在高压蒸养、烘干过程中，有机质分解产生氨氮得以释放，除氨氮，同时有机质活性消失，其结构发生变化，在板材内部形成纳米级的致密环状微孔；所述微孔呈嵌套式有序排列，并与钙离子桥结合形成具有生物特性的吸附性结构。微生有机高钙泥在板材制造中的用量大于50%。试验表明，微生物有机高钙泥材料的体积为0.043m3/g、比表面积11m2/g、抗弯强度13兆帕、纵横强度比87%、握钉力960N。

由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种微生物有机高钙泥材料作为制备吸附性板材的主料的应用，其制备工艺如下：1）混料；2）定量滤水；3）成板；4）高压蒸养、烘干；5）成型；其特征在于，采用所述微生物有机高钙泥材料作为制造吸附性板材的主料；所述微生物有机高钙泥材料由热碱工艺处理活性污泥得到的泥饼粉碎制成，其富含有机质、钙、硅；

在高压蒸养、烘干中，有机质分解产生氨气得以释放，除氨气；有机质活性消失，其结构发生变化，在板材内部形成纳米级的致密环状微孔，所述微孔呈嵌套式有序排列，并与钙离子桥结合形成具有生物特性的吸附性结构。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述泥饼粉碎至15-25微米。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在容纳活性污泥的反应容器内添加氧化钙，并加热，形成热碱环境。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在热碱工艺处理活性污泥过程中，采用高速旋转的机械力直接作用于活性污泥，形成水力旋流，在机械力和水力旋流的双重作用下，破碎活性污泥，并分离和溶析活性污泥生物质。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，在容纳活性污泥的反应容器上安装有高速机械破碎装置，高速机械破碎装置以转速600-1200r/min旋转形成所述高速旋转的机械力。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述活性污泥为含固率为18-23%。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述活性污泥与氧化钙的比例为，100：2-5。

8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在热碱工艺处理活性污泥的过程中，采用高压大阻力压滤，控制泥饼的含水率为45-55%、pH为9.5-10.5；所述高压大阻力压滤：在压滤机上装配微孔滤布，并设置高压，进行压滤，以降低钙的透析率，确保大于99.8%的钙截留在泥饼内。

9.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在容纳活性污泥的反应容器底部安装有粉碎机；在热碱工艺处理活性污泥过程中，由所述粉碎机进行初步粉碎。