CN1291926C - 一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，其特点是用不粘结性煤、弱粘结性煤等为主要原料，添加少量无机液体或有机液体或无机固体与有机液体或无机固体与无机液体的复合粘合剂，经粉碎、造粒、干燥与烧结制备煤质球型多孔生物滤料的方法。由此发明所生产的煤质球型多孔生物滤料专门用于水处理滤料，其性能符合环保水处理要求。该产品的主要质量指标为：比表面积20～100m²/g，平均孔径为5～250μm，视密度0.8～1.2g/cm³，堆积密度0.5～0.8g/cm³，孔隙率30～60%，产品的灰份小于25%。本发明具有原料来源广泛、生产工艺简单、成本低、且产品经使用更换后可作为动力燃料，不产生二次污染等特点。同时可以利用现有水泥厂的生产工艺与设备转产煤质球型多孔生物滤料。

Description

一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料 的制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，属于废水处理技术领域。

背景技术

中国是一个水资源匮乏的国家，人均占有量仅为世界人均占有量的四分之一，而且分布极为不均匀——华北地区和西北地区严重缺水。与此不相适应的是每年排放的废水量350亿立方米，经过集中处理的城市污水量不到10％。大部分工业废水虽经过污水治理，但尚未达到国家排放标准。如何解决水体污染已成为突出问题。曝气生物滤池(Biological Aerated Filter，简称BAF)处理污水技术是20世纪90年代初首先在西方发展起来的处理污水新工艺，对解决城市和工业废水的深度净化治理起到了重要作用。我国在90年代中后期也对该工艺进行了消化和研发，并开发了“上向流曝气生物滤池”(Up-Flow Biological AeratedFilter，简称UBAF)工艺技术，并已在国内多个污水处理工程中得以应用。制约该工艺大规模推广应用的关键因素是：轻质、开孔结构、高比表面积、不产生二次污染的球型生物滤料的生产。近年来国内外大力发展与曝气生物滤池废水深度治理技术与工艺相配套的生物滤料制造技术，如中国专利CN2387951Y授权了一种以粘土、页岩为原料，经粉碎、造粒与高温烧结而成的陶粒滤料。该专利主要缺点为：以粘土、页岩为原料需要经高温烧结才能够得到陶粒滤料，因此单位产品的能源消耗高；产品的密度大1200～2000kg/m³，导致现有曝气池改造时基建成本高；表征产品微孔结构的比表面积仅4～10m²/g，作为废水深度处理的生物滤料时效率低。另外，使用后更换的滤料将成为固体废渣，形成新的二次污染。中国专利CN-1065603A公告了一种以活性炭、陶土为原料生产水处理用活性炭复合陶粒的方法。该专利主要缺点为：陶土用量为70～95％，可燃物原料用量为5～30％，且需要经高温800～1100℃，8～18小时的烧结，因此单位产品的能源消耗高，且已公开的发明专利文本没有陶粒本身相关的质量指标。同样存在使用后更换的滤料将成为固体废渣，形成新的二次污染。中国专利CN1380137A公告了一种以工业废渣粉煤灰、炼钢赤泥为主要原料，以粘土为粘合剂，添加适量的造孔剂，经混合、造粒与高温烧成制造轻质多孔陶粒的方法。经比较分析同样存在上述两个专利所共有的缺点与问题。

发明内容

本发明的目的为了克服现有技术的缺点，提供一种以不粘结性或弱粘结性煤为主要原料，添加少量无机液体粘结剂或有机液体粘结剂或无机固体与有机液体或无机固体与无机液体的复合粘结剂，粉碎、造粒、干燥与烧结而成的球型多孔生物滤料及其制造方法。

本发明的方案是：一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，其特征在于，该方法以不粘结性或弱粘结性煤为主要原料，经粉碎后，添加无机液体粘结剂、有机液体粘结剂、无机固体与有机液体混合的复合粘结剂或无机固体与无机液体混合的复合粘结剂中的任意一种，造粒、干燥与烧结而成。

所述的不粘结性煤选自泥碳或褐煤。

所述的弱粘结性煤选自烟煤或长焰煤。

一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，各组分的质量配比如下：煤质原料70～95％，无机固体粘结剂大于0％小于等于15％，无机或有机的液体粘结剂大于0小于等于30％。

所述的原料煤的煤质含灰份小于30％和挥发份大于20％。

所述的无机固体粘结剂主要为：硼润土、水泥、石灰、氟硅酸钠、石膏及粘土。

所述的无机固体粘结剂选自氟硅酸钠、石灰或石膏中的任意一种。

所述的无机或有机的液体粘结剂为：液体酚醛树脂、聚乙烯醇溶液、聚乙烯醇缩甲醛溶液、聚醋酸乙烯乳液、硅酸钠溶液、水玻璃。

所述的液体粘结剂选自聚乙烯醇缩甲醛溶液或硅酸钠溶液。

一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料制造方法，粘结剂为无机液体或有机液体粘结剂时，它包括以下步骤：

a)把总质量70～95％的不粘结性或弱粘结性煤经粉碎成煤粉后直接加入到转盘造粒机中，再加入水和总质量大于0小于等于30％的液体粘结剂进行混合造粒，物料在造粒机中的平均停留时间为10～60分钟；

b)将粒料加入到回转烧成窑中进行干燥与烧结，温度为100℃～600℃，时间为0.5～6小时。

一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料制造方法，粘结剂为含有无机固体的复合粘结剂时，它包含以下步骤：

a)把总质量70～95％的不粘结性或弱粘结性煤经粉碎成煤粉后与无机固体粘结剂加入到混合机中，搅拌混合10-60分钟，然后将混合好的的料加入转盘造粒机中，再加入水和总质量大于0小于等于30％的液体粘结剂进行混合造粒，物料在造粒机中的平均停留时间为10～60分钟；

b)将粒料加入到回转烧成窑中进行干燥与烧结，温度为100℃～600℃，时间为0.5～6小时。

本发明的显著特点表现为下列几个方面，一是以低价值的煤为原料生产具有较高经济价值的环保产业的产品，实现不可再生资源煤的增值。二是选择可燃物煤为主要原料，通过选择适宜的配比与生产工艺能够使其产品的灰份小于20％，由此使得曝气生物滤池更换下来的煤质生物滤料可以单独或配入动力燃料中使用，从根本上解决了二次污染问题。三是采用本发明所制造的生物滤料其比表面积高，堆积密度小，可以显著提高曝气生物滤池的效率和降低改造投资。

附图说明

图1为球型煤质微孔生物滤料的制造工艺流程图。

具体实施方式

由图1所示，当粘结剂为无机液体或有机液体粘结剂时，工艺流程为不粘结性或弱粘结性煤煤粉直接加入造粒机中，再按配方量加入水和液体粘结剂进行混合造粒，经干燥机与回转烧结窑烧结成产品。当粘结剂为含有无机固体粘结剂时，工艺流程为不粘结性或弱粘结性煤煤粉与无机固体粘结剂加入到混合机中，搅拌混合，然后将混合好的的料加入转盘造粒机中，再按配方量加入水和液体粘结剂进行混合造粒，经干燥机与回转烧结窑烧结成产品。具体实施以粘结剂为含有无机固体粘结剂为例，把粒度60～300目，灰份小于30％、挥发份大于20％的不粘结性煤(泥炭、褐煤)或弱粘结性煤(烟煤、长焰煤)按配方量加入到混合机中，根据产品制备与工艺需要，对产品需要添加固体粘结剂时，为保证混料均匀，将固体粘结剂事先加入混合机中与煤一起搅拌混合，搅拌混合10～60分钟，混合机选择双螺旋锥型混合器。然后将混合好的料加入到转盘造粒机中，再按配方量加入水和液体粘结剂进行造粒(粒度控制在φ3～10mm)，物料在造粒机中的平均停留时间为10～60分钟。将粒料加入到回转烧成窑中进行干燥与烧结，温度为100℃～600℃，时间为0.5～6小时。由此制造出的煤质、轻质、球型微孔生物滤料能够达到作为水处理滤料的质量要求，如比表面积20～100m²/g，平均孔径为5～250μm，视密度0.8～1.2g/cm³，堆积密度0.5～0.8g/cm³，孔隙率30～60％，产品的灰份小于25％。较佳的制造工艺条件为：原料混合时间15～30分钟，造粒机中停留时间10～30分钟。在回转烧成窑中干燥时间30～180分钟，温度100℃～250℃，烧结时间30～90分钟，温度300℃～500℃。原料配比以质量为基准，其中煤质原料为70～95％，无机固体粘结剂0～15％，液体粘结剂0～30％。加水量为原料量的10～40％。较佳的原料用量为：煤质原料80～90％，无机固体粘结剂5～10％，液体粘结剂3～20％。加水量为原料量的20～30％。

上述配方中可以选择的原料为：

1.原料煤的选择为：不粘结性煤(泥炭、褐煤)和弱粘结性煤(烟煤、长焰煤)，较佳的选择为含灰份小于20％，挥发份大于20％的煤。

2.粘结剂的选择为：

(1)无机固体粘结剂的选择：上述配方中可以选择的无机固体粘结剂主要有：硼润土、水泥、石灰、氟硅酸钠、石膏及粘土，较佳的选择为：氟硅酸钠、石灰与石膏。

(2)液体粘合剂的选择：液体酚醛树脂、聚乙烯醇溶液、聚乙烯醇缩甲醛溶液、聚醋酸乙烯乳液、硅酸钠溶液，较佳的选择为：聚乙烯醇缩甲醛溶液、硅酸钠溶液。

实施例：

实施例中的物料配比以质量为基准，配料为1000g。以上述煤不粘结性煤(泥碳、、褐煤)和弱粘结性煤(烟煤、长焰煤)为原料，无机固体粘结剂为石灰，液体粘结剂为有机的聚乙烯醇缩甲醛和无机的水玻璃。

实施例1的配比为：粉碎的煤900g，石灰50g，聚乙烯醇缩甲醛50g。

实施例1的操作方法：

1.将原料煤粉900g，石灰粉50g分别加入到混合釜中进行混合10分钟。然后加入200g的水混合10分钟，再加入50g聚乙烯醇缩甲醛混合10分钟。人工造粒。

2.将粒料放入温度为100℃的马弗炉中保温干燥60分钟，然后升温到450℃烧结90分钟。

3.烧结好的煤质生物滤料出炉后自然冷却到室温。

实施例1的配比见表1中的方案1，这是无机固体与有机液体粘结剂的混合物作为粘结剂的方案。烧结后的产品质量见表2中的方案1。实施例2与实施例1的不同之处是不用无机固体粘结剂石灰，只单独使用有机液体粘结剂聚乙烯醇缩甲醛，操作条件不变。实施例3与实施例1的不同之处是用无机液体水玻璃替代有机液体聚乙烯醇缩甲醛，其余不变，这是无机固体与无机液体粘结剂的混合物作为粘结剂的方案。实施例4与实施例1的不同之处为减少煤用量，不用无机固体粘结剂石灰，亦是单独使用有机液体粘结剂水玻璃，其余操作条件均不变。实施例1～4的原料配比见表1，相应产品的性质见表2。

                表1实施例中不同原料的用量

方案号	原料配比/％
					煤	石灰	聚乙烯醇缩甲醛	水玻璃
	1	900	50	50					0
2					900	0	100	0
	3	900	50	0					50
4					850	0	0	150

表2不同原料配比实例生产的产品质量

方案号
							真密度/g/cm3	视密度/g/cm3	气孔率/％	比表面积/m2/g	积密度/g/cm3	灰份/％
	1	1.65	0.99	39.8	22.6	0.71							16.8
2							1.48	0.91	38.7	41.5	0.58	12.4

3	1.60	0.92	44.0	37.0	0.65	21.3
							4	1.59	0.89	43.6	36.5	0.62	19.5

由上述实施例表明，采用本发明提供的滤料的配方及制造方法，可用不粘结性煤和弱粘结性煤为主要原料，以无机或有机或有机与无机的复合粘结剂能够生产出水处理用煤质、多孔生物滤料。本发明不仅实现了以低价值的煤为原料生产具有较高经济价值的环保产业的产品，实现不可再生资源煤的增值。此外，更换后废弃的煤质生物滤料其灰份小于25％，可以直接作为动力燃料使用，从更本上解决了废弃固体滤料二次污染问题。

Claims (11)

1、一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，其特征在于，该方法以不粘结性或弱粘结性煤为主要原料，经粉碎后，添加无机液体粘结剂、有机液体粘结剂、无机固体与有机液体混合的复合粘结剂或无机固体与无机液体混合的复合粘结剂中的任意一种，造粒、干燥与烧结而成。

2、根据权利要求1所述的一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，其特征在于，所述的不粘结性煤选自泥碳或褐煤。

3、根据权利要求1所述的一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，其特征在于，所述的弱粘结性煤选自烟煤或长焰煤。

4、根据权利要求1所述的一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，其特征是其中各组分的质量配比如下：煤质原料70～95％，无机固体粘结剂大于0％小于等于15％，无机或有机的液体粘结剂大于0小于等于30％。

5、据权利要求1所述的一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，其特征在于所述的原料煤的煤质含灰份小于30％和挥发份大于20％。

6、根据权利要求1所述的一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，其特征在于所述的无机固体粘结剂主要为：硼润土、水泥、石灰、氟硅酸钠、石膏及粘土。

7、根据权利要求1所述的一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，其特征在于所述的无机固体粘结剂选自氟硅酸钠、石灰或石膏中的任意一种。

8、根据权利要求1所述的一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，其特征在于，所述的无机或有机的液体粘结剂为：液体酚醛树脂、聚乙烯醇溶液、聚乙烯醇缩甲醛溶液、聚醋酸乙烯乳液、硅酸钠溶液、水玻璃。

9、根据权利要求1所述的一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料的制造方法，其特征在于，所述的液体粘结剂选自聚乙烯醇缩甲醛溶液或硅酸钠溶液。

10、根据权利要求1所述的一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料制造方法，其特征在于，粘结剂为无机液体或有机液体粘结剂时，它包括以下步骤：

a)把总质量70～95％的不粘结性或弱粘结性煤经粉碎成煤粉后直接加入到转盘造粒机中，再加入水和总质量大于0小于等于30％的液体粘结剂进行混合造粒，物料在造粒机中的平均停留时间为10～60分钟；

b)将粒料加入到回转烧成窑中进行干燥与烧结，温度为100℃～600℃，时间为0.5～6小时。

11、根据权利要求1所述的一种用于废水处理球型煤质微孔生物滤料制造方法，其特征在于，粘结剂为无机固体与液体复合粘结剂时，它包含以下步骤：

a)把总质量70～95％的不粘结性或弱粘结性煤经粉碎成煤粉后与无机固体粘结剂加入到混合机中，搅拌混合10-60分钟，然后将混合好的的料加入转盘造粒机中，再加入水和总质量大于0小于等于30％的液体粘结剂进行混合造粒，物料在造粒机中的平均停留时间为10～60分钟；

b)将粒料加入到回转烧成窑中进行干燥与烧结，温度为100℃～600℃，时间为0.5～6小时。