CN1746116A - 一种曝气生物滤池填料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环境应用材料和污水处理领域中的一种曝气生物滤池填料及其制备方法。采用了粘土和硅藻土，特征：还添加了铁渣和碳黑；各组份的重量百分比如下：粘土46.5％－87.5％，铁渣11.5％－52.5％，碳黑1.0－3.0％，硅藻土0－5.0％。制备方法：将铁渣晾晒、球磨、过200目筛，混合原料；填料造粒，粒径为2－8mm，摊晾2h；填料在1100－1200℃胀烧20－30min；填料过筛、入库。优点：由于铁元素能促进硝化菌、反硝化菌、反硝化聚磷菌的酶的活性，提高了曝气生物滤池工艺脱氮除磷的效果，比陶粒滤料的总氮去除率提高20％，总磷去除率提高了5％，而且实现了废物再利用，降低原材料成本至少10％。

Description

一种曝气生物滤池填料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种曝气生物滤池填料及其制备方法，制备的填料能够有效地用于曝气生物滤池工艺处理有机工业废水、生活杂排水、微污染水源水以及中水回用，属于环境应用材料领域和污水处理领域。
背景技术
曝气生物滤池(Biological Aerated Filter)简称BAF，是将生物接触氧化法与给水过滤相结合的一种好氧生物膜法废水处理工艺，它主要是利用滤料的拦截和滤料上生物膜的生物降解双重作用来去除污染物。
BAF的最大的特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续二次沉淀池，而且有机物容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、所需基建投资少、能耗及运行成本低，同时该工艺出水水质高，能够有效的去除污水中的总悬浮颗粒物(简称SS)、化学需氧量(简称COD)、5日生化需氧量(简称BOD5)、有害物质(简称AOX)。但它对进水SS要求较严(一般要求SS≤100mg/L，最好SS≤60mg/L)，因此对进水需要进行预处理，而且它的反冲洗水量、水头损失都较大。
曝气生物滤池所用填料，根据其采用原料的不同，可分为无机填料、有机高分子填料；根据填料密度的不同，可分为上浮式填料和沉没式填料。无机填料一般为沉没式填料，有机高分子填料一般为上浮式填料。常见的无机填料有粘土、焦炭、石英砂、活性炭、膨胀硅铝酸盐等，有机高分子填料有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等。
国内采用的接触填料主要有玻璃钢或塑料蜂窝填料、立体波纹填料、软性纤维填料、半软性填料以及不规则粒状填料(砂、碎石、矿渣、焦炭、无烟煤)等。玻璃钢或塑料填料表面光滑，生物膜附着力差，易老化，且在实际使用中往往容易产生不同程度的堵塞；软性填料中的水流流态不理想，易被生物膜粘结在一起，产生结球现象，使其表面积大为减小，进而在结球的内部产生厌氧作用，影响处理效果。不规则粒状填料水流阻力大，易于引起氧化池堵塞。近几年我国也开展了应用片状滤料处理水源水微污染的研究，片状滤料属不规则粒状填料，尽管挂膜性能良好，但水流阻力大，容易堵塞，强度差，易破碎，不耐水冲刷，限制了它仅能应用于水源水的微污染处理，而不能应用于污水处理。正是由于这些传统的接触填料存在一定的缺陷，限制了曝气生物滤池在我国污水处理中的应用。
国内使用较多的国产曝气生物滤池填料的产品是专利申请号为99219368，公告号为2387951的专利产品——江西萍乡陶粒滤料。它的主要成分为粘土和页岩，制备方法如下：准备粘土，经炼泥后，进行配料，一起进入球磨机进行加水球磨，球磨好的泥经榨泥机榨干水后干燥，干燥好的泥块经破碎成粉状后，在成型机中成型，成型后的生料经烘干后装钵，放入倒焰窑中烧成。其优点是：形状呈圆球体状，具有强度大、孔隙率大、比表面积大、化学和物理稳定性好，生物附着性强，挂膜性能好，水流流态好，水流阻力小，反冲洗容易进行，截污能力强；缺点是：在单纯的曝气生物滤池工艺中，总氮的平均去除率不足20％，总磷的平均去除率不足35％；物理稳定性相对较差，硬度低，破碎率达到5％；纯粹采用粘土，不利于节约资源。
发明内容
本发明的目的和任务就是要解决现有陶粒滤料存在：①脱氮除磷效果不好；②物理性能相对较差，硬度低，破碎率大；③纯粹采用粘土，不仅不利于节约资源，而且不利于降低原材料成本。
本发明的基本构思是利用铁渣中的铁元素来促进硝化细菌、反硝化细菌、反硝化聚磷菌的酶的活性，从而促进这些细菌在同一个反应器里大量共生。因此能提高脱氮除磷的效果。
本发明的目的是通过实施下述技术方案来实现的：
本发明所提出的一种曝气生物滤池填料及其制备方法，其曝气生物滤池填料的原材料包括粘土和硅藻土，其特征在于还包括铁渣和碳黑；各组份的重量百分比如下：粘土46.5％-87.5％，铁渣11.5％-52.5％，造孔剂碳黑1.0-3.0％，硅藻土0-5.0％；其制备方法步骤如下：
第一步：铁渣晾晒、球磨、过筛，混合原料
将铁渣在太阳下晾晒，然后送入球磨机球磨，磨细后过200目筛，然后将已按各组分重量百分比配制好的原料，放在搅拌机里混合均匀；
第二步：填料造粒
将混合均匀的原料放在圆盘造粒机上造粒，其粒径应为2-8mm，造粒时喷淋水量控制在原材料重量的12％-15％，然后将造好的粒子平摊晾2h；
第三步：填料粒子高温下胀烧
将晾好的填料送入温度为1100℃-1200℃的高温炉内胀烧，烧结20-30min，然后待其自然冷却至室温，出炉；
第四步：填料筛分、入库
根据用户要求的不同，采用3目、5目、6目和8目的筛子对填料进行筛分，然后包装入库。
本发明进一步的特征在于：各组份的最优选重量百分比为：粘土59.0％-62.0％，铁渣31.0％-34.0％，造孔剂碳黑2.0％，硅藻土5.0％；粘土成分中的Al2O3含量应≥25.0％，SiO2含量应≤65.0％，粒度应在300目以上；铁渣成分中的Fe2O3含量应≥6.0％，CaO含量应≤30.0％；碳黑和硅藻土的粒度应在300目以上。
本发明所提出的一种曝气生物滤池填料及其制备方法，各成分百分含量中的上限和下限之间的关系如下：
最优选重量百分比中，碳黑和硅藻土各占总重量的2.0％和5.0％，当粘土的百分含量取下限59.0％的时候，铁渣取上限34.0％，当粘土的百分含量取上限62.0％的时候，铁渣取下限31.0％。
本发明所提出的一种曝气生物滤池填料及其制备方法，各参数的量及参数间的关系应注意以下几种情况：
①造粒时粒径分布应成正态分布，为了保证填料的粒径为2-8mm，其造粒直径控制在4mm时，大部分的填料粒径集中在3-5mm，只有少部分填料的粒径在2-3mm；其造粒直径控制在5mm时，大部分的填料粒径集中在4-6mm，只有少部分填料的粒径在3-4mm；其造粒直径控制在6mm时，大部分的填料粒径集中在5-7mm，只有少部分填料的粒径在7-8mm；
②造粒时喷淋水量控制在原材料重量的12％-15％，具体造粒时应考虑到天气以及原料的干湿度的问题，湿度大时，喷淋水量取下限，湿度小时，喷淋水量取上限；
③烧结时间可根据炉膛主要恒温段的温度来决定，当炉膛主要恒温段的温度在1100℃-1150℃波动时，烧结时间可控制在25-30min，当炉膛主要恒温段的温度在1180℃-1200℃波动时，烧结时间可控制在20-25min。
本发明的优点有：①填料中铁元素的含量(以Fe2O3计)为2.5％-6.0％，铁元素能更好的促进硝化菌、反硝化菌、反硝化聚磷菌的酶的活性，使得这些细菌在曝气生物滤池中大量共生，比江西萍乡陶粒滤料的总氮平均去除率提高至少20％，总磷的平均去除率提高了至少5％；②由于原料中使用了铁渣，不仅实现了废物再利用，而且降低了填料的成本，与纯粘土填料相比，原材料成本降低了至少10％；③较大的比表面积，达到13m2/g，吸水率即开口空隙率大于26％，并具有较好的物理稳定性，磨损率低于2％，破碎率低于1％。
本发明有7个附表：
表1是填料表征的方法
由于我国没有曝气生物滤池填料的生产标准，所以本发明中对填料的表征的方法综合了British Effluent and Water Association Granular Filtering Materials Standard(简称EBWA，1993年)标准和一些外文文献中相关的方法。表1中左边一列是填料的表征指标，右边一列是相应的表征和计算的方法。
表2是确定最佳烧成温度实验
各个不同烧结温度的升温曲线详见图1。
从表2可以看出，随着烧结温度的提高，松散堆积密度、压实堆积密度和体积密度基本都是先减小后增大。当温度达到1180℃时，压实堆积密度和体积密度达到最小值，而开口孔隙率达到最大值。这是由于随着烧结温度的逐渐升高，先是由于产生大量的气相和液相而粒子膨胀，当温度再升高时内部的气体冲破液相逸出，填料收缩。
结果表明：填料在1100℃-1200℃烧结时，可得到满意的实验结果，但填料最佳的烧成温度为1150℃到1180℃。
表3是比较铁磨细程度对填料的影响
从表3可以看出铁渣磨得越细，填料的体积密度就越小，吸水率也有所提高，说明填料内部和外部的微孔更多了。
结果表明：将铁渣磨细到过200目筛，得到了满意的实验结果。
表4是确定最佳的升温曲线
升温曲线1-4的升温方式详见图2。
升温曲线4不仅升温的过程简单，而且烧制的时间较短，能源消耗就能减少。从而为填料在短时间内高温胀烧能达到较好的实验结果提供了依据。
结果表明：升温曲线4烧结时间短，节省能源，效果又与其它烧结方式相当，所以优选升温曲线4。
表5是不同配方中各种原材料的配比及其填料的表征结果
从配方1到配方10来看，随着粘土比例逐渐增加，铁渣比例逐渐减小，填料的松散堆积密度、压实堆积密度、体积密度基本上是呈现先降低后又升高的趋势，这是因为铁渣一方面比重比较大，随着比例的减小，能够降低密度，另一方面含有能够在高温下产生大量气相的成分，随着它的比例减小，产生气体的量有所减小，所以配方6和配方7的效果最好，各个指标都相对较好。
从配方10到配方13来看，粘土和铁渣的比例都是按配方7中的比例，所不同的是随着碳黑添加量的增加，可以看出，当碳黑的添加比例为2.0％时，即配方12的效果最好。除了酸溶率这一项指标，其他指标都好于配方6和配方7。这是由于配方12的微孔比配方6和7发达，所以酸溶率就相对高一些。
配方14和15中添加了硅藻土，但添加的比例不同。从表征的结果可以看出，配方15的大部分指标都好于配方14。配方15的体积密度为1.453g/cm3，是所有配方中最小的，而且开口孔隙率是所有配方中最大的，沉降速度介于0.208m/s和0.283m/s之间，酸溶率相对较小。
结果表明：配方15为这种新型曝气生物滤池填料的最优选配方之一。
表6是用江西萍乡陶粒滤料处理自制废水效果
表中TN表示总氮，TP表示总磷。
结果表明：江西萍乡陶粒滤料用于自制生活污水处理，COD的平均去除率为86.55％，总氮的平均去除率为18.90％，总磷的平均去除率为32.36％。
表7是用本发明的填料处理自制废水效果
结果表明：本发明的填料用于自制生活污水处理，在进水的COD负荷、氨氮负荷和磷酸盐负荷都比江西萍乡陶粒滤料有所增大的情况下，COD的平均去除率达到87.59％，总氮的平均去除率为达到42.29％，总磷的平均去除率达到37.87％，分别比江西萍乡陶粒滤料的处理效果提高了1.04％、23.29％、5.51％。
附图说明
本发明有4个附图：
图1是确定填料的烧成温度曲线图
此图横轴为烧制的时间，单位为h，纵轴为温度，单位为℃。实验分别选取了1050℃、1100℃、1150℃、1180℃和1200℃这五个不同的温度作为填料的烧成温度。升温的过程如下：从室温用10min升到120℃并保温2h，再用2h升到500℃并保温1h，最后用2h升到以上5个不同的烧成温度。填料的表征结果详见表2。可以看出；填料在1100℃-1200℃烧结时，可得到满意的实验结果，但填料最佳的烧成温度为1150℃到1180℃。
图2是填料烧制的升温曲线图
此图横轴为烧制的时间，单位为h，纵轴为温度，单位为℃。实验选取了四条升温曲线，不同之处在于烧结时间逐渐缩短：第一条升温曲线是从室温用5min升到120℃并在此温度下保温2h，再用2h升到500℃并保温1h，最后用2h时升到烧成温度并保温30min；第二条升温曲线是从室温用1h升到120℃并保温1h，再用2h升温到500℃并保温1h，最后用40min升温到1180℃下并保温30min；第三条升温曲线是从室温用1h升到120℃并保温30min，再用2h升到500℃并保温30min，最后用40min升温到1180℃下并保温30min；第四条升温曲线表示的烧制方式为先在烘箱中于120℃下烘干2h，再投入温度为500℃的马弗炉中保温30min，取出后迅速投入温度为1180℃的高温炉中，当温度达到1180℃时，并保温30min。在各种升温方式下烧结的填料的表征结果详见表4。可以看出，升温曲线4烧结时间短，既节省能源，效果又与其它烧结方式相当，所以优选升温曲线4。
图3是总氮去除效果的对比
此图横轴是曝气生物滤池运行的天数，单位为d，纵轴是总氮的去除率，单位为％。其中曲线1是本发明填料的总氮去除率曲线，曲线2是江西萍乡陶粒滤料的总氮去除率曲线。可以看出，本发明填料对于废水中总氮的平均去除效果较好，比江西萍乡陶粒滤料的平均去除率提高了至少20％，最高去除率可达76.94％。
图4是总磷去除效果的对比
此图横轴是曝气生物滤池运行的天数，单位为d，纵轴是总磷的去除率，单位为％。曲线1是本发明填料的总磷去除率曲线，曲线2是江西萍乡陶粒滤料的总磷去除率曲线。可以看出，本发明填料对于废水中总磷的去除效果较好，比江西萍乡陶粒滤料的去除率提高了至少5％。
具体实施例
实施例1：
制作污水处理用的曝气生物滤池填料，其采用的原料重量百分比分别为：粘土46.5％，铁渣52.5％，碳黑1.0％。即为表5中配方1的配比。制作步骤如下：
第一步：铁渣晾晒、球磨、过筛，混合原料
将铁渣在太阳下晾晒，然后送入球磨机球磨，磨细后过200目筛，然后将已按各组分重量百分比配制好的原料，放在搅拌机里混合均匀；
第二步：填料造粒
将混合均匀的原料放在圆盘造粒机上造粒，其粒径应控制在4mm，造粒时喷淋水量控制在原材料重量的12％，然后将造好的粒子摊晾2h；
第三步：填料粒子高温下胀烧
将晾好的填料送入温度为1100℃±5℃的高温炉内胀烧，烧结30min，然后待其自然冷却至室温，出炉；
第四步：检测、筛分、入库
对烧成的填料进行抽样检测，检测的项目有压实堆积密度、松散堆积密度、体积密度、吸水率、沉降速度、磨损率、酸溶率等指标。
表征的结果如下：松散堆积密度为0.809g/cm3，压实堆积密度为0.885g/cm3，体积密度为1.630g/cm3，吸水率为20.02％，沉降速度为0.217-0.273m/s，磨损率为1.512％，酸溶率为14.86％。
检测合格后，采用3目、5目、6目和8目的筛子对填料进行筛分，然后包装入库。
实施例2：
制作污水处理用的曝气生物滤池填料，其采用的原料重量百分比分别为：粘土65.0％，铁渣34.0％，碳黑1.0％。即为表5中配方6的配比。制作步骤如下：
第一步：铁渣晾晒、球磨、过筛，混合原料
将铁渣在太阳下晾晒，然后送入球磨机球磨，磨细后过200目筛，然后将已按各组分重量百分比配制好的原料，放在搅拌机里混合均匀；
第二步：填料造粒
将混合均匀的原料放在圆盘造粒机上造粒，其粒径应控制在5mm，造粒时喷淋水量控制在原材料重量的13％，然后将造好的粒子摊晾2h；
第三步：填料粒子高温下胀烧
将晾好的填料送入温度为1150℃±5℃的高温炉内胀烧，烧结25min，然后待其自然冷却至室温，出炉；
第四步：检测
对烧成的填料进行抽样检测，检测的项目有压实堆积密度、松散堆积密度、体积密度、吸水率、沉降速度、磨损率、酸溶率等指标。
表征的结果如下：松散堆积密度为0.704g/cm3，压实堆积密度为0.728g/cm3，体积密度为1.515g/cm3，吸水率为24.86％，沉降速度为0.230-0.325m/s，磨损率为1.384％，酸溶率为17.56％。
检测合格后，采用3目、5目、6目和8目的筛子对填料进行筛分，然后包装入库。
实施例3：
制作污水处理用的曝气生物滤池填料，其采用的原料重量百分比分别为：粘土65.0％，铁渣34.0％，碳黑1.0％。即为表5中配方7的配比。制作步骤如下：
第一步：铁渣晾晒、球磨、过筛，混合原料
将铁渣在太阳下晾晒，然后送入球磨机球磨，磨细后过200目筛，然后将已按各组分重量百分比配制好的原料，放在搅拌机里混合均匀；
第二步：填料造粒
将混合均匀的原料放在圆盘造粒机上造粒，其粒径应控制在6mm，造粒时喷淋水量控制在原材料重量的14％，然后将造好的粒子摊晾2h；
第三步：填料粒子高温下胀烧
将晾好的填料送入温度为1200℃±5℃的高温炉内胀烧，烧结20min，然后待其自然冷却至室温，出炉；
第四步：检测
对烧成的填料进行抽样检测，检测的项目有压实堆积密度、松散堆积密度、体积密度、吸水率、沉降速度、磨损率、酸溶率等指标。
表征的结果如下：松散堆积密度为0.839g/cm3，压实堆积密度为0.985g/cm3，体积密度为1.513g/cm3，吸水率为22.88％，沉降速度为0.228-0.300m/s，磨损率为1.344％，酸溶率为6.36％。
检测合格后，采用3目、5目、6目和8目的筛子对填料进行筛分，然后包装入库。
实施例4：
制作污水处理用的曝气生物滤池填料，其采用的原料重量百分比分别为：粘土61.1％，铁渣31.9％，碳黑2.0％，硅藻土5％。即为表5中配方15的配比。制作步骤如下：
第一步：铁渣晾晒、球磨、过筛，混合原料
将铁渣在太阳下晾晒，然后送入球磨机球磨，磨细后过200目筛，然后将已按各组分重量百分比配制好的原料，放在搅拌机里混合均匀；
第二步：填料造粒
将混合均匀的原料放在圆盘造粒机上造粒，其粒径应控制在4mm，造粒时喷淋水量控制在原材料重量的15％，然后将造好的粒子摊晾2h；
第三步：填料粒子高温下胀烧
将晾好的填料送入温度为1180℃±5℃的高温炉内胀烧，烧结23min，然后待其自然冷却至室温，出炉；
第四步：检测
对烧成的填料进行抽样检测，检测的项目有压实堆积密度、松散堆积密度、体积密度、吸水率、沉降速度、磨损率、酸溶率等指标。
表征的结果如下：松散堆积密度为0.805g/cm3，压实堆积密度为0.929g/cm3，体积密度为1.453g/cm3，吸水率为26.72％，沉降速度为0.208-0.283m/s，磨损率为1.856％，酸溶率为13.78％。
检测合格后，采用3目、5目、6目和8目的筛子对填料进行筛分，然后包装入库。
实施例5：
为验证本发明的曝气生物滤池填料污水处理的效果，将本专利的曝气生物滤池填料处理废水的效果与江西萍乡陶粒滤料的进行对比。
所有对比的条件基本一致：废水是自己配制的生活污水，从而保证了进水条件基本稳定；曝气生物滤池反应器的直径为40mm，填料填装高度为10cm；挂膜采用自然挂膜的方式，水力停留时间为5.39h，容积负荷(以COD计)在0.957-1.401之间。两种填料分别都运行了9天，经历了两个反冲洗周期。
实际处理废水的结果及其比较详见表6、表7和图3、图4。
可以看出，江西萍乡陶粒滤料COD的平均去除率为86.55％，总氮的平均去除率为18.90％，总磷的平均去除率为32.36％；本发明填料在运行的过程中，进水的COD、TN和TP的负荷都有所提高，但COD的平均去除率达到87.59％，总氮的平均去除率为达到42.29％，最高去除率达到76.94％，总磷的平均去除率达到37.87％。本发明填料比江西萍乡陶粒滤料的COD、TN、TP平均去除率分别至少提高了1.04％、23.29％、5.51％。
因此也可以证实，填料中由于加入了适量的铁元素，的确较大的提高了曝气生物滤池脱氮除磷效果。
附表
                                表1  填料表征的方法
  指标                           测定方法
均匀系数K60   具体测定方法如下：①陶粒的取样：将填料置于烘箱中于105℃下烘干至少24小时以上，然后置于干燥器中，待自然冷却至常温后开始测定；②填料的筛分：选取分别为3目、5目、6目、8目的标准试样筛，按孔径由大到小的顺序，依次筛分，称取筛余重量，填表；③计算通过某孔径的陶粒；④绘制陶粒筛分曲线：以筛孔孔径大小的对数为横坐标，以通过对应筛孔孔径的陶粒比例(单位：％)为纵坐标，绘制出陶粒筛分曲线；⑤计算K60：在筛分曲线上坐标为60％的地方画水平线，与筛分曲线相交，相交点垂直对应的横坐标为陶粒滤料的d60值(单位：mm)。同样，在筛分曲线上坐标为10％的地方画水平线，与筛分曲线相交的横坐标为d10值(单位：mm)。根据K60＝d60/d10，计算得出K60。
松散堆积密度   称取填料G(g)将填料装入250mL量筒，松散堆放，读出体积V1(mL)，即得Dn＝G/V1。
压实堆积密度   称取填料G(g)将填料装入250mL量筒，轻轻在桌面上震动量筒5min，读出体积V2(mL)，即得Dn＝G/V2。
体积密度   用万分之一天平准确称取填料G(g)，然后在水中浸泡24h，用水浸润至饱和后的棉纱布(约为其干重的1.8-2.2倍)，吸取填料表面多余的水分，再将填料放入装有50mL水的100mL量筒中，用玻璃棒轻轻敲打量筒外壁5min，读取体积V，体积密度＝G/(V-50)。
开口孔隙率   用万分之一天平准确称取填料G1(g)，然后在水中浸泡24h，用水浸润至饱和后的棉纱布(约为其干重的1.8-2.2倍)，吸取填料表面多余的水分，再用万分之一天平准确称重记做G2(g)，开口孔隙率＝[(G2-G1)/G1]×100％。
酸溶率   用万分之一天平准确称取填料G1(g)(10-15g)，放入装有50ml 6NHCl的烧杯中，浸泡24小时，洗净、干燥后重G2(g)，则酸溶率为：[(G1-G2)/G1]×100％。
磨损率   采用气水联合反冲洗的方法。用万分之一天平准确称取填料G1(g)，在曝气量为0.57-0.58m3/h、水流量为22-23L/h下连续反冲洗24h后，烘干至衡重，用万分之一天平准确称取填料记做G2(g)，磨损率＝[(G1-G2)/G1]×100％。
沉降速度   先将填料用标准粒度筛筛分成不同粒径，然后把这些不同粒径的填料浸泡24h。在一个高1m、直径81mm的透明的圆柱体里面装满水，并记录温度。然后从每种不同粒径的填料中随意挑选20个，用镊子投入圆柱中，并记录下沉降到底部所用的时间。然后算出沉降速度。
  孔径范围、比表面积   基于布朗诺尔-埃米特-泰勒(BET)多层吸附理论，根据其计算公式可以算出比表面积。采用物理吸收仪来测定。
                         表2  确定最佳烧成温度实验
烧成温度   颗粒均匀系数K60   松散堆积密度(g/cm3)   压实堆积密度(g/cm3)   体积密度(g/cm3) 开口孔隙率(％) 酸溶率(％)
  960℃1100℃1150℃1180℃1200℃   1.4861.4771.4211.5121.377   1.0000.9080.8140.8430.864   1.0971.0370.9770.9520.979   1.8861.6051.5201.4751.748   14.2419.5718.4219.3217.98   20.5626.9328.0229.1326.63
注：铁渣过50目筛，粘土和铁渣为1∶1的配比
                表3  比较铁渣过筛的目数不同对填料的影响
筛子目数   颗粒均匀系数K60   松散堆积密度(g/cm3)   压实堆积密度(g/cm3)   体积密度(g/cm3) 开口孔隙率(％) 酸溶率(％)
  50目120目1#120目2#200目1#200目2#   1.4861.5151.4341.4451.525   0.8430.8300.7790.8240.844   0.9520.9750.9090.9390.960   1.4751.5921.6071.5061.476     19.3222.2421.9522.9624.52   35.1325.5029.6730.3529.80
注：粘土和铁渣为1∶1的配比
                            表4  确定最佳的升温曲线
  升温曲线 配方   均匀系数K60   松散堆积密度(g/cm3)   压实堆积密度(g/cm3)   体积密度(g/cm3) 开口孔隙率(％) 酸溶率(％)
1 石墨5％碳酸钙5％   1.4341.422   0.7860.879   0.8901.028   1.6011.631   21.6618.43   20.4621.85
2 石墨3％1#石墨3％2#碳酸钙5％   1.4221.4921.535   0.7720.8550.903   0.8710.9551.050   1.5701.6041.704   20.9118.8817.28   23.8719.2319.97
3 石墨3％1#石墨3％2#   1.5981.474   0.8180.898   0.9261.056   1.5971.575   21.2017.82   20.7021.92
4 石墨3％1#石墨3％2#   1.4761.492   0.8810.752   1.0160.882   1.5251.451   21.0721.80   21.3821.58
注：粘土和铁渣为1∶1的配比。
                    表5  不同配方中各种原材料的配比及其填料的表征结果
  配方   粘土(％)   铁渣(％)   碳黑(％)   其他原料   均匀系数K60   松散堆积密度(g/cm3)   压实堆积密度(g/cm3)   体积密度(g/cm3)   开口孔隙率(％)                 沉降速度(m/s)(水温15-18℃)   磨损率(％)   酸溶率(％)
  3目   5目   6目   8目
  123456789101112131415   46.549.552.555.057.560.065.067.577.587.559.759.459.160.461.1   52.549.546.544.041.539.034.031.521.511.538.838.638.434.631.9   1.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.52.02.52.02.0   无无无无无无无无无无无无无硅藻土3％硅藻土5％   1.53615871.4951.5571.6041.5781.2751.2881.3851.3391.5271.4431.3551.2901.252   0.8090.7040.8150.8150.7560.7040.8390.8380.8490.8440.7540.7760.8210.8100.805   0.8850.7900.9080.8930.7890.7280.9850.9301.0280.9840.8550.8840.8980.9080.929   1.6301.6641.6031.5931.5191.5151.5131.5671.5411.5901.4951.5031.5081.4861.453   20.0218.9021.4322.9525.2924.8622.8821.3217.0520.0925.6023.9423.5225.1826.72   0.2730.2780.3080.3140.2470.3250.3000.2490.3330.3440.2830.2910.3340.2930.283   0.2740.2590.2680.2640.2520.2730.2690.2830.2800.2780.2680.2740.2740.2700.266   0.2390.2320.2320.2320.2270.2480.2450.2480.2610.2620.2440.2490.2540.2400.230   0.2170.2100.2250.210.2140.2300.2280.2140.2370.2300.2240.2290.2390.2190.208   1.5122.6192.3351.9270.9671.3841.3441.0121.2030.9971.3791.6821.5321.6901.856   14.8618.1117.6117.5117.0217.566.3613.5210.258.1018.2318.4917.4913.1213.78
                             表6  江西萍乡陶粒滤料废水处理效果
日期             COD(mg/L)               TN(mg/L)             TP(mg/L)
  进水   出水   去除率   进水   出水   去除率   进水   出水   去除率
  2005-6-232005-6-242005-6-252005-6-262005-6-272005-6-292005-6-302005-7-12005-7-2平均   318.23324.56320.48310.77309.49324.90318.36308.56321.77317.46   22.2025.2539.7852.8960.5577.3643.3726.8735.9042.69   93.0292.2287.5982.9880.4476.1986.3891.2988.8486.55   7.188.478.749.048.859.1510.5112.8114.889.96   3.545.056.328.679.167.819.8510.7112.888.22   50.6240.3827.694.10-3.4414.646.2816.3913.4418.90   8.979.559.507.256.725.888.695.846.807.02   5.873.294.985.365.094.176.664.595.484.50   34.5665.5547.5826.0724.2629.0823.3621.4019.4132.36
                          表7  本发明填料废水处理效果
日期              COD               TN               TP
  进水   出水   去除率   进水   出水   去除率   进水   出水   去除率
  2005-7-42005-7-52005-7-62005-7-72005-7-82005-7-92005-7-102005-7-112005-7-12平均   256.14276.85294.80452.90316.20338.30325.18345.89340.36327.40   86.990.6942.1183.5451.0938.6622.8214.5020.1340.06   66.0499.7585.7281.5583.8488.5792.9895.8194.0987.59   19.1020.1521.8427.1827.516.946.116.315.68615.65   15.2814.8015.6218.9922.222.883.011.461.70510.66   20.0026.5528.4830.1319.2358.5150.7076.9470.0142.29   6.006.926.689.048.787.287.187.386.587.32   3.783.333.385.286.165.105.664.723.694.68   37.0051.8849.4041.5929.8429.9521.1736.0443.9237.87

Claims (3)

1.一种曝气生物滤池填料及其制备方法，原材料包括粘土和硅藻土，其特征在于：
a)还包括铁渣和碳黑；
b)曝气生物滤池填料各组份的重量百分比如下：粘土46.5％-87.5％，铁渣11.5％-52.5％，造孔剂碳黑1.0-3.0％，硅藻土0-5.0％；
c)制备的方法步骤如下：
第一步：铁渣晾晒、球磨、过筛，混合原料
将铁渣在太阳下晾晒，然后送入球磨机球磨，磨细后过200目筛，然后将已按各组分重量百分比配制好的原料，放在搅拌机里混合均匀；
第二步：填料造粒
将混合均匀的原料放在圆盘造粒机上造粒，其粒径应为2-8mm，造粒时喷淋水量控制在原材料重量的12％-15％，然后将造好的粒子摊晾2h；
第三步：填料粒子高温下胀烧
将晾好的填料送入温度为1100℃-1200℃的高温炉内胀烧，烧结20-30min，然后待其自然冷却至室温，出炉；
第四步：填料筛分、入库
根据用户要求的不同，采用3目、5目、6目和8目的筛子对填料进行筛分，然后包装入库。
2.根据权利要求1所述的一种曝气生物滤池填料及其制备方法，其特征在于：各组份的最优选重量百分比为：粘土59.0％-62.0％，铁渣31.0％-34.0％，造孔剂碳黑2.0％，硅藻土5.0％。
3.根据权利要求1或2中所述的一种曝气生物滤池填料及其制备方法，其特征在于：粘土成分中的Al2O3含量应≥25.0％，SiO2含量应≤65.0％，粒度应在300目以上；铁渣成分中的Fe2O3含量应≥6.0％，CaO含量应≤30.0％；碳黑和硅藻土的粒度应在300目以上。
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