專利名稱：一種利用黃河淤沙制備的曝氣生物濾池填料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種利用黃河淤沙制備的曝氣生物濾池填料及其制備方法，屬于污水處理技術領域。
背景技術：
黃河年平均輸沙量為14. 7億噸，其中下游河道多年平均淤積量3. 87億噸(其中高村——利津段1. 84億噸)，其余9億多噸送入大海。大量泥沙輸送到入海ロ，帶來了ー些始料未及問題。如何合理地處置黃河淤沙，解決大量黃河淤沙的出路成為一個急待研究的重要課題。資源放錯了位置就是浪費，黃河泥沙一旦擺正位置科學利用，不但能節(jié)約大量的土地資源，可以創(chuàng)造更多的社會財富，還是推動經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的動カ源泉。因此，黃河淤沙資源化技術受到越來越廣泛的關注。目前，需要ー種合理的、低成本的處理方法對黃河淤沙進行處置。自20世紀80年代以來，曝氣生物濾池(BAF)受到人們的廣泛關注，現(xiàn)已成為國內外研究的熱點。它作為ー種新型高效的生物膜污水處理技術，在污水有機物去除、脫氮除磷及エ業(yè)廢水處理等方面都有很好的應用。BAF基本原理在于以顆粒填料為介質，通過附著在填料上生物膜及胞外聚合物吸附截留作用、微生物氧化分解作用及沿水流方向形成的食物鏈分級捕食作用，實現(xiàn)去除水中污染物的目的，同時利用反應器內好氧、缺氧區(qū)域的存在， 實現(xiàn)脫氮除磷的功能。曝氣生物濾池所用填料，根據(jù)其采用原料的不同，可分為無機填料、有機高分子填料。常用的無機填料有陶粒、焦炭、石英砂、活性炭、膨脹硅鋁酸鹽等)；有機高分子填料有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯PE、各類樹脂，塑料(包括各類泡沫材料)，纖維。陶粒填料是采用粘土、頁巖等為原料，加入適當?shù)幕ぴ蠟榕蛎泟?，?jīng)過破碎、造粒、燒結、篩分等 エ藝制得，需要進行采挖，并且需要高溫燒結，需要消耗大量的煤炭資源，勢必會造成環(huán)境污染且制作成本的増加。黃河淤沙顆粒填料同普通陶粒填料的區(qū)別主要在于原料和生產(chǎn)エ 藝的不同。普通陶粒填料的原料主要是粘土、頁巖等，而黃河淤沙顆粒填料的主要原料為廢棄的黃河淤沙，原料成本較低。生產(chǎn)過程免燒免蒸，采用自然養(yǎng)護的方式，免去了燒結エ藝， エ藝簡単，制作方便。中國專利文獻CN102249402A(申請?zhí)?01110106007. 8)公開了ー種低密度沸石曝氣生物濾池填料及其制備方法，本填料是以發(fā)泡塑料顆粒為內核，以天然沸石顆粒為外殼形成的低密度沸石曝氣生物濾池填料，其原料為沸石礦石、水泥和發(fā)泡塑料顆粒；其制備方法是將沸石礦石粉碎后與水泥混合得到混合料，然后向發(fā)泡塑料顆粒中撒入混合料并同時噴水，使混合料包覆在發(fā)泡塑料顆粒的表面，即得低密度沸石曝氣生物濾池填料。上述曝氣生物濾池填料采用沸石礦石為原料，原料為非可再生資源，不僅開采對環(huán)境破壞嚴重，并且資源消耗大。因此尋找可替代的原料生產(chǎn)曝氣生物濾池填料對環(huán)境保護具有重大意義。目前，利用黃河淤沙制備水處理填料，并作為曝氣生物濾池(biological aerated filter, BAF)填料進行廢水處理的研究鮮有報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供了ー種利用黃河淤沙制備的曝氣生物濾池填料及其制備方法；該方法具有エ藝簡單、成本低的優(yōu)點，能夠達到生態(tài)環(huán)保要求，防止環(huán)境污
ο術語說明黃河淤沙取自黃河下游的淤沙，其主要礦物為石英、長石和粘土成分，含有大量的Si、Al元素，河沙通常具有較大的比表面積，表面有大量的活性官能團，因而成為水中微量污染物的主要載體。本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)ー種利用黃河淤沙制備的曝氣生物濾池填料，原料組分按重量份如下骨料60 80，水泥10 40，添加劑2 20，水10 20 ；所述骨料為顆粒直徑不大于0. 15mm的黃河淤沙；所述添加劑為起粘結作用的無機膠黏劑；將上述原料混合均勻后，造粒，然后灑水養(yǎng)護，即得。所述水泥的水泥強度等級為32. 5R。優(yōu)選的，無機膠黏劑選自硅酸鹽、磷酸鹽、氧化物、硫酸鹽或硼酸鹽之ー；進一歩優(yōu)選的，無機膠黏劑為硅酸鈉或硫酸鋁。優(yōu)選的，所述骨料的重量份為60 75，水泥的重量份為10 35，添加劑的重量份為2 20，水的重量份為10 20。ー種利用黃河淤沙制備曝氣生物濾池填料的方法，包括如下步驟(1)將黃河淤沙原料破碎、過篩，取粒徑< 0. 15mm的黃河淤沙作為骨料； ( 按配比，將骨料與水泥和添加劑混合均勻，加水攪拌均勻，制得粘稠狀生料；(3)將步驟⑵制得的粘稠狀生料造粒，制得直徑4 6mm的生料球；(4)每隔2 6小時向步驟(3)制得的生料球灑水一次，保持生料球表面濕潤，經(jīng) 2 6天即得曝氣生物濾池填料。有益效果1、本發(fā)明以黃河下游黃河淤沙和水泥為主要原料，對最佳配比進行篩選，根據(jù)填料的顆?？箟簭姸?、密度、堆積密度和吸水率等對產(chǎn)品性能的影響，確定了制備新型填料的最佳エ藝條件。2、本發(fā)明的黃河淤沙水處理填料外觀為灰色、粗糙、球狀固體，堆積密度為800 1000kg/m3，密度為1800 2400kg/m3，空隙率為50 60%，比表面積大于0. 5X104cm2/g。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進ー步說明，但本發(fā)明所保護范圍不僅限于此。實施例中硅酸鈉AR、硫酸鋁AR購自天津市科密歐化學試劑有限公司，水泥購自山東山水水泥有限公司，黃河淤沙取自濟南市黃河大橋附近的河灘。實施例1ー種利用黃河淤沙制備的曝氣生物濾池填料，原料組分按重量份如下
直徑不大于0. 15mm的黃河淤沙60，水泥強度等級為32. 5R的水泥20. 5，硅酸鈉AR 5. 5，水 14 ；ー種利用黃河淤沙制備曝氣生物濾池填料的方法，包括如下步驟(1)將黃河淤沙原料破碎、過篩，取粒徑彡0. 15mm的黃河淤沙作為骨料；(2)按配比，將步驟(1)制得的骨料與水泥和硅酸鈉AR混合均勻，加水攪拌均勻， 制得粘稠狀生料；(3)將步驟⑵制得的粘稠狀生料造粒，制得直徑4 6mm的生料球；(4)每隔4小時向步驟C3)制得的生料球灑水一次，保持生料球表面濕潤，經(jīng)3天即得曝氣生物濾池填料。經(jīng)中華人民共和國城鎮(zhèn)建設行業(yè)標準CJ/T 299-2008檢測，制得的填料顆?？箟簭姸葹?86. 8N，密度(200C )為2210kg/m3，比表面積大于0. 5X 104cm2/g。實施例2ー種利用黃河淤沙制備的曝氣生物濾池填料，原料組分按重量份如下直徑不大于0. 15mm的黃河淤沙70，水泥強度等級為32. 5R的水泥15. 25，硅酸鈉 AR2. 25，水 12. 5 ；ー種利用黃河淤沙制備曝氣生物濾池填料的方法，包括如下步驟(1)將黃河淤沙原料破碎、過篩，取粒徑< 0. 15mm的黃河淤沙作為骨料；(2)按配比，將步驟(1)制得的骨料與水泥和硅酸鈉AR混合均勻，加水攪拌均勻， 制得粘稠狀生料；(3)將步驟⑵制得的粘稠狀生料造粒，制得直徑4 6mm的生料球；(4)每隔6小時向步驟C3)制得的生料球灑水一次，保持生料球表面濕潤，經(jīng)4天即得曝氣生物濾池填料。經(jīng)中華人民共和國城鎮(zhèn)建設行業(yè)標準CJ/T 299-2008檢測，制得的填料顆?？箟簭姸葹?88. 6N，密度(200C )為2020kg/m3，比表面積大于0. 5X 104cm2/g。實施例3ー種利用黃河淤沙制備的曝氣生物濾池填料，原料組分按重量份如下直徑不大于0. 15mm的黃河淤沙64. 5，水泥強度等級為32. 5R的水泥18，硫酸鋁AR 4. 5，水 13 ；ー種利用黃河淤沙制備曝氣生物濾池填料的方法，包括如下步驟(1)將黃河淤沙原料破碎、過篩，取粒徑< 0. 15mm的黃河淤沙作為骨料；(2)按配比，將步驟(1)制得的骨料與水泥和硫酸鋁AR混合均勻，加水攪拌均勻， 制得粘稠狀生料；(3)將步驟⑵制得的粘稠狀生料造粒，制得直徑4 6mm的生料球；(4)每隔2小時向步驟( 制得的生料球灑水一次，保持生料球表面濕潤，經(jīng)5天即得曝氣生物濾池填料。經(jīng)中華人民共和國城鎮(zhèn)建設行業(yè)標準CJ/T 299-2008檢測，制得的填料顆?？箟簭姸葹?62. 4N，密度(200C )為2100kg/m3，比表面積大于0. 5X 104cm2/g。對比例按中國專利文獻CN102249402A(申請?zhí)?01110106007. 8)所述制備方法制得的曝氣生物濾池填料，經(jīng)中華人民共和國城鎮(zhèn)建設行業(yè)標準CJ/T 299-2008檢測，該填料顆?？箟簭姸葹?0N，表觀密度為1250kg/m3，COD去除率50%。 與對比例中獲得的曝氣生物濾池填料性能相比，上述3個實例中生物濾池填料在實際處理污水應用中，C0D&去除率大于75%，B0D5去除率大于80%，檢測出水指標達到了國家廢水排放標準，同時較對比例中的填料處理性能要好，COD去除率提升了 20%左右， 表現(xiàn)了較好的廢水處理性能。同時上述實例中，本專利曝氣生物濾池填料抗壓強度均大于 70N，能夠抵抗更大的水沖擊等方面的壓カ破壞，表現(xiàn)出更長的使用壽命，提高了填料的性價比。由此可以看出本專利制得的填料具有很好的水處理能力及市場潛力，在生物濾池填料中將占有越來越大的比重。
權利要求
1.ー種利用黃河淤沙制備的曝氣生物濾池填料，其特征在干，原料組分按重量份如下骨料60 80，水泥10 40，添加劑2 20，水10 20 ； 所述骨料為顆粒直徑不大于0. 15mm的黃河淤沙； 所述添加劑為起粘結作用的無機膠黏劑； 將上述原料混合均勻后，造粒，然后灑水養(yǎng)護，即得。
2.如權利要求1所述的曝氣生物濾池填料，其特征在干，所述水泥的水泥強度等級為 32. 5R。
3.如權利要求1所述的曝氣生物濾池填料，其特征在干，所述無機膠黏劑選自硅酸鹽、磷酸鹽、氧化物、硫酸鹽或硼酸鹽之ー。
4.如權利要求3所述的曝氣生物濾池填料，其特征在干，所述無機膠黏劑為硅酸鈉或硫酸鋁。
5.如權利要求1所述的曝氣生物濾池填料，其特征在干，所述骨料的重量份為60 75，水泥的重量份為10 35，添加劑的重量份為2 20，水的重量份為10 20。
6.一種權利要求1所述曝氣生物濾池填料的制備方法，其特征在干，包括如下步驟(1)將黃河淤沙原料破碎、過篩，取粒徑<0. 15mm的黃河淤沙作為骨料；(2)按配比，將骨料與水泥和添加劑混合均勻，加水攪拌均勻，制得粘稠狀生料；(3)將步驟( 制得的粘稠狀生料造粒，制得直徑4 6mm的生料球；(4)每隔2 6小時向步驟C3)制得的生料球灑水一次，保持生料球表面濕潤，經(jīng)2 6天即得曝氣生物濾池填料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用黃河淤沙制備的曝氣生物濾池填料及其制備方法。其原料組分按重量份如下骨料60～80，水泥10～40，添加劑2～20，水10～20。本發(fā)明還提供該曝氣生物濾池填料的制備方法。本發(fā)明的黃河淤沙水處理填料外觀為灰色、粗糙、球狀固體，堆積密度為800～1000kg/m3，密度為1800～2400kg/m3，空隙率為50～60％，比表面積大于0.5×104cm2/g。
文檔編號C04B28/00GK102531485SQ201210066270
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權日2012年3月14日
發(fā)明者曹小紅, 李善評, 楊維, 董沿雯, 許潔, 陰文杰, 馬相如 申請人:山東大學