基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明具體涉及一種基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料及其制備方法。其技術方案是：先以40.0~60.0wt%的低壓電瓷廢料、15.0~25.0wt%的粉煤灰、10.0~20.0wt%的葉臘石和5.0~15.0wt%的粘土為原料，在每噸原料中加入500~1000L的造孔劑，混合，再外加所述原料2.0~5.0wt%的結合劑和15.0~25.0wt%的水，造粒成型；然后在80~140℃條件下干燥24~48h，在800~1200℃條件下保溫2~12h，即得基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料。本發(fā)明具有工藝簡單、節(jié)約資源和環(huán)境友好的特點，其制品的比表面積大、機械強度高、耐磨性好和顯氣孔率高。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于污水處理生物濾料的【技術領域】。具體涉及一種基于低壓電瓷廢料的污 水處理生物濾料及其制備方法。 基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料及其制備方法

【背景技術】
[0002] 低壓電瓷是常用電工陶瓷，普遍被應用于低壓輸變電線路中。低壓電瓷材料的使 用環(huán)境惡劣，導致其生產(chǎn)工藝十分嚴格，一旦在生產(chǎn)或使用過程中，出現(xiàn)細微裂紋或雜質元 素含量超標，就會淘汰成為低壓電瓷廢料。我國每年從生產(chǎn)線和低壓輸變電線路上淘汰的 低壓電瓷廢料有數(shù)百萬噸，堆積如山，對環(huán)境造成污染，對資源造成浪費。
[0003] 伴隨著社會發(fā)展，水資源的污染情況愈發(fā)嚴重，據(jù)不完全統(tǒng)計，超過70%的地下水 遭受嚴重污染，污水的凈化處理成為亟待解決的問題。污水處理系統(tǒng)中生物濾池是整個系 統(tǒng)發(fā)揮污水處理效果最核心的單元，而生物濾池發(fā)揮凈水作用的的關鍵則是濾料上生長的 生物菌群，因此合理的選用濾料是生物濾池設計過程中的重要環(huán)節(jié)。經(jīng)常用到的傳統(tǒng)濾料 有石英砂、活性炭、沸石、陶粒及一些塑料制品(合成纖維、波紋板等)。且現(xiàn)有技術制備的污 水處理濾料體現(xiàn)出強度不夠、耐酸堿性差、再生困難及吸附能力差等一系列技術缺陷，因此 研究和開發(fā)出一種綜合性能優(yōu)異的生物濾料成為污水處理技術的關鍵之一。
[0004] "一種以河浜淤泥為原料的污水處理濾料及制造方法"（CN 101711931A)公開了一 種以河浜淤泥、粉煤灰以及煉鋼赤泥為原料制備生物濾料的方法，達到以廢治廢的目的，但 仍然存在缺陷：（1)孔隙率偏低，平均孔徑較小，可容納菌群的空間?。唬?)密度及鹽酸可溶 率偏大，對濾池造成的沖刷壓力大，并限制其使用壽命。"一種用于制造濾料陶粒的組合物 及濾料陶粒制造方法"（CN 103570373A)公開了一種以頁巖、鋁礬土和鐵礦石為原料制備濾 料陶粒的方法，該方法生產(chǎn)的濾料陶粒強度大，吸附能力強，但有不足之處：（1)原料為天 然礦物，對自然資源消耗巨大；（2)表觀密度偏大，對濾池的負荷偏大；（3)比表面積小，可 供菌群的生長空間小。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術缺陷，目的是提供一種工藝簡單、節(jié)約資源和環(huán)境友好 的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料的方法；用該法所制備的基于低壓電瓷廢料的污 水處理生物濾料的比表面積大、機械強度高、耐磨性好和顯氣孔率高。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：先以40. (Γ60. Owt%的低壓電 瓷廢料、10. 〇?20· Owt%的粉煤灰、10. (Γ20. Owt%的葉臘石、5· (Γ15. Owt%的鐵英巖和 5. (Γ15. Owt%的粘土為原料，在每噸原料中加入50(Tl000L的造孔劑，混合，再外加所述原 料2. (Γ5. Owt%的結合劑和15. (Γ25. Owt%的水，造粒成型；然后在8(Tl40°C條件下干燥 24?48h，在80(n200°C條件下保溫2?12h，即得基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料。
[0007] 所述低壓電瓷廢料的粒徑小于0. 074mm ;低壓電瓷廢料的主要化學成分是：A1203 含量彡 24. Owt%，Si02 含量彡 70. Owt%，K20 含量彡 3. Owt%，F(xiàn)e203 含量彡 2. 4wt%。
[0008] 所述葉臘石的粒徑小于0.088mm;葉臘石的主要化學成分是：ΑΙΑ含量 彡 19. 7wt%，Si02 含量彡 65. 0wt%，K20 含量彡 0· 6wt%，Ti02 含量彡 0· 2wt%，灼減率彡 6. Owt%。
[0009] 所述粉煤灰的粒徑小于0.088mm;粉煤灰的主要化學成分是：ΑΙΑ含量 彡 I6· Owt%，Si02 含量彡 3〇· Owt%，Κ20 含量彡 1. Owt%，F(xiàn)e203 含量彡 1. 6wt%，灼減率 ^ 50. Owt%〇
[0010] 所述鐵英巖的粒徑小于〇.〇74mm ;鐵英巖的主要化學成分是：Si02含量 彡 73. Owt%，F(xiàn)e203 含量彡 20. Owt%，灼減率彡 5. Owt%。
[0011] 所述粘土的粒徑小于0. 088mm ;粘土的主要化學成分是：A1203含量彡31. 3wt%， Si02 含量彡 47. 5wt%，K20 含量彡 0· 5wt%，F(xiàn)e203 含量彡 1. 8wt% ;灼減率彡 17. Owt%。
[0012] 所述造孔劑為聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、酚醛樹脂球和球狀浙青中 的一種。
[0013] 所述結合劑為硅酸乙酯、阿拉伯樹膠、海藻酸鈉和紙漿廢液中的一種。
[0014] 由于采用上述技術方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下積極效果： 1、 本發(fā)明所用原料為目前大量堆積且沒有得到充分利用的低壓電瓷廢料，變廢為寶， 不僅減緩了環(huán)境壓力還節(jié)約了處理大量低壓電瓷廢料的費用；制備工藝相對簡單、原料價 格低廉，且原料利用率高，具有很大的產(chǎn)業(yè)化前景； 2、 本發(fā)明制備的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料：比表面積大（1. 1~4. 7m2/g)， 有利于微生物菌群的掛膜生長；體積密度?。?. 〇9~l. 43g/cm3)，減小濾料對濾池的負荷， 同時也減小反沖洗的摩擦力；顯氣孔率高（50. 2飛6. 5%)和孔隙大，相應單位體積生物量更 大，提高單位濾料有機負荷；筒壓強度高（48. (Γ75. OMPa)，耐磨性好； 3、 本發(fā)明制備的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料內部貫通性的孔隙發(fā)達，濾料 內部富集的生物量大，沖洗時這部分生物更容易保留下來，使沖洗后的濾料可保持較強的 生物活性，優(yōu)化處理系統(tǒng)整體出水效果； 4、 本發(fā)明制備的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料三價鐵離子含量高，三價鐵離 子可以吸附水中的P0廣和C0廣等離子生成沉淀，能有效增加其吸附性；三價鐵離子兼具消 毒的作用，可以殺死污水中的有害細菌； 5、 本發(fā)明制備的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料球形度高，不易板結，易于進 行反沖洗；高溫燒制，能進行熱處理回收利用，回收利用率高，使用周期長。
[0015] 因此，本發(fā)明具有工藝簡單、節(jié)約資源和環(huán)境友好的特點，所制備的污水處理生物 濾料的的比表面積大、機械強度高、耐磨性好和顯氣孔率高。

【具體實施方式】
[0016] 下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的描述，并非對本發(fā)明保護范圍的限 制。
[0017] 為避免重復，先將本【具體實施方式】所涉及到的有關技術參數(shù)統(tǒng)一描述如下，實施 例中不再贅述： 所述低壓電瓷廢料的粒徑小于〇. 〇74_ ;低壓電瓷廢料的主要化學成分是:A1203含量 彡 24. Owt%，Si02 含量彡 70. Owt%，K20 含量彡 3. Owt%，F(xiàn)e203 含量彡 2. 4wt%。
[0018] 所述葉臘石的粒徑小于0.088mm;葉臘石的主要化學成分是：ΑΙΑ含量 彡 19. 7wt%，Si02 含量彡 65. 0wt%，K20 含量彡 0· 6wt%，Ti02 含量彡 0· 2wt%，灼減率彡 6. Owt%。
[0019] 所述粉煤灰的粒徑小于0.088mm;粉煤灰的主要化學成分是：ΑΙΑ含量 彡 I6· Owt%，Si02 含量彡 3〇· Owt%，Κ20 含量彡 1. Owt%，F(xiàn)e203 含量彡 1. 6wt%，灼減率 ^ 50. Owt%〇
[0020] 所述鐵英巖的粒徑小于0.074mm ;鐵英巖的主要化學成分是：Si02含量 彡 73. Owt%，F(xiàn)e203 含量彡 20. Owt%，灼減率彡 5. Owt%。
[0021] 所述粘土的粒徑小于0. 088mm ;粘土的主要化學成分是：A1203含量彡31. 3wt%， Si02 含量彡 47. 5wt%，K20 含量彡 0· 5wt%，F(xiàn)e203 含量彡 1. 8wt% ;灼減率彡 17. Owt%。
[0022] 實施例1 一種基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料及其制備方法。先以40. (Γ45. Owt%的低 壓電瓷廢料、15. (Γ20. Owt%的粉煤灰、15. (Γ20. Owt%的葉臘石、10. (Γ15. Owt%的鐵英巖和 10. (Γ15. Owt%的粘土為原料，在每噸原料中加入50(T750L的聚苯乙烯微球，混合，再外加 所述原料2. (Γ3. Owt%的阿拉伯樹膠和15. (Γ20. Owt%的水，造粒成型；然后在8(Tl00°C條 件下干燥24?48h，在80(T90(TC條件下保溫5?8h，即得基于低壓電瓷廢料的污水處理生物 濾料。
[0023] 本實施例所制備的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料經(jīng)檢測：比表面 積為2. 3?3. 5m2/g ;體積密度為1. 12?1. 24g/cm3 ;顯氣孔率為58. f 62. 3% ;筒壓強度 50. (Γ57. OMPa。
[0024] 實施例2 一種基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料及其制備方法。先以45. (Γ50. Owt%的 低壓電瓷廢料、10. (Γ15. Owt%的粉煤灰、15. (Γ20. Owt%的葉臘石、5. (TlO. Owt%的鐵英巖 和10. (Γ15. Owt%的粘土為原料，在每噸原料中加入75(Tl000L的聚甲基丙烯酸甲酯微球， 混合，再外加所述原料2. 5?3. 5wt%的硅酸乙酯和20. (Γ25. Owt%的水，造粒成型；然后在 9(TllO°C條件下干燥24?48h，在90(Tl00(TC條件下保溫6?9h，即得基于低壓電瓷廢料的污 水處理生物濾料。
[0025] 本實施例所制備的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料經(jīng)檢測：比表面 積為3. 5?4. 7m2/g ;體積密度為1. 09?1. 21g/cm3 ;顯氣孔率為62. 3?66. 5% ;筒壓強度 48. 0?52. OMPa。
[0026] 實施例3 一種基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料及其制備方法。先以50. (Γ55. Owt%的低 壓電瓷廢料、10. 〇?15· Owt%的粉煤灰、10. (Γ15. Owt%的葉臘石、10. (Γ15. Owt%的鐵英巖和 5. (TlO. Owt%的粘土為原料，在每噸原料中加入50(T750L的酚醛樹脂球，混合，再外加所述 原料3. 5?4. 5wt%的紙漿廢液和15. (Γ20. Owt%的水，造粒成型；然后在10(Tl2(TC條件下 干燥24~48h，在100(Tl 100°C條件下保溫擴12h，即得基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾 料。
[0027] 本實施例所制備的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料經(jīng)檢測：比表面 積為1. 5?2. 7m2/g ;體積密度為L 22?L 34g/cm3 ;顯氣孔率為54. 5?58. 9% ;筒壓強度 55. (Γ65. OMPa。
[0028] 實施例4
【權利要求】
1. 一種基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料的制備方法，其特征在于先以 40. (Γ60. Owt%的低壓電瓷廢料、10. (Γ20. Owt%的粉煤灰、10. (Γ20. Owt%的葉臘石、
5. (Γ15. Owt%的鐵英巖和5. (Γ15. Owt%的粘土為原料，在每噸原料中加入50(Tl000L的造 孔劑，混合，再外加所述原料2. (Γ5. Owt%的結合劑和15. (Γ25. Owt%的水，造粒成型；然后在 8(Tl40°C條件下干燥24?48h，在80(Tl20(TC條件下保溫2?12h，即得基于低壓電瓷廢料的 污水處理生物濾料。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料的制備方法，其特征 在于所述低壓電瓷廢料的粒徑小于〇. 〇74_ ;低壓電瓷廢料的主要化學成分是:A1203含量 彡 24. Owt%，Si02 含量彡 70. Owt%，K20 含量彡 3. Owt%，F(xiàn)e203 含量彡 2. 4wt%。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料的制備方法，其特 征在于所述葉臘石的粒徑小于0. 088mm ;葉臘石的主要化學成分是：A1203含量彡19. 7wt%， Si02 含量彡 65. Owt%，K20 含量彡（λ 6wt%，Ti02 含量彡（λ 2wt%，灼減率彡 6. Owt%。
4. 根據(jù)權利要求1所述的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料的制備方法，其特 征在于所述粉煤灰的粒徑小于0. 088mm ;粉煤灰的主要化學成分是：A1203含量彡16. Owt%， Si02 含量彡 30. Owt%，K20 含量彡 L Owt%，F(xiàn)e203 含量彡 L 6wt%，灼減率彡 50. Owt%。
5. 根據(jù)權利要求1所述的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料的制備方法，其特 征在于所述鐵英巖的粒徑小于0. 074mm ;鐵英巖的主要化學成分是：Si02含量彡73. Owt%， Fe203含量彡20. Owt%，灼減率彡5. Owt%。
6. 根據(jù)權利要求1所述的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料的制備方法，其特征 在于所述粘土的粒徑小于〇. 〇88mm ;粘土的主要化學成分是：A1203含量彡31. 3wt%，Si02含 量彡 47. 5wt%，K20 含量彡 0· 5wt%，F(xiàn)e203 含量彡 1. 8wt% ;灼減率彡 17. Owt%。
7. 根據(jù)權利要求1所述的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料的制備方法，其特征 在于所述造孔劑為聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、酚醛樹脂球和球狀浙青中的一 種。
8. 根據(jù)權利要求1所述的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料的制備方法，其特征 在于所述結合劑為硅酸乙酯、阿拉伯樹膠、海藻酸鈉和紙漿廢液中的一種。
9. 一種基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料，所述的基于低壓電瓷廢料的污水處理 生物濾料是根據(jù)權利要求1~8項中任一項所述的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料 的制備方法所制備的基于低壓電瓷廢料的污水處理生物濾料。
【文檔編號】C04B33/13GK104058781SQ201410319489
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權日:2014年7月7日
【發(fā)明者】李淑靜, 徐娜娜, 李遠兵, 袁林, 張金龍, 汪雷 申請人:武漢科技大學