本發(fā)明涉及一種多孔陶粒的制備，特別是涉及一種作為污水處理材料的自來(lái)水廠污泥基多孔陶粒，摻雜廢橡膠粉料以提高燒結(jié)時(shí)陶粒的孔隙率，提升其吸附性能的自來(lái)水廠污泥基多孔陶粒制備方法。
背景技術(shù)：
陶粒是指粘土或污泥球狀顆粒經(jīng)高溫煅燒制成的具有較高表面孔隙率的物質(zhì)。它具有一定的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，具有較好的吸附性能，可作為污水處理的吸附劑吸附污水中的重金屬、有機(jī)物、磷酸鹽等，也可作為填料，表面附長(zhǎng)微生物。
伴隨城鎮(zhèn)化進(jìn)程，城鎮(zhèn)自來(lái)水廠建設(shè)數(shù)量與規(guī)?？焖僭黾?，污泥作為自來(lái)水生產(chǎn)副產(chǎn)物的總量也迅速攀升，處置不當(dāng)就會(huì)造成環(huán)境的二次污染。自來(lái)水廠污泥處理與處置也成為當(dāng)今環(huán)境發(fā)展過(guò)程中亟需解決的問(wèn)題。
自來(lái)水廠污泥源于制水過(guò)程的絮凝反應(yīng)階段，主要成分是混凝劑水解殘?jiān)捅换炷齽┬跄恼惩令悜腋∥?，因而?dāng)中含有一定量的鐵鹽和鋁鹽，使其對(duì)污水中的磷酸鹽有很好的去除效果，可作為制備吸附磷酸鹽的原材料。
由于污泥所含有機(jī)質(zhì)很低，在燒結(jié)制得得陶粒孔隙率不高，很大影響了性能和應(yīng)用范圍與價(jià)值。
廢橡膠粉料是指廢棄輪胎、橡膠鞋底為原材料，經(jīng)研磨再加工形成的細(xì)顆粒或粉末。摻入廢橡膠粉料到污泥中，可提高污泥的有機(jī)質(zhì)含量，在污泥燒結(jié)時(shí)可增加陶粒的孔隙率，使其比表面積更大、吸附性能更佳。
本發(fā)明采取向自來(lái)水廠污泥中摻雜廢橡膠粉料制備多孔陶粒，提高污泥基陶粒的比表面積和吸附性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥和橡膠廢料的資源化利用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種摻雜廢橡膠粉料的自來(lái)水廠污泥基多孔陶粒的制備方法與應(yīng)用，以一種簡(jiǎn)單可操作的方式，改善污泥基陶粒的性能，提升其在污水處理應(yīng)用中的功效。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)的：
1、原料準(zhǔn)備
自來(lái)水廠污泥在自然條件下風(fēng)干，除去大顆粒石質(zhì)雜物后破碎至4‐10mm，再經(jīng)研磨、過(guò)100目篩得到粉末狀污泥。橡膠廢料經(jīng)專用設(shè)備破碎、研磨、過(guò)篩，成為100目的粉末狀橡膠材料。
2、摻雜配比(質(zhì)量比)
粉末狀污泥：粉末狀橡膠＝15～25:1
3、制備步驟
⑴將摻好比例的粉末狀污泥和粉末狀橡膠用水調(diào)勻，團(tuán)制成粒徑4-12mm的微球，自然風(fēng)干。
⑵將步驟⑴得到的微球置入馬弗爐中煅燒，煅燒溫度400-600℃，停留2-3h后，停止加熱并降溫至80℃出料得到煅燒料，放在干燥器內(nèi)冷卻.
⑶待煅燒料冷卻至室溫后，用0.1-0.3M的鹽酸浸洗陶粒5min，濾去鹽酸。用蒸餾水浸洗10min，瀝去水分，重復(fù)3次的蒸餾水浸洗和瀝水步驟。最后將陶粒放入烘箱于105-110℃烘干至恒重，最終獲得摻雜廢橡膠粉料的污泥基多孔陶粒。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，解決了傳統(tǒng)污泥基多孔陶?？紫堵什蛔愕膯?wèn)題，大幅度提升了污泥基陶粒的性能與污水處理功效，促進(jìn)自來(lái)水廠污泥和廢橡膠廢料變廢為寶的資源化利用。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
⑴將取回來(lái)的自來(lái)水廠污泥(含水率65‐80％)在自然條件下風(fēng)干，除去大顆粒石質(zhì)雜物后破碎至4‐10mm，再經(jīng)研磨、過(guò)100目篩得到粉末狀污泥。PU鞋材廢料經(jīng)專用設(shè)備破碎、研磨、過(guò)篩，成為100目的廢橡膠粉料。
⑵將10kg過(guò)100目篩網(wǎng)的污泥和1kg廢橡膠粉料按10:1的比例用水調(diào)勻，團(tuán)制成粒徑4‐12mm的，自然風(fēng)干。
⑶將⑵得到的微球置入馬弗爐中煅燒，煅燒溫度400℃，煅燒時(shí)間3h后，停止加熱并降溫至80℃得到煅燒料，放在干燥器內(nèi)冷卻。
⑷待煅燒料冷卻至室溫后，用0.1M的鹽酸浸洗陶粒5min，濾去鹽酸。用蒸餾水浸洗10min，瀝去水分，重復(fù)3次的蒸餾水浸洗和瀝水步驟。最后將陶粒放入烘箱于105℃烘干至恒重，得到本實(shí)施例的摻雜廢橡膠粉料的污泥基多孔陶粒。
比表面積測(cè)定：與單純采用自來(lái)水廠污泥所制的污泥基多孔陶粒比表面積4.03×104cm2·g‐1相比較，本實(shí)施例所制備的自來(lái)水廠污泥基多孔陶粒比表面積為10.28×104cm2·g‐1，提升了1.55倍。
污水處理的應(yīng)用：在對(duì)總磷濃度186mg/L的機(jī)電拋光工序含磷廢水的處理試驗(yàn)中，本實(shí)施例的摻雜廢橡膠粉料自來(lái)水廠污泥基多孔陶粒對(duì)磷的最大吸附量為11.563g·kg‐1、總磷去除率為98.4％，而采用自來(lái)水廠污泥所制的污泥基多孔陶粒對(duì)磷的最大吸附量為9.715g·kg‐1、總磷去除率為92.8％。
本實(shí)施例污泥采自福州東區(qū)水廠。
實(shí)施例2
⑴將取回來(lái)的自來(lái)水廠污泥(含水率65‐80％)在自然條件下風(fēng)干，除去大顆粒石質(zhì)雜物后破碎至4‐8mm，再經(jīng)研磨、過(guò)100目篩得到粉末狀污泥。PU鞋材廢料經(jīng)專用設(shè)備破碎、研磨、過(guò)篩，成為100目的廢橡膠粉料。
⑵將15kg過(guò)100目篩網(wǎng)的粉末狀污泥和1kg廢橡膠粉料按15:1的比例用水調(diào)勻，團(tuán)制成粒徑4‐10mm的微球，自然風(fēng)干。
⑶將⑵置入馬弗爐中煅燒，煅燒溫度500℃，煅燒時(shí)間2.5h后，停止加熱并降溫至80℃出料得到煅燒料，放在干燥器內(nèi)冷卻。
⑷待微球冷卻至室溫后，用0.1M的鹽酸浸洗陶粒5min，濾去鹽酸。用蒸餾水浸洗10min，瀝去水分，重復(fù)3次的蒸餾水浸洗和瀝水步驟。最后將陶粒放入烘箱于105℃烘干至恒重，得到本實(shí)施例的摻雜廢橡膠粉料的污泥基多孔陶粒。
比表面積測(cè)定：與單純采用自來(lái)水廠污泥所制的污泥基多孔陶粒比表面積4.17×104cm2·g‐1相比較，本實(shí)施例所制備的自來(lái)水廠污泥基多孔陶粒比表面積為12.23×104cm2·g‐1，提升了1.93倍。
污水處理的應(yīng)用：在對(duì)總磷濃度186mg/L的機(jī)電拋光工序含磷廢水的處理試驗(yàn)中，本實(shí)施例的摻雜廢橡膠粉料自來(lái)水廠污泥基多孔陶粒對(duì)磷的最大吸附量為13.002g·kg‐1、總磷去除率為98.8％，而采用自來(lái)水廠污泥所制的污泥基多孔陶粒對(duì)磷的最大吸附量為10.663g·kg‐1、總磷去除率為94.7％。
本實(shí)施例污泥采自福州南區(qū)水廠。
實(shí)施例3
⑴將取回來(lái)的自來(lái)水廠污泥(含水率65‐80％)在自然條件下風(fēng)干，除去大顆粒石質(zhì)雜物后破碎至4‐8mm，再經(jīng)研磨、過(guò)100目篩得到粉末狀污泥。PU鞋材廢料經(jīng)專用設(shè)備破碎、研磨、過(guò)篩，成為100目的廢橡膠粉料。
⑵將20kg過(guò)100目篩網(wǎng)的粉末狀污泥和1kg廢橡膠粉料按20:1的比例用水調(diào)勻，團(tuán)制成粒徑0.5‐0.8cm的微球，自然風(fēng)干。
⑶將⑵微球置入馬弗爐中煅燒，煅燒溫度600℃，煅燒時(shí)間2h后，停止加熱并降溫至80℃出料得到煅燒料，放在干燥器內(nèi)冷卻。
⑷待產(chǎn)品降冷卻至室溫后，用0.2M的鹽酸浸洗陶粒5min，濾去鹽酸。用蒸餾水浸洗10min，瀝去水分，重復(fù)3次的蒸餾水浸洗和瀝水步驟。最后將陶粒放入烘箱于110℃烘干至恒重，得到本實(shí)施例的摻雜廢橡膠粉料的污泥基多孔陶粒。
比表面積測(cè)定：與單純采用自來(lái)水廠污泥所制的污泥基多孔陶粒比表面積4.23×104cm2·g‐1相比較，本實(shí)施例所制備的自來(lái)水廠污泥基多孔陶粒比表面積為8.86×104cm2·g‐1，提升了1.09倍。
污水處理的應(yīng)用：在對(duì)總磷濃度186mg/L的機(jī)電拋光工序含磷廢水的處理試驗(yàn)中，本實(shí)施例的摻雜廢橡膠粉料自來(lái)水廠污泥基多孔陶粒對(duì)磷的最大吸附量為10.725g·kg‐1、總磷去除率達(dá)95.2％，而采用自來(lái)水廠污泥所制的污泥基多孔陶粒對(duì)磷的最大吸附量為10.002g·kg‐1、總磷去除率為93.1％。
本實(shí)施例污泥采自福州南區(qū)水廠。