專利名稱：：一種水處理用濾料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域，涉及一種水處理用濾料，主要應(yīng)用于工業(yè)廢水處理和城市污水凈化方面，在生物膜法水處理過程中，作為曝氣生物濾池中的濾料。
背景技術(shù)：
：我國水污染嚴重，水質(zhì)變壞，直接影響經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和人們的身體健康，尤其是有機污染物，加速了水體中藻類物質(zhì)的生長繁殖，使水體快速惡化。生物水處理技術(shù)適用于工業(yè)廢水處理和城市污水凈化，尤其適用于處理有機廢水。曝氣生物濾池(BAF)處理污水是80年代末和90年代初興起的污水處理工藝，已在歐美和日本廣為流行。近年來，我國也對BAF工藝展開了研究。作為生物膜的載體，濾料是曝氣生物濾池的核心組成部分，影響該工藝的運行控制和處理效果。因此，濾料對于曝氣生物濾池工藝的推廣應(yīng)用具有重要意義。陶粒濾料具有質(zhì)輕多孔、表面粗糙、比表面積大、生物掛膜容易、強度高、耐沖洗、濾速高、壓頭損失小、不堵塞等優(yōu)點，具有廣泛的應(yīng)用前景。陶粒濾料因其低廉的價格和優(yōu)異的性能，受到越來越密切的關(guān)注，尤其是利用微生物對水中的有機污染物進行吸附和氧化分解處理的曝氣生物濾池中發(fā)揮著重要作用。粉煤灰是工業(yè)廢渣，如果能夠主要利用粉煤灰生產(chǎn)生物濾料，既可以環(huán)保，又可以節(jié)約資源。燒制陶粒必須具備兩個基本條件高溫下能夠產(chǎn)生適當?shù)酿ざ群捅砻鎻埩?，使料球軟化；發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生適量的氣體。傳統(tǒng)的燒結(jié)工藝是在1000-120(TC的高溫下，物料接近熔融狀態(tài)，料球軟化；碳粉或有機添加劑燃燒，無機鹽如碳酸鈣等高溫分解，產(chǎn)生的氣體發(fā)生膨脹，并部分溢出，形成膨脹多孔的料球。傳統(tǒng)工藝溫度要求高，加熱時間長，消耗較多的能源；添加劑增加成本，且排出的的氣體污染大氣。高溫燒結(jié)前要求料球干燥，在200-50(TC范圍內(nèi)排出去結(jié)合水和易揮發(fā)成分，水分被當做"不利成分"。高溫燒結(jié)時，要求盡量保證料球軟化和發(fā)氣同時進行，增加了操作難度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種成本低、節(jié)約能源、制造方便的水處理用濾料。本發(fā)明另一個目的是提供該水處理用濾料的制備方法。本發(fā)明還有一個目的是提供該水處理用濾料的用途。本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)的—種水處理用濾料，該濾料主要采用下列重量份的原料粉煤灰60-80份，膨脹珍珠巖0-20份，粘結(jié)劑5-15份，造孔劑550份。所述的濾料，其中粘結(jié)劑為硅酸鈉，造孔劑為水。所述濾料的制備方法，該方法包括以下步驟(1)原料混合、造粒按重量份取粉煤灰60-80份，膨脹珍珠巖0-20份，粘結(jié)劑5-15份，造孔劑550份，先將粘結(jié)劑與適量造孔劑混合，再與其余成分混合，造粒；(2)膨脹成型濕顆粒直接放到高溫環(huán)境中驟熱膨脹，膨脹溫度300-900°C，時間2-10分鐘；(3)高溫固化膨脹成型后的顆粒經(jīng)900-100(TC焙燒2-10分鐘；(4)機械攪拌高溫固化后的顆粒進行機械攪拌，使顆粒表面薄壁小氣泡破碎，增加開孔，即得。所述的濾料在生物水處理中的應(yīng)用，特別是作為曝氣生物濾池中濾料的應(yīng)用。以下是本發(fā)明技術(shù)方案的詳細說明粉煤灰是工業(yè)廢渣，廢物利用，成本低，盡量增加其在配料中的重量百分含量。在通常情況下，其細度《0.074mm。膨脹珍珠巖，細度范圍0.0750.180mm，粉體較粗，摻入粉煤灰中，有利于增加顆粒(也稱料球)的可塑性(造粒時，料球要軟，易于膨脹變形，又要防止料球過軟，不易成球型)。膨脹珍珠巖在90(TC左右開始膨脹，能夠一定程度上減少料球內(nèi)部的致密結(jié)構(gòu)，降低其密度，且對材料的強度影響不大(大體的形狀和結(jié)構(gòu)特征在400-70(TC左右時已經(jīng)確定，90(TC后的珍珠巖膨脹能夠是避免結(jié)構(gòu)中的孔壁太致密，控制好珍珠巖的含量和細度，不會引起料球脹裂；90(TC以上，料球也會再次軟化，能承受一定的結(jié)構(gòu)改變，900-100(TC焙燒可以讓孔壁更加致密堅固，同時可能會引起孔壁的收縮，鑲嵌在孔壁上的珍珠巖膨脹抵消孔壁的收縮帶來的結(jié)構(gòu)收縮)。硅酸鈉做粘結(jié)劑，能夠保證在聚熱膨脹時，料球易于軟化變形，且不易發(fā)生炸裂。粉煤灰和膨脹珍珠巖充分混合，加入配制好的硅酸鈉水溶液，充分攪拌。球形造粒，把溫料球直接滾落到高溫爐中。保持爐膛溫度適中，溫度太高太低都不太利于料球膨脹成型，一般情況下溫度控制在300-90(TC，優(yōu)選在400-70(rC范圍內(nèi)。料球膨脹成型時間較短，膨脹成型的料球，在爐內(nèi)停留2-10分鐘，即可完成料球的初步固化。濕料球具有可塑性和抗表面張力的能力，在相對較低溫度下，驟熱產(chǎn)生的水汽膨脹造孔，節(jié)能減排，增加可操作性。本發(fā)明關(guān)鍵體現(xiàn)在驟熱水蒸汽膨脹造孔成型過程中。料球投入高溫爐焙燒，爐溫900-100(TC為宜，焙燒時間2-10分鐘。過高的焙燒溫度和過長的焙燒時間，會使料球表面結(jié)釉。高溫焙燒后，自然冷卻。冷卻后的料球表面有薄壁氣泡，放入攪拌機稍作攪拌，破碎料球表面的小氣泡，增加表面開孔和粗糙度，增加比表面積。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明提供的水處理用濾料以工業(yè)廢渣粉煤灰為主要原料，由特殊的工藝燒制而成。本發(fā)明采用濕料球進行高溫驟熱加熱，料球中的水迅速變成水蒸汽，使料球膨脹造孔，形成多孔結(jié)構(gòu)。本發(fā)明對粉煤灰進行廢物利用，并且采用水蒸汽膨脹造孔，不需要對料球進行預(yù)先干燥，無需使用添加劑，并克服了傳統(tǒng)燒結(jié)方法溫度要求高、加熱時間長、消耗較多的能源等缺點。顆粒性能測試指標，以及水處理過程中，在降低COD和去除NH3_N方面，取得了很理想的效果，C0D和NHfN的去除率均在90X以上。本發(fā)明采用的原料成本低，制備方法簡單，節(jié)能環(huán)保，水處理效果較好，具有很好的工業(yè)化應(yīng)用前景，特別適合作為曝氣生物濾池中濾料。具體實施例方式以下通過實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。4以下實施例中每重量份為100g。實施例1原料(按重量份計)粉煤灰80份，膨脹珍珠巖20份，硅酸鈉9份，水21份。配制硅酸鈉水溶液，濃度30wt%。粉煤灰和膨脹珍珠巖充分混合，加入硅酸鈉溶液，充分攪拌。球形造粒，粒徑68mm，濕料球投放到500°C高溫爐內(nèi)，恒溫10分鐘，濕料球經(jīng)高溫驟熱加熱，產(chǎn)生水蒸汽使料球膨脹造孔，成型。料球投放到95(TC的高溫爐內(nèi)，焙燒5分鐘。出爐后自然冷卻至室溫。將冷卻后的料球放入攪拌器中攪拌片刻，使料球表面小氣泡破碎，形成開孔。堆積密度、表觀密度、磨損率和表面積按照標準CJ/T299-2008提供的方法測定。顆粒強度是由ZQJ-II智能顆粒強度試驗機測定。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>濾料堆積在填料柱中，填料層約高度為lm，悶曝，用活性污泥進行生物掛膜，掛膜時間約3-7天，掛膜效率高。原水COD=705.4mg/L，NH3_N=35.8mg/L。環(huán)境溫度26°C，廢水自下而上流經(jīng)填料柱，水力停留時間lh，曝氣，氣水比二10:1。出水COD=21.6mg/L，NH3-N=0.9mg/L，去除率分別為96.9.0%和97.5%。實施例2原料(按重量份計)粉煤灰80份，膨脹珍珠巖10份，硅酸鈉10份，水30份。配制硅酸鈉水溶液，濃度25wt%。粉煤灰和膨脹珍珠巖充分混合，加入硅酸鈉溶液，充分攪拌。球形造粒，粒徑68mm，濕料球投放到550°C高溫爐內(nèi)，恒溫10分鐘，濕料球經(jīng)高溫驟熱加熱，產(chǎn)生水蒸汽使料球膨脹造孔，成型。出爐冷卻，料球投放到975°C的高溫爐內(nèi)，焙燒3分鐘。出爐后自然冷卻至室溫。將冷卻后的料球，放入攪拌器中攪拌片刻，使料球表面小氣泡破碎，形成開孔。堆積密度、表觀密度、磨損率和表面積按照標準CJ/T299-2008提供的方法測定。顆粒強度是由ZQJ-II智能顆粒強度試驗機測定。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>濾料堆積在填料柱中，填料層約高度為lm，悶曝，用活性污泥進行生物掛膜，掛膜時間約3-7天，掛膜效率高。原水COD=605.3mg/L，NH3_N=30.5mg/L。環(huán)境溫度28°C，廢水自下而上流經(jīng)填料柱，水力停留時間lh，曝氣，氣水比二10:1。出水COD=18.5mg/L，NH3-N=0.8mg/L，去除率分別為97.0%和97.4%。權(quán)利要求一種水處理用濾料，其特征在于該濾料主要采用下列重量份的原料粉煤灰60-80份，膨脹珍珠巖0-20份，粘結(jié)劑5-15份，造孔劑5～50份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾料，其特征在于粘結(jié)劑為硅酸鈉，造孔劑為水。3.如權(quán)利要求1所述濾料的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)原料混合、造粒按重量份取粉煤灰60-80份，膨脹珍珠巖0-20份，粘結(jié)劑5-15份，造孔劑550份，先將粘結(jié)劑與適量造孔劑混合，再與其余成分混合，造粒；(2)膨脹成型濕顆粒直接放到高溫環(huán)境中驟熱膨脹，膨脹溫度300-90(TC，時間2-10分鐘；(3)高溫固化膨脹成型后的顆粒經(jīng)900-100(TC焙燒2-10分鐘；(4)機械攪拌高溫固化后的顆粒進行機械攪拌，使顆粒表面薄壁小氣泡破碎，增加開孔，即得。4.權(quán)利要求1所述的濾料在生物水處理中的應(yīng)用。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于該應(yīng)用是將權(quán)利要求1所述的濾料作為曝氣生物濾池中濾料。全文摘要本發(fā)明屬于環(huán)保領(lǐng)域，公開了一種水處理用濾料及其制備方法和應(yīng)用。該濾料主要采用下列重量份的原料粉煤灰60-80份，膨脹珍珠巖0-20份，粘結(jié)劑5-15份，造孔劑5～50份。該濾料的制備方法采用原料混合、造粒，濕料球高溫驟熱加熱產(chǎn)生水蒸汽使料球膨脹造孔、成型，高溫燒結(jié)固化，機械攪拌使表面增加開孔。該濾料可用于生物水處理，特別是作為曝氣生物濾池的濾料。文檔編號B01D39/06GK101774684SQ20101013088公開日2010年7月14日申請日期2010年3月23日優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日發(fā)明者劉定華,劉曉勤,孫林兵,王燦運,馬正飛申請人:南京工業(yè)大學(xué)