水处理用陶粒滤料的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种陶粒滤料的制备方法。 水处理用陶粒滤料的制备方法
【背景技术】
[0002] 随着社会的日益发展，城市规模的不断扩大，城市自来水厂和污水处理厂的处理 水量也不断增多，所产生的给水污泥和污水污泥也越来越多，目前，相当一部分污泥主要还 是采用一些传统的方法进行处理和处置，包括卫生填埋、填海、焚烧等。填埋需要占用大量 场地，显然不宜大规模推广;而排海会危害海洋生态系统，造成无国界的污染，美国及欧盟 国家早已立法禁止污泥排海;焚烧的投资、操作及前处理费用都较高，且易产生二噁英等大 气污染问题，故受到较大限制。而其他一些资源化技术如污泥制氢、低温热解制油、制吸附 剂等，由于受到技术及成本等方面的限制，短时间内也很难得到大规模的应用。因此，发展 一种经济有效的污泥处理与处置的方法就显得至关重要。
[0003] 人工陶粒滤料是一种轻集料，被广泛应用于污水处理中，陶粒滤料以好氧活性污 泥作为接种，进水两周即可达到曝气生物滤池的处理效果。但目前国内的生产厂家生产陶 粒的原料仍然以粘土为主，成本较高，且需要开挖良田。为保护我们周围环境，保证社会的 可持续发展，建立资源节约型社会。因此，寻找合适的添加剂以减少陶粒生产过程中粘土的 使用量就显得至关重要。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种以给水污泥和污水污泥为主要成分 的水处理用陶粒滤料的制备方法。
[0005] 水处理用陶粒滤料的制备方法，依次包括以下步骤： 步骤A，将污水污泥和给水污泥自然风干； 步骤B，；将粘土及风干后的给水污泥和污水污泥分别碾磨粉碎，粉碎后使用60目的筛 子过滤； 步骤C，检测粘土、给水污泥、污水污泥的51〇2^12〇3、？62〇3、〇&0、1^0、1(2〇、似2〇、有机质 的百分比含量： 步骤D，检测混合后粉末中的以下化学成分，若未达到以下比例，则添加缺少的物质，使 混合物满足以下比例： Si〇2:45% ~70%， Al2〇3:l〇% ~25%， Fe2O3、CaO、MgO、K2〇、Na2O任--种或两种以上之和为13%~26%; 步骤E，将上述混合物加水搅拌，水的添加量为上述混合物重量的36%-44%，搅拌直到呈 粘稠状，再放入成球机上成球； 步骤F，将料球放在阴凉通风处自然干燥24h; 步骤G，将料球放入马弗炉中，温度调至395°C_405°C，预热IOmin; 步骤H，升温烧制，待马弗炉炉内温度升至1200°C后，恒温保温20min; 步骤I，待陶粒滤料烧制完全后，取出陶粒滤料，自然冷却至室温。
[0006] 上述每一步骤都是本发明所必须。
[0007] 首先，只有当所用陶粒原料的化学成分处于某一范围内时，所得陶粒才具有良好 的烧胀性。这些化学成分按其作用可分为三类:第一是成陶成分，有Si〇2、Al 2〇3及Fe2O3,在 原料中占3/4;其次是起助熔作用的熔剂氧化物，有Fe 203、Ca0、Mg0、K20、Na20等;最后是 在焙烧过程中能够产生CCKCO 2等气体的物质。这些原料的化学成分需控制在以下范围（％) 51〇2:53%~70%，厶12〇3:10%~25%，卩62〇3工3〇、]\^0、1(2〇、恥2〇等熔剂之和13%~26%。先检测 粘土、给水污泥、污水污泥中上述化学成分的百分比含量，再估算出怎么的添加比例可以满 足上述范围要求。添加比例的计算方法为:可先确定一个比例，比如粘土 :污水污泥:给水污 泥=2:1:1.然后计算这个比例条件下的混合物中各化学成分含量是否处于上述范围内，如 果在范围内，可进行下一步;如果不在范围内，那就说明这个比例不合适，舍去，重新确定一 个比例，如此多试验几次就能得到最佳配比。
[0008] 其次，为了去除料球中的部分水分，防止焙烧过程中球体炸裂，必须先进行初步干 燥。预热是为了除去坯体中残余的水分，为生料球表层的软化做准备。同时降低烧胀前料球 中碳的含量，以达到最佳烧胀的效果。由于原料中所含的碳在400°c时烧失量比较大，于是 本发明确定预热温度为400°C。预热完成后，再将马弗炉温度调至所设计的焙烧温度，然后 开始升温程序。
[0009] 第三，焙烧温度对于陶粒的性能具有非常重要的影响，一方面，温度越高液相量就 越大，固体颗粒由于液相表面张力的作用相互接近，液相烧结反应就可以更好的发生；另 外，温度越高液相的粘度会下降，这样烧结反应所形成的液相就会更容易填充到气孔中使 得陶粒气孔率减少，会降低陶粒的吸水率。本发明通过对不同焙烧温度下陶粒滤料性能的 比较，确定最佳的焙烧温度为1200°C。
[0010] 最后，保温时间是为陶粒滤料的发气膨胀提供充足的时间。保温时间过短，料球发 气不充分;反之，则增大能耗，降低工艺的经济性。
[0011] 作为优选，粘土的添加量与给水污泥和污水污泥的添加量总和的比例小于等于3: 2。粘土比例高陶粒滤料强度好，但比表面积指标稍差，微生物附着面积随之下降，影响了产 品的性能，因此，粘土的添加量与给水污泥和污水污泥的添加量总和的比例最好小于等于 3:2〇
[0012] 作为优选，步骤E中含水率为40%。
[0013]作为优选，步骤G中预热温度为400°C。
[0014] 本发明利用给水污泥和污水污泥替代一部分粘土烧制陶粒滤料，且利用污泥生产 陶粒滤料对发展循环经济，实施可持续发展战略，保护环境具有重大的意义，具有广阔的市 场前景。
[0015] 本发明以给水污泥、污水污泥和粘土为原料，烧制成陶粒滤料，不仅降低了污泥处 理处置和纯粘土烧制陶粒的成本，具有一定的经济效益，而且减少了污泥的二次污染风险， 因此还有一定的环境效益。
[0016] 本发明最终将陶粒滤料作为废水生物处理中微生物挂膜的载体，使得污泥经过最 终处置后再次应用于污水处理。不仅使得污泥得到资源化利用，并且使得整个污水处理4 污泥处置4再次应用于污水处理形成一个闭合的循环路径，大大减少了将污泥用作其他用 途而带来的费用和风险，更体现了以废治废，变废为宝的方针。
【具体实施方式】
[0017] 任何来源的"给水污泥"和"污水污泥"均可实施本发明，任何化学组分的"给水污 泥"和"污水污泥"也均可实施本发明。
[0018] 对比例 本实施例使用杭州七格污水处理厂的"污水污泥"和杭州祥符自来水厂的"给水污泥"。 依次实施以下步骤： 步骤A，将污水污泥和给水污泥自然风干； 步骤B，；将粘土及风干后的给水污泥和污水污泥分别碾磨粉碎，粉碎后使用60目的筛 子过滤； 步骤C，检测给水污泥、污水污泥的以下化学成分的百分比含量：
步骤E，将上述混合物加水搅拌，水的添加量为上述混合物重量的40%，搅拌直到呈粘稠 状，再放入成球机上成球； 步骤F，将料球放在阴凉通风处自然干燥24h; 步骤G，将料球放入马弗炉中，温度调至400°C，预热IOmin; 步骤H，升温烧制，待马弗炉炉内温度升至1200°C后，恒温保温20min; 步骤I，待陶粒滤料烧制完全后，取出陶粒滤料，自然冷却至室温。
[0019] 随后对烧制的陶粒滤料进行性能测定，测定方法依照中华人民共和国国家标准 《水处理用人工陶粒滤料》CJT 299-2008的规定进行。检测结果如下表所示：
对比例中完全没加入粘土，表示滤料强度的指标"破碎率与磨损率之和"没有达标，因 此说明需要加入粘土维持滤料强度。
[0020] 实施例1 本实施例使用杭州七格污水处理厂的"污水污泥"和杭州祥符自来水厂的"给水污泥"。 依次实施以下步骤： 步骤A，将污水污泥和给水污泥自然风干； 步骤B，；将粘土及风干后的给水污泥和污水污泥分别碾磨粉碎，粉碎后使用60目的筛 子过滤； 步骤C，检测粘土、给水污泥、污水污泥的以下化学成分的百分比含量：
可满足混合后的化学成分的百分比： SiO2:45% ~70%， Al2O3:10% ~25%， Fe2O3、CaO、MgO、K20、Na2O任--种或两种以上之和为13%~26%; 步骤E，将上述混合物加水搅拌，水的添加量为上述混合物重量的40%，搅拌直到呈粘稠 状，再放入成球机上成球； 步骤F，将料球放在阴凉通风处自然干燥24h; 步骤G，将料球放入马弗炉中，温度调至400°C，预热IOmin; 步骤H，升温烧制，待马弗炉炉内温度升至1200°C后，恒温保温20min; 步骤I，待陶粒滤料烧制完全后，取出陶粒滤料，自然冷却至室温。
[0021]随后对烧制的陶粒滤料进行性能测定，测定方法依照中华人民共和国国家标准 《水处理用人工陶粒滤料》CJT 299-2008的规定进行。检测结果如下表所示：
实施例2 本实施例使用上海松江东北部污水处理厂的"污水污泥"和上海松江自来水厂的"给水 污泥"。依次实施以下步骤： 步骤A，将污水污泥和给水污泥自然风干； 步骤B，；将粘土及风干后的给水污泥和污水污泥分别碾磨粉碎，粉碎后使用60目的筛 子过滤； 步骤C，检测粘土、给水污泥、污水污泥的以下化学成分的百分比含量：
可满足混合后的化学成分的百分比： SiO2:45% ~70%， Al2O3:10% ~25%， Fe2O3、CaO、MgO、K20、Na2O任--种或两种以上之和为13%~26%