本发明涉及一种以粘土为主要原料的轻质陶粒生物滤料，用于对污水进行深度净化，属于水处理技术和环保材料深度加工领域。
背景技术：
上世纪末，陶粒滤料基本选用天然矿物材料，主要原因是相对于有机塑料材质，其具有来源广、价格低、机械强度高和化学稳定性好等优点，因而应用较早且被广泛使用在水处理领域。然而长期的实践经验表明，天然矿物滤料存在形状大小不一，比表面积小，孔隙率小，截污能力差等多方面的缺点，因此天然材料向人工材料的转变是一个必然发展趋势。经过专家以及研究工作者们的不断研究，人工陶粒滤料能够克服上述缺点，并且传承了天然矿物的诸多优点，在水处理行业快速盛行起来。
随着水处理工艺的不断优化和升级，高效节能的陶粒滤料需求也日益加剧。目前生物滤池中基本采用的是重质陶粒滤料，而且市场上的陶粒滤料真实密度普遍都大于2.0g/cm3，使得生物滤池反冲洗能耗较大，长期运行下滤池反冲洗不彻底，导致水头损失逐渐增大，甚至会出现滤料层板结，严重影响了水处理的运行和维护。另一方面，具有抗板结、高效率和低能耗等优点的轻质陶粒生物滤料迎合当前的发展方向。以前的研究中，轻质陶粒生物滤料普遍存在以下缺点：煅烧温度高、比表面积小、亲水性差等。因此，开发出煅烧温度低、比表面积大、亲水性好等的轻质陶粒生物滤料，有助于拓宽陶粒滤料的应用范围。
技术实现要素：
为了克服现有悬浮滤料的不足，本发明提供了一种轻质陶粒生物滤料及其制备方法。本发明开发的陶粒滤料具有真实密度低(0.8～0.9g/cm3)，比表面积大(>50m2/g)、强度好(>40N)、表面粗糙、孔道结构发达，亲水性强等特点。
本发明的轻质陶粒生物滤料是以粘土矿物、轻质材料、造孔剂和粘结剂为原料，经高温焙烧而成。其中，所述轻质材料选用超低密度的无机材料，真实密度约0.23g/cm3，类球状。
本发明的思路是将轻质材料填充到粘土陶粒中，从而开发出密度可控的轻质陶粒滤料，具体步骤如下：
(1)原料的制备：内核配料，将粘土40～60重量份、轻质材料30～50重量份和造孔剂0～10重量份混合；外壳配料，将粘土50～60重量份、造孔剂10～20重量份混合；胶水配制：粘结剂0.1～1重量份与水30～50重量份混合。
(2)造粒：将内核配料送入造粒机中造粒，得到粒径2.5～7.5mm的内核颗粒；再将外壳配料送入造粒机中造粒，得到粒径3～7mm的球形颗粒，其中边喷洒胶水边送入外壳配料，胶水约占球形颗粒的20～30％(wt)。
(3)烘干：将上述球形颗粒在200～300℃范围内烘干0.5～1h，去除水分。
(4)焙烧：将上述烘干后的球形颗粒置于500～800℃范围内焙烧0.5～2h，得到轻质陶粒生物滤料。
步骤(1)中所述的粘土可以是凹凸棒石粘土、高岭土和硅藻土的一种或几种。
步骤(1)中所述的造孔剂可以是碳粉、糠粉和木屑中的一种或几种。
步骤(1)中所述的粘结剂可以是无机或有机粘结剂。
本发明的有益效果是：
1、本发明充分利用原料中各组分的特点，合理地进行组合，取长补短，各司其职，最终将各自优点最大化的集中在轻质陶粒生物滤料上。
2、本发明的轻质陶粒生物滤料具有丰富的比表面积和发达的孔道结构，表面不结釉，是理想的吸附材料。特别在废水的深度处理中，优势显著，它能够将水中的污染物吸附并浓缩在颗粒表面，大大提高了微生物的降解效率。
3、本发明的轻质陶粒生物滤料的生产工艺简单易行，产品合格率高，无需筛选。与现有技术相比，本发明技术明显节约了能耗，降低了生产成本，有利于工业化生产。
4、本发明开发的轻质陶粒生物滤料克服了重质滤料的缺点，具有抗板结效果好，水头损失小等优点，有利于反冲洗过程的进行，省时节能。
5、本发明开发的轻质陶粒生物滤料综合了泡沫珠和矿物材料的优点，具有颗粒强度大，使用寿命长，悬浮性好等优点。
6、本发明不局限于以上几种原料，可以重新组合其他组分，制备出具有特殊功能的轻质陶粒生物滤料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
1、原料的制备：内核配料，将凹凸棒石粘土40kg、轻质材料30kg混合；外壳配料，将凹凸棒石粘土50kg、造孔剂10kg混合；胶水配制：粘结剂0.1kg与水40kg混合。
2、造粒：将内核配料送入造粒机中造粒，得到粒径约为2.5mm的内核颗粒；再将外壳配料送入造粒机中得到粒径3mm的球形颗粒，其中边喷洒胶水边送入外壳配料，胶水约占球形颗粒的20％wt。
3、烘干：将上述球形颗粒在200℃范围内烘干0.5h，去除水分。
4、焙烧：将上述烘干后的球形颗粒置于500℃范围内焙烧2h，得到轻质陶粒生物滤料。
实施例2
1、原料的制备：内核配料，将高岭土45kg、轻质材料35kg和造孔剂2.5kg混合；外壳配料，将高岭土52.5kg、造孔剂12.5kg混合；胶水配制：粘结剂0.3kg与水37kg混合。
2、造粒：将内核配料送入造粒机中造粒，得到粒径约为3.5mm的内核颗粒；再将外壳配料送入造粒机中得到粒径4mm的球形颗粒，其中边喷洒胶水边送入外壳配料，胶水约占球形颗粒的22.5％wt。
3、烘干：将上述球形颗粒在300℃范围内烘干1h，去除水分。
4、焙烧：将上述烘干后的球形颗粒置于800℃范围内焙烧0.5h，得到轻质陶粒生物滤料。
实施例3
1、原料的制备：内核配料，将硅藻土50kg、轻质材料40kg和造孔剂5kg混合；外壳配料，将硅藻土55kg、造孔剂15kg混合；胶水配制：粘结剂0.5kg与水41kg混合。
2、造粒：将内核原料送入造粒机中造粒，得到粒径4.5mm的内核颗粒；再将外壳配料送入造粒机中得到粒径5mm的球形颗粒，其中边喷洒胶水边送入外壳配料，胶水约占球形颗粒的25％wt。
3、烘干：将上述球形颗粒在220℃范围内烘干0.5h，去除水分。
4、焙烧：将上述烘干后的球形颗粒置于600℃范围内焙烧1.5h，得到轻质陶粒生物滤料。
实施例4
1、原料的制备：内核配料，将凹凸棒石粘土55kg、轻质材料45kg和造孔剂7.5kg混合；外壳配料，将高岭土57.5kg、造孔剂17.5kg混合；胶水配制：粘结剂0.7kg与水50kg混合。
2、造粒：将内核配料送入造粒机中造粒，得到粒径5.5mm的内核颗粒；再将外壳配料送入造粒机中得到粒径6mm的球形颗粒，其中边喷洒胶水边送入外壳配料，胶水约占球形颗粒的27.5％wt。
3、烘干：将上述球形颗粒在250℃范围内烘干1h，去除水分。
4、焙烧：将上述烘干后的球形颗粒置于650℃范围内焙烧1h，得到轻质陶粒生物滤料。
实施例5
1、原料的制备：内核配料，将高岭土60kg、轻质材料50kg和造孔剂10kg混合；外壳配料，将凹凸棒石粘土60kg、造孔剂20kg混合；胶水配制：粘结剂1kg与水60kg混合。
2、造粒：将内核原料送入造粒机中造粒，得到粒径6.5mm的内核颗粒，再将外壳配料送入造粒机中得到粒径7mm的球形颗粒，其中边喷洒胶水边送入外壳配料，胶水约占球形颗粒的30％wt。
3、烘干：将上述球形颗粒在280℃范围内烘干1h，去除水分。
4、焙烧：将上述烘干后的球形颗粒置于750℃范围内焙烧0.5h，得到轻质陶粒生物滤料。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。