申请日2013.10.12
公开(公告)日2014.02.05
IPC分类号C04B38/06; B01D39/20; C04B33/132
摘要
本发明公开一种石油化工有机废水生物处理剩余污泥(简记：石化剩余污泥)资源化利用方法。以石化剩余污泥、河道底泥、粉煤灰、民用建筑废玻璃、粘土按一定比例混合作为原料制备球形、轻质水处理滤料的方法。滤料各组分质量配比为：石化剩余污泥10-20%、粉煤灰20-30%、河道底泥30-50%、废玻璃粉10%、粘土0-25%，另加原料总重量25-30%的水，依次经造粒、干燥与高温烧结而成，所得的滤料产品理化性能指标均达到了《CJ-T299-2008水处理用人工陶粒滤料》标准规定之要求。本发明所用原料皆为大宗量固体废弃物，具有原料来源广泛，制备工艺流程简单，产品附加值高等优点。此外，石化剩余污泥、河道底泥有机物含量高、热值较大，可节省烧制过程中燃料消耗，节能减排意义重大。
权利要求书
1.一种石油化工有机废水生物处理剩余污泥(简记：石化剩余污泥)资源 化利用方法，它以石化剩余污泥、河道底泥、粉煤灰、民用建筑废玻璃等大宗量 固体废弃物按一定比例混合作为原料制备球形、轻质水处理滤料，其特征是：原 料各组分的质量配比为石化剩余污泥10-20%;粉煤灰20-30%;河道底泥30-50%， 废玻璃粉10%;粘土0-25%;另加原料总重量25-30%的水，依次经过造粒、干 燥与高温烧结形成本发明的水处理滤料。
2.根据权利要求1所述的以石化剩余污泥为原料的球形水处理滤料，其特征 是：所述干燥后的石化剩余污泥中CaO质量分数为30-40%。
3.一种权利要求1所述滤料的制造方法，其特征包含以下步骤：
(1)原料干化
将石化剩余污泥、河道底泥、粘土分别在105℃条件下烘干，随后置于行星 式球磨机中粉碎，过100目筛分后，收集备用。粉煤灰经105℃条件下烘干，过 100目筛后备用。将民用建筑废玻璃，经机械破碎至5mm以下后，置于行星式 球磨机中粉碎，过100目筛分后，收集备用。
(2)原料混合、造粒及干燥
将石化剩余污泥、河道底泥、粉煤灰、废玻璃粉等原料按照一定比例混合均 匀，加入原料重量25-30%的水进行造粒得到污泥生料颗粒，该生料颗粒粒径控 制在4-7mm;并将其置于烘箱中于105℃条件下烘干。
(3)滤料煅烧
将烘干后的污泥生料颗粒置于管式烧结炉中，以4℃/min的升温速率升温至 300-450℃，在此温度下恒温20min，使污泥中有机质充分燃烧，形成内外相通 的孔隙。再以2-4℃/min的升温速率将温度升至1130-1150℃，在此温度下恒温 20min，使生料颗粒开始软化并形成液相，同时产生少量的气体，进一步促进内 部孔隙的形成。
(4)最后，关闭管式烧结炉，自然冷却至室温，即得到污泥水处理滤料成 品。
4.根据权利要求3所述滤料的制造方法，其特征是：预热温度300-450℃， 预热时间20min，煅烧温度1130-1150℃，煅烧时间20min，升温速率2-4℃/min， 熟料在常温下自然冷却。
说明书
一种石油化工有机废水生物处理剩余污泥资源化利用方法
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种以石油化工有机废水生物处理过 程中产生的剩余污泥(简记：石化剩余污泥)及河道底泥、粉煤灰、民用建筑废玻璃等大宗 量固体废弃物为原料制备水处理滤料的制备方法。
背景技术
石油化工有机废水作为一种典型的有机化工类工业废水，在使用活性污泥法(或生物膜 法)净化处理时，剩余污泥中除含有生物残体外，还包括微生物降解过程中产生的中间产物、 吸附在活性污泥表面的胶状体和溶解性有机物、部分无机物及少量重金属元素(Cr、Ni、Zn、 Co、Pb等)。这些污泥含水率通常大于99.5%。为减少污泥体积，脱水过程中一般通过添加 调理剂(生石灰)，使得脱水后的污泥含水率小于40%。我国对这类石油化工污泥广泛采用焚 烧或填埋处置，但存在操作成本高、二次污染等问题，特别是焚烧过程中的二噁英污染。而 国外采用的溶剂萃取、固液分离等技术，由于投资、操作成本及技术等原因，在国内也很难 得到应用和推广。同时，这些含有生石灰的生物污泥，由于大量Ca的存在，使得其也不能像 市政污泥那样直接用作制砖、水泥及工业陶粒原料。因而，寻求一种资源化石化剩余污泥处 置方法意义重大。
滤料作为生物膜法微生物载体，其性能的好坏直接影响着水处理效果。传统陶粒滤料主 要使用粘土、页岩等不可再生资源为原料，限制了陶粒滤料的产量。近年来，分别以粉煤灰、 煤矸石、市政污泥、各类工业污泥(如电镀污泥、造纸污泥、电解污泥等)、河浜底泥等大宗 量固体废弃物为原料的陶粒滤料制备逐渐成为研究热点。本发明人(张文艺)利用河浜底泥 为原料(专利授权公告号：CN101711931B)成功烧制出比表面积大、孔隙率高、性价比高的 水处理专用滤料。南京工业大学分别利用化工企业经过机械压滤脱水后的污泥、化工污泥焚 烧灰渣(专利授权公告号：CN102285786B;CN102285787B)烧制出污泥陶粒，陶粒的重金 属浸出浓度远低于《GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》中规定的浸出液最高 允许浓度。
发明内容
本发明的目的是提供一种石化剩余污泥资源化利用方法，即以石化剩余污泥、河道底泥、 粉煤灰、民用建筑废玻璃、粘土按一定比例混合作为原料制备球形、轻质水处理滤料的方法。 由此方法制造的滤料专门用于污水处理。
本发明采用的污泥取自中石化集团某石化污水处理厂，为石油化工有机废水生物处理过 程中产生的污泥(含水率99.5%以上)通过添加调理剂(生石灰)脱水后的污泥饼(含水率 小于40%)。该污泥有机物含量高、热值大，CaO含量较高(干燥后的污泥CaO质量分数为 30-40%)，含有一定量的Si、Al、Fe矿物成分和少量的Mg、K、Na等无机成分。
本发明的水处理滤料的原料各组分的质量配比为：石化剩余污泥10-20%;粉煤灰20-30%; 河道底泥30-50%，废玻璃粉10%;粘土0-25%;另加原料总重量25-30%的水，依次经过造 粒、干燥与高温烧结形成本发明的水处理滤料。
本发明滤料制造方法包含以下步骤：
(1)原料干化
将石化剩余污泥、河道底泥、粘土分别在105℃条件下烘干，随后置于行星式球磨机中 粉碎，过100目筛分后，收集备用。粉煤灰经105℃条件下烘干，过100目筛后备用。将民 用建筑废玻璃，经机械破碎至5mm以下后，置于行星式球磨机中粉碎，过100目筛分后，收 集备用。
(2)原料混合、造粒及干燥
将石化剩余污泥、河道底泥、粉煤灰、废玻璃粉等原料按照一定比例混合均匀，加入原 料重量25-30%的水进行造粒得到污泥生料颗粒，该生料颗粒粒径控制在4-7mm;并将其置于 烘箱中于105℃条件下烘干。
(3)滤料煅烧
将烘干后的污泥生料颗粒置于管式烧结炉中，以4℃/min的升温速率升温至300-450℃， 在此温度下恒温20min，使污泥中有机质充分燃烧，形成内外相通的孔隙。再以2-4℃/min的 升温速率将温度升至1130-1150℃，在此温度下恒温20min，使生料颗粒开始软化并形成液相， 同时产生少量的气体，进一步促进内部孔隙的形成。
(4)最后，关闭管式烧结炉，自然冷却至室温，即得到污泥水处理滤料成品。
按上述方法制备的水处理滤料各项理化指标均达到国家《CJ-T299-2008水处理用人工陶 粒滤料》标准规定要求。其中：堆密度710-790kg/m3，空隙率46-52%，1h吸水率12%-26%， 盐酸可溶率<2%，比表面积2.0-2.7m2/g。
本发明的有益效果：
(1)本发明水处理滤料原料采用石化剩余污泥、粉煤灰、河道底泥、民用建筑废玻璃等 原料均为大宗量固体废物，具有“变废为宝，以废治废”理念。
(2)本发明原料来源广泛，制备工艺流程简单，生产企业可利用现有设备进行加工生产， 具有投资少、运行费用低、附加值高等优点。
(3)由于石化剩余污泥、河道底泥有机物含量高、热值较大，可大大节约烧制过程中燃 料消耗，节能减排意义重大。
具体实施方式
以石化剩余污泥、粉煤灰、河道底泥为原料，通过添加废玻璃粉、粘土中的任意几种，
将各组分混合，依次经过造粒、干燥与高温烧结形成本发明的水处理滤料。主要原料及各组 分的质量配比为：石化剩余污泥10-20%;粉煤灰20-30%;河道底泥30-50%，废玻璃粉10%; 粘土0-25%。
以下通过4个实施例对本发明的效果给予进一步说明，实施例中原料配比以质量为基准， 配料为100g。
实施例1
(1)原料干化
将石化剩余污泥、粘土、河道底泥分别在105℃条件下烘干，随后置于行星式球磨机中 粉碎，过100目筛分后，收集备用。粉煤灰经105℃条件下烘干，过100目筛后备用。将民 用建筑废玻璃，经机械破碎至5mm以下后，置于行星式球磨机中粉碎，过100目筛分后，收 集备用。
(2)原料混合、造粒及干燥
称取石油化工生化剩余污泥20g、粉煤灰30g、河道底泥40g、玻璃粉10g，混合均匀后 加入25-30g的水进行造粒得到污泥生料颗粒，该生料颗粒粒径控制在4-7mm;并将其置于烘 箱中于105℃条件下烘干。
(3)滤料煅烧
将烘干后的污泥生料颗粒置于管式烧结炉中，以4℃/min的升温速率升温至300℃，在此 温度下恒温20min，使污泥中有机质充分燃烧，形成内外相通的孔隙。再以2-4℃/min的升温 速率将温度升至1130℃，在此温度下恒温20min，使生料颗粒开始软化并形成液相，同时产 生少量的气体，进一步促进内部孔隙的形成。
(4)最后，关闭管式烧结炉，自然冷却至室温，即得到污泥水处理滤料成品。
实施例2-4
实施例2与实施例1的不同之处在于石化剩余污泥量的减少以及河道底泥量的增加，预 热温度和预热时间有所增高，其他操作条件不变。实施例3与实施例1的不同之处在于石化 剩余污泥和粉煤灰用量的减少以及河道底泥用量的增加，预热温度有所提高和预热时间有所 延长，其他操作条件不变。实施例4与实施例1的同之处在于石化剩余污泥、粉煤灰和河道 底泥用量的减少以及粘土用量的增加，预热温度有所提高和预热时间有所延长，其他操作条 件不变。
实施例1-4具体原料配比见表1，所得的滤料产品理化性能指标均达到了国家
