申请日2005.11.28
公开(公告)日2006.06.28
IPC分类号B01D39/06
摘要
由污泥制成的水处理过滤材料及其制备方法，涉及一种水处理过程中使用的过滤材料及其制备方法。目前，污泥并没有被有效的利用，人们还要投资对它进行处置，增加了人们的工作负担。由污泥制成的水处理过滤材料中各原料添加量分别为：粘土占干污泥质量的300～400%、粘结剂占粘土质量的10～20%;它的制备方法为，将各原料按所述比例混合后，在900～1200℃条件下烧制15～35min。本发明过滤材料具有足够的强度，不易破损，并且由于所得滤料表面粗糙，所以微生物容易挂膜;用本发明方法和原料制备的过滤材料可以大量的消耗脱水污泥，不但处理低，而且可以避免污泥二次污染，利于推广应用。
权利要求书
1.由污泥制成的水处理过滤材料，其特征在于它是由以下成分的原料制 备而成：污泥、粘土、粘结剂，所述各原料的添加量分别为：粘土占干污泥 质量的300～400%、粘结剂占粘土质量的10～20%;将各原料按所述比例混合 后，在900～1200℃条件下烧制15～35min。
2.根据权利要求1所述的由污泥制成的水处理过滤材料，其特征在于 所述各原料的添加量分别为：粘土占干污泥质量的320%、粘结剂占粘土质 量的12%;将各原料按所述比例混合后，在1000℃条件下烧制30min。
3.根据权利要求1所述的由污泥制成的水处理过滤材料，其特征在于 所述各原料的添加量分别为：粘土占干污泥质量的380%、粘结剂占粘土质 量的18%;将各原料按所述比例混合后，在1150℃条件下烧制20min。
4.根据权利要求1、2或3所述的由污泥制成的水处理过滤材料，其特 征在于所述粘结剂为水玻璃。
5.由污泥制成的水处理过滤材料的制备方法，其特征在于将占干污泥 质量300～400%的粘土、占粘土质量10～20%的粘结剂与干污泥混合后，在 900～1200℃条件下烧制15～35min。
6.根据权利要求5所述的由污泥制成的水处理过滤材料的制备方法， 其特征在于具体制备步骤依次如下：
a.对污泥进行干燥、破碎和筛分;
b.加入占干污泥质量300～400%的粘土、占粘土质量10～20%的粘结剂， 与干污泥混合均匀后挤压成型;
c.烧结：先对成型滤料进行干燥和预热，使其水分得到充分排除;然后 在900～1200℃条件下进行焙烧15～35min;
d.自然冷却至室温。
7.根据权利要求6所述的由污泥制成的水处理过滤材料的制备方法， 其特征在于所述b步骤的挤压成型过程为：将各原料按所述比例称量好后在 干磨容器中进行充分混合，混合结束之后，把原料倒入混合容器中，加入适 量的水，充分搅拌，混合料的含水率控制在10～20%之间，然后在颗粒机上 挤压成型，筛分后制得滤料。
8.根据权利要求5、6或7所述的由污泥制成的水处理过滤材料的制备 方法，其特征在于所述粘结剂为水玻璃。
说明书
由污泥制成的水处理过滤材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水处理过程中使用的过滤材料及其制备方法。
背景技术
曝气生物滤池应用于废水处理中，粒状滤料的选择对于得到较高活性生 物量和生物多样性起到的作用非常大。目前，常用的滤料有石英砂、活性炭、 沸石、陶粒及塑料制品(合成纤维、聚乙烯小球、波纹板等)。曝气生物滤池 对滤料的一般要求是：(1)表面粗糙。表面粗糙的滤料为微生物提供了理想的 生长、繁殖地，表现为容易挂摸、生物量高。(2)密度适中。密度太大不利于 反冲洗的进行，表现为所需反冲强度大、反冲所需时间长;密度太小，在反 冲时容易跑料，不易控制反冲强度。(3)有一定的强度，耐摩擦。(4)无毒、化 学性质稳定。(5)价格适中。目前，国内在废水生物处理工艺中已开发出多种 新型填料，组建了一批生产厂家，产品种类繁多，门类较为齐全，但现有的 滤料在物理学特性及生物膜附着性能等方面各有其弱点，它们或表面光滑、 微生物难于挂膜，或强度不够、破损严重，或价格昂贵、再生困难，并且目 前所使用的滤料几乎都不具备促进微生物活性的特性。因此研究和开发一种 好的接触滤料是关系到曝气生物滤池应用于水处理成败的关键之一。
污泥是水处理过程中形成的以有机物为主要成分的泥状物质，从表观上 看，污泥呈黑色，不定形态，手触摸有粘的感觉。其有机物含量高，容易腐 化发臭，颗粒较细，密度较小，含水率高且不易脱水，是呈胶状结构的亲水 性物质。目前的污泥作为常规污水处理的剩余产品，并没有被有效的利用， 相反，人们还需要投资额外的费用对它进行处置，从而增加了人们的工作负 担。
发明内容
针对现有污泥没有被有效利用的问题，本发明提供一种不但可以有效利 用污泥，同时还可以使产品具有极好的性能且具备促进微生物活性特性的过 滤材料及其制备方法。由污泥制成的水处理过滤材料，它是由以下成分的原 料制备而成：污泥、粘土、粘结剂，所述各原料的添加量分别为：粘土占干 污泥质量的300～400%、粘结剂占粘土质量的10～20%;它的制备方法为将各 原料按所述比例混合后，在900～1200℃条件下烧制15～35min。发明人综合 了有关国内外的曝气生物滤池过滤材料的资料，进行了大量的以污泥和粘土 为原料制备过滤材料的试验，曾得到粘土添加量不超过污泥质量1.5倍时的 工艺参数，试验发现，如果粘土添加量超过污泥质量1.5倍时所得滤料性能 明显降低。但在发明人继续研究中却发现，当粘土添加量是污泥质量3～4倍 时，所得滤料性能又有明显提高，于是发明人试验各种条件对滤料性能的影 响程度，通过正交试验、污泥添加百分数的影响、粘结剂添加百分数的影响、 烧成温度的影响以及保温时间的影响等大量试验，得到了适当的烧成温度、 时间和升温过程制度，并根据对过滤材料的一些物化性能的检测结果，确定 了污泥过滤材料的配比及烧制工艺参数，制备出了性能完全符合要求的污泥 滤料。经测试，本发明所得过滤材料可以达到以下性能：亚甲基蓝吸附量为 0.158mg/g，碘吸附量为15.6mg/g，得率为83.3%，烧失率为18.2%，吸水率 为9.3%，空隙率为41.2%，松散容重为571kg/m3，颗粒表观密度为1021kg/m3。 本发明中的得率=M产物/M原料×100%，烧失率=(1-得率)×100%。可以看 出，本发明所得过滤材料具有足够的强度，不易破损，并且由于所得过滤材 料表面粗糙，所以微生物容易挂膜;同时该过滤材料还具备激化微生物活性 的特性，并且用本发明方法和原料制备的过滤材料可以大量的消耗脱水污泥， 不但处理成本大大低于焚烧法，而且可以避免污泥二次污染，尤其符合我国 固废处理的无害化、减量化和资源化原则，将有广阔的发展前景。同时通过 对过滤材料中重金属Cr的浸出试验，经XRD分析可知，原料中的重金属 Cr经过高温烧结，主要以晶体的形态存在于成品中，所检出的重金属都是 以稳态化合物结构存在。由于离子键具有较高的晶格能和很强的稳定性，因 此重金属在底泥陶粒中具有较好的固化能力，从而消除了所得过滤材料在应 用过程中可能产生的顾虑，利于推广应用。
