專利名稱：用于微污染水預(yù)處理的沸石給水污泥陶粒的制備方法
用于微污染水預(yù)處理的沸石給水污泥陶粒的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于微污染水預(yù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于微污染水預(yù)處理的沸石給水污泥陶粒的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著工業(yè)的高速發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快以及農(nóng)用化學(xué)品種類和數(shù)量的增加，我國大部分城鎮(zhèn)飲用水源已受到不同程度的污染，多數(shù)已轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑽廴舅矗杏袡C(jī)物、氨氮等污染物超過地表水環(huán)境質(zhì)量III類水體的標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的給水處理工藝混凝一沉淀一過濾一消毒不僅對微污染水源中有機(jī)物和氨氮去除效果有限，而且處理過程中還會出現(xiàn)危害較大的氯化消毒副產(chǎn)物，很難達(dá)到GB5749-2006國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。研究表明，在傳統(tǒng)給水處理工藝前加上生物預(yù)處理技術(shù)是解決微污染水源中溶解性有機(jī)物和氨氮的經(jīng)濟(jì)、 有效方法。
在給水處理中，生物預(yù)處理技術(shù)大都采用生物膜法，而生物濾料是其核心部位。目前常見的濾料主要有陶粒、塑料填料、軟性填料、組合填料等。陶粒是最成熟、最常用的生物預(yù)處理填料。而常規(guī)的粘土陶粒主要是依靠其上生長的微生物的生理活動來降解水中有機(jī)物和氨氮，溫度較低時(shí)，微生物活動減弱，處理效果不理想。
沸石是呈架狀結(jié)構(gòu)的多孔性含水鋁硅酸鹽晶體的總稱，因其內(nèi)部存在很多大小均一的微孔和通道且彼此相聯(lián)，使沸石具有巨大的表面積，成為微生物生長的良好載體。另一方面，沸石的巨大活性表面使其具有強(qiáng)大的色散力，而沸石孔穴中分布的陽離子和部分架氧具有負(fù)電荷相互平衡，從而在離子周圍形成強(qiáng)大的電場，故沸石又具有靜電力。色散力與靜電力的加和造成沸石的吸附力特別強(qiáng)，由于靜電力的存在，使得沸石對極性、不飽和、易極化分子具有優(yōu)先的選擇吸附作用。因此，沸石對水中氨氮及極性有機(jī)物污染物有較強(qiáng)的離子交換及吸附性能。為充分利用沸石對氨氮及有機(jī)物有良好的吸附性能，同時(shí)又是生物生長的良好載體，天然沸石粉碎到合適粒徑后作為填料已經(jīng)被用到微污染水源水的生物與處理中。但是，由于粉碎后的沸石，多為不規(guī)則的粒狀，空隙率不均勻，空隙率的大的地方， 曝氣量太多，空隙率小的地方，曝氣量太小，甚至產(chǎn)生厭氧環(huán)境，這些均對處理效果產(chǎn)生影響。
給水廠污泥產(chǎn)生于城市自來水的生產(chǎn)過程中，目前主要作為廢棄物被進(jìn)行垃圾填滿處理，這既增加了給水廠的生產(chǎn)成本，又占用了大量的土地資源，因此給水廠污泥的資源化問題值得探討。由于其成份與常規(guī)的粘土相似，有研究者用給水污泥代替粘土來生產(chǎn)陶粒，但所生產(chǎn)陶粒多用于高強(qiáng)度混凝土制作，從而用作建筑材料。用作建筑材料的陶粒，主要強(qiáng)調(diào)陶粒的強(qiáng)度，而微污染水源水生物預(yù)處理用的陶粒，除了需滿足一定的強(qiáng)度外，還需表面粗糙，有一定的孔徑，有利于生物膜的生長，因此與建筑用陶粒在產(chǎn)品要求及制作方法上存在明顯不同。中國專利申請CN101955347公開了 “沸石玻璃多孔輕質(zhì)材料的制造方法”，利用天然沸石、廢玻璃、給水廠污泥等為主要原料生產(chǎn)多孔材料。一方面，該專利生產(chǎn)的多孔材料為厚度為2cm的長方體，不適宜用作微生物的載體；另一方面，該專利使用天然沸石作為原料，由于天然沸石內(nèi)孔被多種雜質(zhì)堵塞，吸附性能受到很大限制。至今為止，還沒有利用給水廠污泥、改性沸石粉等作為基本原料制作用于微污染水源水生物預(yù)處理陶粒的報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的以上技術(shù)問題，為了將沸石對氨氮和極性有機(jī)物的強(qiáng)吸附性能與生物氧化作用結(jié)合起來，強(qiáng)化微污染水源水中氨氮和有機(jī)物的去除效果以及解決給水廠污泥資源化的問題，本發(fā)明提供了一種以給水廠脫水污泥、改性沸石粉等為主要原料，加入造孔劑燒制而成的微污染水生物預(yù)處理用沸石基給水污泥陶粒及制備方法。
本發(fā)明所提供用于微污染水預(yù)處理的沸石給水污泥陶粒的制備方法的具體步驟如下(1)制備給水干污泥將給水廠含水率80wt%的脫水污泥，在105 110°C干燥池，得到含水率52 的給水干污泥，然后將所述給水干污泥在粉碎機(jī)中粉碎，過80目篩，得到粒徑小于80目的粉末狀給水干污泥；(2)制備改性沸石粉將天然沸石用粉碎機(jī)粉碎，過80目篩，將過篩后的沸石粉放于馬弗爐中在350°C條件下焙燒池，冷卻至室溫后將沸石粉裝入吸附柱中，然后用lmol/L的氯化鈉溶液以0. 25m/h的流速順流通過所述吸附柱，當(dāng)10倍于沸石體積的lmol/L的氯化鈉溶液通過所述吸附柱后，改性活化結(jié)束，取出改性活化后的沸石，在鼓風(fēng)干燥箱中于 105 110°C條件下，干燥池后得到改性沸石粉；(3)原料混合將步驟(1)制得的粉末狀給水干污泥、步驟(2)制得的改性沸石粉以及造孔劑碳酸氫鈉按照質(zhì)量百分比分別為5(Γ60%、35、9%以及廣5%的比例，加入到攪拌混合釜中進(jìn)行攪拌混合30min，制得混合料；(4)成球?qū)⒉襟E(3)所制得的混合料轉(zhuǎn)入到轉(zhuǎn)盤造粒機(jī)中，加入水后進(jìn)行造粒，加入水的質(zhì)量是所述混合料質(zhì)量的5%，得到粒徑在2 7mm的球形生料；(5)球形生料預(yù)處理將步驟(4)所制得的球形生料放入鼓風(fēng)干燥箱中，于105 110°C 條件下，干燥60min，得到烘干料；(6)焙燒將步驟(5)所制得的烘干料放入馬弗爐中，設(shè)定馬弗爐升溫速率為5°C/min, 馬弗爐溫度從室溫逐漸升到100(TC后恒溫焙燒30min，得到焙燒后的陶粒，然后自然冷卻至室溫；(7)將步驟(6)所制得的陶粒進(jìn)行篩分，去掉不合格產(chǎn)品，得到不同粒徑的陶粒成品。
本發(fā)明與常規(guī)的水處理用粘土陶粒相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明以給水廠脫水污泥代替常規(guī)的粘土來制作陶粒，既對給水廠污泥進(jìn)行了資源化利用，又保護(hù)了粘土資源。
(2)由于沸石具有很多孔隙和通道，本發(fā)明所制備的濾料表面粗糙度及比表面積都有明顯增加，用于微污染水源水生物預(yù)處理技術(shù)，有利于微生物的掛膜生長。
(3)由于沸石的引入，該發(fā)明所制備的陶粒用于微污染水生物預(yù)處理中，將沸石的吸附與生物降解結(jié)合在一起，大大促進(jìn)了氨氮和有機(jī)物的去除，尤其對氨氮去除效果提高較大，抗氨氮沖擊負(fù)荷的能力明顯增強(qiáng)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施方式提供的實(shí)施例1 一 3中各原料質(zhì)量組成如下實(shí)施例1 :60%的給水干污泥、35%的改性沸石粉及5%的造孔劑碳酸氫鈉。
實(shí)施例2 50%的給水干污泥、49%的改性沸石粉及1%的造孔劑碳酸氫鈉。
實(shí)施例3 55%的給水干污泥、似％的改性沸石粉及3%的造孔劑碳酸氫鈉。
具體的制備過程如下(1)制備給水干污泥將給水廠含水率80wt%的脫水污泥，在105 110°C干燥池，得到含水率52 的給水干污泥，然后將所述給水干污泥在粉碎機(jī)中粉碎，過80目篩，得到粉末狀給水干污泥；(2)制備改性沸石粉將天然沸石用粉碎機(jī)粉碎，過80目篩，將過篩后的沸石粉放于馬弗爐中在350°C條件下焙燒池，冷卻至室溫后將沸石粉裝入吸附柱中，然后用lmol/L的氯化鈉溶液以0. 25m/h的流速順流通過所述吸附柱，當(dāng)10倍于沸石體積的lmol/L的氯化鈉溶液通過所述吸附柱后，改性活化結(jié)束，取出改性活化后的沸石，在鼓風(fēng)干燥箱中于 105 110°C條件下，干燥池后得到改性沸石粉；(3)原料混合將步驟(1)制得的粉末狀給水干污泥、步驟(2)制得的改性沸石粉以及造孔劑碳酸氫鈉加入到攪拌混合釜中進(jìn)行攪拌混合30min，制得混合料；(4)成球?qū)⒉襟E(3)所制得的混合料轉(zhuǎn)入到轉(zhuǎn)盤造粒機(jī)中，加入水后進(jìn)行造粒，加入水的質(zhì)量是所述混合料質(zhì)量的5%，得到粒徑在2 7mm的球形生料；(5)球形生料預(yù)處理將步驟(4)所制得的球形生料放入鼓風(fēng)干燥箱中，于105 110°C 條件下，干燥60min，得到烘干料；(6)焙燒將步驟(5)所制得的烘干料放入馬弗爐中，設(shè)定馬弗爐升溫速率為5°C/min, 馬弗爐溫度從室溫逐漸升到100(TC后恒溫焙燒30min，得到焙燒后的陶粒，然后自然冷卻至室溫；(7)將步驟(6)所制得的陶粒進(jìn)行篩分，去掉不合格產(chǎn)品，得到不同粒徑的陶粒成品。
實(shí)施例1 一 3所制備的陶粒均符合《水處理用人工陶粒濾料》的相關(guān)規(guī)定。
權(quán)利要求
1.用于微污染水預(yù)處理的沸石給水污泥陶粒的制備方法，其特征在于該制備方法具體步驟如下(1)制備給水干污泥將給水廠含水率80wt%的脫水污泥，在105 110°C干燥池，得到含水率52 的給水干污泥，然后將所述給水干污泥在粉碎機(jī)中粉碎，過80目篩，得到粒徑小于80目的粉末狀給水干污泥；(2)制備改性沸石粉將天然沸石用粉碎機(jī)粉碎，過80目篩，將過篩后的沸石粉放于馬弗爐中在350°C條件下焙燒池，冷卻至室溫后將沸石粉裝入吸附柱中，然后用lmol/L的氯化鈉溶液以0. 25m/h的流速順流通過所述吸附柱，當(dāng)10倍于沸石體積的lmol/L的氯化鈉溶液通過所述吸附柱后，改性活化結(jié)束，取出改性活化后的沸石，在鼓風(fēng)干燥箱中于 105 110°C條件下，干燥池后得到改性沸石粉；(3)原料混合將步驟(1)制得的粉末狀給水干污泥、步驟(2)制得的改性沸石粉及造孔劑碳酸氫鈉按照質(zhì)量百分比分別為5(Γ60%、35、9%及廣5%的比例，加入到攪拌混合釜中進(jìn)行攪拌混合30min，制得混合料；(4)成球?qū)⒉襟E(3)所制得的混合料轉(zhuǎn)入到轉(zhuǎn)盤造粒機(jī)中，加入水后進(jìn)行造粒，加入水的質(zhì)量是所述混合料質(zhì)量的5%，得到粒徑在2 7mm的球形生料；(5)球形生料預(yù)處理將步驟(4)所制得的球形生料放入鼓風(fēng)干燥箱中，于105 110°C 條件下，干燥60min，得到烘干料；(6)焙燒將步驟(5)所制得的烘干料放入馬弗爐中，設(shè)定馬弗爐升溫速率為5°C/min, 馬弗爐溫度從室溫逐漸升到100(TC后恒溫焙燒30min，得到焙燒后的陶粒，然后自然冷卻至室溫；(7)將步驟(6)所制得的陶粒進(jìn)行篩分，去掉不合格產(chǎn)品，得到不同粒徑的陶粒成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所制備的陶粒用于微污染水預(yù)處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于微污染水預(yù)處理的沸石給水污泥陶粒的制備方法，屬于微污染水預(yù)處理技術(shù)領(lǐng)域。該陶粒由給水廠脫水污泥、改性沸石粉及造孔劑按一定比例，經(jīng)以下方法制備的給水廠脫水污泥干燥，粉碎，過篩，得干污泥；天然沸石粉碎，過篩，焙燒，氯化鈉改性得改性沸石粉；上述干污泥、改性沸石粉及造孔劑分別以質(zhì)量比50~60%、35~49%、1~5%比例均勻混合后在造粒機(jī)上造粒成球，得粒徑2~7mm生料；生料烘干后焙燒得到燒結(jié)后的陶粒；將燒結(jié)后的陶粒自然冷卻至室溫后進(jìn)行篩分得陶粒成品。本發(fā)明制備的陶粒表面粗糙、孔徑豐富，用于微污染水生物預(yù)處理對氨氮及有機(jī)物有強(qiáng)化去除作用。
文檔編號C02F3/34GK102491729SQ201110356518
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者丁磊, 張新喜, 汪明明, 羅剛 申請人:安徽工業(yè)大學(xué)