一种复合生物填料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合生物填料及其制备方法，复合生物填料包括填料主体和造孔剂，造孔剂的用量按质量百分比计，为所述填料主体的20％～67％；所述填料主体为凹土，所述造孔剂为烟煤、无烟煤、活性炭、玉米秸秆、锯木屑、氯化铵、草酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。按质量百分比，取60％～80％的凹土、20％～40％的烟煤混合，并制备成粒径为6～8mm的小球样品，将小球样品晾干后，进行加热、干燥、烧结处理，冷却至室温即制成所述复合生物填料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于生活污水处理的陶瓷填料，尤其涉及一种复合生物填料及其制备方法。
技术介绍
随着工业化、城市化进程的加快，水污染已成为制约我国经济发展的一个重要因素。在当今对城市污水处理水质要求日益严格，尤其是对氮严格控制的形势下，氮的有效去除必然会受到越来越多的重视。生物脱氮法是在微生物的作用下将氨氮经过硝化、反硝化过程转化成氮气，最终实现氮从水中去除，是氮去除的最有效途径。在生物处理工艺中，由于好氧颗粒污泥或生物膜具有一定的厚度，可以由内至外形成好氧-缺氧-厌氧的环境，因而可通过培养颗粒污泥或者生物膜，利用其独特的结构来实现同步硝化反硝化。然而，好氧颗粒污泥存在培养时间较长，且容易受外界环境影响的缺陷，限制了其应用。而对于生物膜法来说，填料是生物膜形成的核心和关键，是生物膜附着生长的基石。其影响着生物膜的形态、结构和性能；并且承担拦截悬浮物的作用。填料根据原料的不同，分成无机填料和有机高分子填料。比较常见的无机填料包括陶粒、石英砂、活性炭、沸石和陶瓷材料等，有机高分子填料包括聚氯乙稀、聚苯乙稀、聚丙稀和塑料等。无机填料存在比重较大、比表面积小、挂膜慢、不耐磨、形成流态困难、价钱偏高、不易取材等缺点。目前，填料的研究主要围绕以下几个方面：(1)开发以天然材料和工业固体废物为主要成分的高效价廉的无机填料，寻求改善填料性能的工艺和方法；(2)优化填料的各项理化指标与性能参数，研究填料性质对污染物去除的影响；(3)制定填料标准，使得填料生产规范化。制备新填料的原材料要求化学性能稳定、无有毒物质；且制备得的填料比表面积大、气孔率高、机械强度好、密度适中、表面粗糙、耐腐蚀性强、耐摩擦、表面电性良好、吸附能力强。烧制陶粒时，原料的化学成分是致使陶粒膨胀的关键因素。原料的成分按其作用可分为3类：其一是成陶成分，有SiO2、Al2O3及Fe2O3；其二是起助熔作用的熔剂氧化物，有Na2O、K2O、FeO、MgO等；其三是气体生成物，在物料高温时产生气体，如H2O、O2、CO2、CO、H2等。形成适宜粘度的原料化学成分范围：SiO2：48％～79％，Al2O3：10％～25％，Fe2O3、K2O、Na2O、CaO、MgO等熔剂之和13％～26％。而凹土是一种富镁的硅酸盐黏土矿物，针状，具有独特的三维空间结构和较大比表面积，有很高的吸附活性，且成本低廉，资源丰富。有“千土之王”、“万用之土”等美誉。常用的陶瓷填料制备原材料组成有：(1)粉煤灰+黏土+煤粉；(2)粉煤灰+凹土+煤粉；(3)凹土+锯末+水玻璃；(4)水渣+黏土+淀粉；(5)煤矸石+黏土+长石粉；(6)凹土+炭粉+聚乙烯泡沫；(7)凹土+漂珠+炭粉+玻璃粉；(8)粉煤灰+黏土+煤粉+长石粉；(9)硅藻土+碳酸钙、碳酸镁+碳酸氢钠+水玻璃；(10)粉煤灰+凹土+膨润土+煤粉/炭粉+玻璃粉。相较于有机填料，陶瓷填料挂膜更容易，更易形成立体结构的生物膜，通过对工艺的控制，在污水处理的应用方面，更容易强化其处理效果。此外，现有粉煤灰陶粒、粘土陶粒等在配比方面多为三种以上物质混合，本专利技术利用凹土的特性，考察两种物质配比下，不同比例形成陶粒的物化性能和处理污水的效能。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种配比简单、易制作、强度高、易挂膜且兼吸附与强化脱氮功能的复合生物填料及其制备方法。本专利技术的复合生物填料，包括填料主体和造孔剂，造孔剂的用量按质量百分比计，为所述填料主体的20％～67％；所述填料主体为凹土，所述造孔剂为烟煤、无烟煤、活性炭、玉米秸秆、锯木屑、氯化铵、草酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。本专利技术的复合生物填料的制备方法，按质量百分比，取60％～80％的凹土、20％～40％的烟煤混合，并制备成粒径为6～8mm的小球样品，将小球样品晾干后，进行加热、干燥、烧结处理，冷却至室温即制成所述复合生物填料。进一步的，所述凹土、烟煤均为200目。进一步的，混合后的凹土与烟煤通过圆盘造粒机制备所述小球样品。进一步的，所述小球样品自然晾干的时间为24h。进一步的，晾干后的所述小球样品在恒温鼓风干燥箱中加热的温度为120℃。进一步的，所述小球样品的干燥时间为2h。进一步的，所述小球样品在箱式电阻炉中烧结的时间为2h。进一步的，烧结处理的温度为1000℃。进一步的，所述小球样品在烧结处理后保温20min后进行冷却。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：1、以凹土为主要原料、烟煤为造孔剂，两种材料配比简单、制成填料的方法简单；2、制备的填料强度、耐磨损率远高于陶粒标准GB2389-81，有助于扩大其在污水处理中的应用范围；3、利用烟煤成分中所含的焦油在燃烧过程中起粘结架桥作用，从而大大提高了填料的强度；4、利用凹土增加填料的比表面积及显气孔率，产生吸附作用，能够较好地去除污水中氨氮及总磷；5、所制备的填料便于微生物膜的生长，易挂膜，通过在所制备的填料内部及外部挂膜，形成类似于好氧颗粒污泥的多层厌氧-好氧交替的环境，实现污染物的去除，强化脱氮除磷功能。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术制备的填料物化特性结果。具体实施方式下面结合实施例和附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术的复合生物填料，包括填料主体和造孔剂，造孔剂的用量按质量百分比计，为填料主体的20％～67％；填料主体为凹土，造孔剂为烟煤、无烟煤、活性炭、玉米秸秆、锯木屑、氯化铵、草酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。实施例1：凹土、烟煤均为200目。将凹土60％与烟煤40％(质量比)混合，用圆盘造粒机制备粒径为6-8mm的小球。将样品放到托盘中自然晾干24h后，放到陶瓷坩埚中，在恒温鼓风干燥箱中升温到120℃，干燥2h后取出，直接放到箱式电阻炉中烧结2h，烧结温度为1000℃，保温20min后自然冷却至室温即制成所需填料。实施例2：凹土、烟煤均为200目。将凹土70％与烟煤30％(质量比)混合，用圆盘造粒机制备粒径为6-8mm的小球。将样品放到托盘中自然晾干24h后，放到陶瓷坩埚中，在恒温鼓风干燥箱中升温到120℃，干燥2h后取出，直接放到箱式电阻炉中烧结2h，烧结温度为1000℃，保温20min后自然冷却至室温即制成所需填料。实施例3：凹土、烟煤均为200目。将凹土80％与烟煤20％(质量比)混合，用圆盘造粒机制备粒径为6-8mm的小球。将样品放到托盘中自然晾干24h后，放到陶瓷坩埚中，在恒温鼓风干燥箱中升温到120℃，干燥2h后取出，直接放到箱式电阻炉中烧结2h，烧结温度为1000℃，保温20min后自然冷却至室温即制成所需填料。填料物化性能检测体积密度采用体积密度测试仪，堆积密度采用堆积密度测试仪，显气孔率用BET比表面测定与孔径分布仪，比表面积采用GB/T3810.3-2006，压碎度采用电脑式拉/压强度测试仪，耐磨损采用GB/T3810.3-2006。填料去除污染物效能检测将制备的填料置于曝气池中，填料填充高度为有效体积的一半，温度为18-25℃。注入化粪池污水，再加入活性污本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合生物填料，其特征在于：包括填料主体和造孔剂，造孔剂的用量按质量百分比计，为所述填料主体的20％～67％；所述填料主体为凹土，所述造孔剂为烟煤、无烟煤、活性炭、玉米秸秆、锯木屑、氯化铵、草酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种复合生物填料，其特征在于：包括填料主体和造孔剂，造孔剂的用量按质量百分比计，为所述填料主体的20％～67％；所述填料主体为凹土，所述造孔剂为烟煤、无烟煤、活性炭、玉米秸秆、锯木屑、氯化铵、草酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或多种。2.一种根据权利要求1所述的复合生物填料的制备方法，其特征在于：按质量百分比，取60％～80％的凹土、20％～40％的烟煤混合，并制备成粒径为6～8mm的小球样品，将小球样品晾干后，进行加热、干燥、烧结处理，冷却至室温即制成所述复合生物填料。3.根据权利要求2所述的复合生物填料的制备方法，其特征在于：所述凹土、烟煤均为200目。4.根据权利要求2所述的复合生物填料的制备方法，其特征在于：混合后的凹土与烟...

【专利技术属性】
技术研发人员：李媛，郭召海，
申请(专利权)人：苏州首创嘉净环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32