一种多孔超轻陶粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种多孔超轻陶粒及其制备方法和应用，该多孔超轻陶粒包括如下百分含量的原料：抗生素菌渣30％‑40％、污泥10％‑15％和玻璃45％‑60％；该多孔超轻陶粒具有优异的筒压强度和内部气孔量，使其具有孔隙率高，质地轻的特点，而且吸水率低、不含抗生素，并且实现污泥中重金属的固化。

【技术实现步骤摘要】
一种多孔超轻陶粒及其制备方法和应用
本专利技术涉及环境、建筑材料以及水处理滤料领域，具体而言，涉及一种多孔超轻陶粒及其制备方法和应用。
技术介绍
中国常用的陶粒基材有很多如黏土、页岩、粉煤灰等为主的传统材料，其烧制温度高(基本都在1000℃以上)，成品陶粒质地紧致，烧胀系数低，内部封闭微孔相对较少。目前中国黏土陶粒产量较高，占用农耕黏土的风险越来越高；页岩陶粒需要采取页岩矿石，成本高，破坏自然环境；污泥有机质含量丰富，但病原微生物、重金属危害等问题突出；废玻璃产生量大，其中矿物成分如SiO2、CaO、Na2O、K2O等含量较高，胡乱丢弃造成资源的浪费。抗生素菌渣属于化学药品原料药生产过程中的培养基废物，须按危险废物进行管理。抗生素菌渣产生量大，处理难度高，其抗生素残留容易使环境微生物产生耐药性等环境风险问题突出。目前抗生素菌渣的处理方式主要有焚烧、填埋、厌氧消化、饲料添加等，焚烧运行能耗和成本高，过程控制及尾气处理不当易造成环境的二次污染；填埋造成大量土地资源浪费的同时，也不利于抗生素菌渣的资源化利用；厌氧消化处置工艺要求高，过程管控严格，容易产生H2S、二噁英等有毒有害气体，危害人体健康。而且在饲料和动物饮用水中禁止使用抗生素，抗生素菌渣做为饲料添加剂被明令禁止。基于抗生素菌渣产生量越来越大，抗生素菌渣合理化、新型化处置成为现阶段亟待解决的问题。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种多孔超轻陶粒，该多孔超轻陶粒具有优异的筒压强度和较高的内部气孔量，使其具有孔隙率高，质地轻的特点，而且吸水率低、不含抗生素，并且实现污泥中重金属的固化。本专利技术的第二目的在于提供一种所述的多孔超轻陶粒的制备方法，该方法通过抗生素菌渣以及污泥中有机成分的充分分解反应，能够增加产气量，提高烧胀系数，降低熔融温度和生产能耗，并且无有害物质生成实现了抗生素菌渣和污泥的无害化资源利用；此外，在制备过程中无需额外添加水，节省工序和能耗成本。本专利技术的第三目的在于提供一种水处理方法，该处理方法处理水的效率高，而且无有害物质的释放。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术的第一方面在于提供一种多孔超轻陶粒，包括如下百分含量的原料：抗生素菌渣30％-40％、污泥10％-15％和玻璃45％-60％。优选地，所述多孔超轻陶粒包括如下百分含量的原料：抗生素菌渣30％、污泥15％和玻璃55％。优选地，所述多孔超轻陶粒的粒径为10-17mm；所述多孔超轻陶粒的堆积密度为550-850Kg/m3，优选为575-647Kg/m3；所述多孔超轻陶粒的筒压强度≥5.5MPa，优选为5.95-7.86MPa；所述多孔超轻陶粒的吸水率≤8％。采用特定的抗生素菌渣、污泥和玻璃作为原料，能够提高所述多孔超轻陶粒筒压强度和内部气孔量，使其具有孔隙率高，质地轻的特点，而且吸水率低、不含抗生素，并且实现污泥中重金属的固化；此外，通过各原料的用量选择，能够提高所述多孔超轻陶粒的上述综合性能；实现了在环境材料、建筑材料以及水处理滤料中的应用，拓展了应用范围。在本专利技术中对抗生素菌渣不作严格限制，优选地，所述抗生素菌渣选自青霉素菌渣、头孢菌素C菌渣、硫酸新霉素菌渣、林可霉素菌渣、吉他霉素菌渣和螺旋霉素菌渣中的任意一种；更优选地，所述抗生素菌渣含水率为65％-83％；进一步地，所述抗生素菌渣中粗蛋白含量为40％-50％、粗脂肪含量为3％-5％、粗纤维含量为3％-5％、总糖含量为10％-15％、抗生素含量为500-5000mg/kg(干基成分含量)。采用上述特定组成的抗生素菌渣，在所述多孔超轻陶粒的制备过程中，无需喷雾加水，省去传统烧制陶粒喷雾加水的程序，节省了工序和能耗成本；而且抗生素菌渣中有机物质的分解，增加了产气量，提高了烧胀系数和孔隙率，以及抗生素菌渣的无害化利用，提高了资源利用率，避免抗生素菌渣填埋、厌氧消化等对环境造成的污染。在本专利技术中对污泥不作严格限制，优选地，所述污泥为市政污泥；更优选地，所述污泥的含水率为70％-80％；所述污泥中有机质含量为60％-65％。采用上述特定组成的污泥，污泥中的有机热值染料能够降低熔融温度，增加产气量，提高烧胀系数，并且降低了生产能耗；此外，污泥中的重金属能够与抗生素菌渣、玻璃中的化学成分在高温下反应固定，实现污泥的无害化利用。在本专利技术中对玻璃不作严格限制，优选地，所述玻璃粒径为200目以上；更优选地，所述玻璃粒径为200-400目。通过对玻璃粒径的具体选择，能够提高所述多孔陶粒的筒压强度和孔隙大小，并且能够促进各原料的充分反应，利于各原料的无害化处理。本专利技术的第二方面提供一种上述多孔超轻陶粒的制备方法，包括如下步骤：将抗生素菌渣、玻璃和污泥充分混合，得到混合物；将混合物进行制粒，并进行干燥；将干燥后的球粒置入马弗炉中煅烧，冷却得到所述多孔超轻陶粒；优选地，在各原料混合前，将玻璃进行磨粉至200目以上。采用上述特定的制备方法，工序简单，无需加水，而且能够充分促进各原料间的相互作用，提高所制备多孔超轻陶粒的筒压强度、气孔量等综合性能；此外，通过将玻璃进行磨粉利于造粒成球以及各原料混合均匀，为陶粒整个抗压强度提供均匀的力度。进一步地，所述制粒的粒径为5-10mm；所述干燥为自然干燥或常温烘干。本专利技术中对煅烧的方式不作严格限制，优选地，所述煅烧为在300-500℃下，预烧10-20min，在800-910℃下，烧结15-30min。本专利技术的第三方面提供一种水处理方法，该方法采用上述多孔超轻陶粒进行。采用上述的多孔超轻陶粒进行水处理，能够高效去除处理水中的有害物质，并且无有害物质在水中释放，避免二次污染。与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：(1)本专利技术所述多孔超轻陶粒具有优异的筒压强度和较高的内部气孔量，使其具有孔隙率高，质地轻的特点，而且吸水率低、不含抗生素，并且实现污泥中重金属的固化。(2)本专利技术所述多孔超轻陶粒的制备方法，能够增加产气量，提高烧胀系数，降低熔融温度和生产能耗，并且无有害物质生成，实现了抗生素菌渣和污泥的无害化资源利用；此外，在制备过程中无需额外添加水，节省工序和能耗成本。(3)本专利技术的水处理方法具有处理效率高，而且无有害物质的释放，能够避免二次污染。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例1中的多孔超轻陶粒的扫描电镜图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购买获得的常规产品。各实施例采用的原料如下：青霉素菌渣：其含水率为80％-83％；干基成分含量为碳50.15％、氮9.66％、硫1.28％、氢6.54％和氧33.56％，抗残含量564mg/Kg；来源新乡华星药业股份有限公司；林可霉素菌渣：其含水率为65％-68％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔超轻陶粒，其特征在于，包括如下百分含量的原料：抗生素菌渣30％‑40％、污泥10％‑15％和玻璃45％‑60％。

【技术特征摘要】
1.一种多孔超轻陶粒，其特征在于，包括如下百分含量的原料：抗生素菌渣30％-40％、污泥10％-15％和玻璃45％-60％。2.根据权利要求1所述的多孔超轻陶粒，其特征在于，包括如下百分含量的原料：抗生素菌渣30％、污泥15％和玻璃55％。3.根据权利要求1或2所述的多孔超轻陶粒，其特征在于，所述新型陶粒的粒径为10-17mm；优选地，所述多孔超轻陶粒的堆积密度为550-850Kg/m3；优选地，所述多孔超轻陶粒的筒压强度≥5.5MPa；优选地，所述多孔超轻陶粒的吸水率≤8％。4.根据权利要求1-3任一项所述的多孔超轻陶粒，其特征在于，所述抗生素菌渣含水率为60％-70％；优选地，所述抗生素菌渣中粗蛋白含量为40％-50％、粗脂肪含量为3％-5％、粗纤维含量为3％-5％、总糖含量为10％-15％、抗生素含量为500-5000mg/kg。5.根据权利要求1-4任一项所述的多孔超轻陶粒，其特征在于，所述污泥为市政污泥...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬彬，段得振，金晶，崔世豪，
申请(专利权)人：北京观澜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11