一种自来水厂余泥制作的颗粒状生物滞留设施介质层填料制造技术

本发明专利技术提供了一种自来水厂余泥制作的颗粒状生物滞留设施介质层填料，其不仅解决了自来水厂余泥的最终出路问题，而且解决了海绵城市建设中最广泛使用的生物滞留设施生长介质成本高、质量不稳定等问题。自来水厂离心机脱水余泥的含水率为70％左右，将其经深度脱水至含水率为50％左右时，加入0.1％～3％的生物固化剂，并进行混合搅拌。搅拌均匀后的余泥进入造粒机造粒，随后再次干燥，待其含水率降至20％既可装袋。本生长介质的孔隙率大于40％，渗透率大于500mm/hr，对SS的去除率大于80％，具有保水功能，利于植物生长，使用寿命大于5年。

【技术实现步骤摘要】
一种自来水厂余泥制作的颗粒状生物滞留设施介质层填料
本专利技术属于环境保护工程
，具体涉及一种自来水厂余泥制作的颗粒状生物滞留设施介质层填料。
技术介绍
自来水厂产生的余泥(WTR)90％以上是富含铝铁絮凝剂的副产物，余泥里面24％～46％都是铝成分，其余的为泥沙，属于一般固体废物，是一种相对清洁的泥。近年来，在欧盟和美国、加拿大等地区都被认为是一种可循环利用的物质。但目前国内自来水厂产生的余泥大多数都送去填埋，不仅仅占用了宝贵的土地资源，而且由于污泥浓缩、离心脱水后的含水率为70％～85％，无法满足《垃圾填埋场混合填埋泥质标准》(GB/T23485—2009)要求，提高了运输和填埋费用，因此寻找自来水厂余泥的再生利用技术是当务之急。目前，自来水厂余泥(WTR)的处置与利用有以下几种：第一种方法是将脱水后的余泥运到填埋场作为一般固废填埋，即直接填埋或作为垃圾填埋场的覆土。虽说WTR可以满足垃圾填埋场覆土的卫生要求，对恢复垃圾填埋场的土地使用有一定的优势，但由于城市化的快速发展，能够用于填埋的土地越来越少，运距越来越远，成本也越来越高，填埋属于不可持续的处置模式，将逐渐淘汰。第二种方法是将WTR不经过脱水直接送入污水管网，由城市污水处理厂处理。美国由大约8％左右的自来水厂直接将WTR排入污水管网。研究表明WTR混入生活污水对城市污水处理并无明显的不利影响相反还有一定的促进作用，水厂的污泥大部分会在初沉池中沉淀下来，因而提高了初沉污泥数量，降低了初沉污泥中有机物含量的比例，从而使其更易沉降，这也是加入WTR后出水悬浮固体和浊度降低的原因。另有文献记载WTR的加入会提高污水处理对磷的去除率。但是这种方法只适合于某些中小型水厂，否则污水厂将不堪重负。另外必须认真考虑WTR在下水道中可能沉积阻塞的问题。第三种方法是专门铺设输送管道，将WTR直接送到污水厂，与生活污泥混合进行调节脱水。由于给水污泥脱水性能远优于污水污泥，它可以起调节作用提高污泥的可脱水性。这个方法很好，但是实现起来非常困难。因为自来水厂和污水处理厂相距甚远，管道建设的成本远远大于经济效益，因此仅有极少数应用案例。第四种方法是将WTR制成建筑材料，主要包括制造砖、水泥、陶粒等。但这些建材生产对WTR的要求高，往往需要经过预处理，加入添加剂等工艺，制作成本远远高于普通的原材料，所以在没有政府补贴的情况下，很难维持。第五种方法是将WTR作为人工湿地的填料，这是近年来国外研究的热点课题之一。我国70％以上的自来水厂都采用硫酸铝作为混凝剂来去除原水中的浊度，硫酸铝的消耗量依据水源水质的不同，从30mg/L到60mg/L，甚至更高，因此WTR里面铝的成分约为30％左右，而铝是磷的吸附剂，作为人工湿地的介质可以大大提高对污水或雨水中磷的去除率。吸附在WTR中的磷是植物生长的营养素，有利于植物的健康生长。目前人工湿地分为表流湿地和潜流湿地两类，从处理效果上来说，潜流湿地高于表流湿地，但WTR几乎全部为颗粒小的粘粒组成，其渗透率达不到潜流湿地的要求，故只能作为表流湿地的介质，在湿地应用中有一定的局限性。第六种方法是将WTR作为种植土使用，一般WTR中铝的含量超过了农业种植土标准，所以只能作为城市绿化用土。但是WTR是以黏土细粒土为主的聚合物，有机物含量低，渗透性差，不利于植物生长，所以很难为园林部门所接受，和传统的种植土相比，没有什么市场优势。大多数情况只能作为回填土使用。大量研究表明，自来水余泥基本上是由絮凝沉淀下来细小的粘粒(硅)和纤维组成，其中铝的含量大于30％，与粘粒结合在一起。这种余泥脱水后板结成泥块，渗透性几乎为零，一般都送固废填埋场处置，不仅成本高，而且是一种资源浪费。因此，需要研制一种自来水厂余泥处理的方法，更好地解决余泥出路，并进行废物再利用，提供一种绿色环保的工艺。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种自来水厂余泥制作的颗粒状生物滞留设施介质层填料，并将余泥制作成颗粒状生物滞留设施介质层填料用于园林绿化，解决自来水厂余泥出路的同时还能提供低成本、质量稳定的海绵城市建设中最广泛使用的生物滞留设施如雨水花园、绿色屋顶、高位花坛、生物植草沟的生长介质。本专利技术的技术方案是：一种自来水厂余泥制作的颗粒状生物滞留设施介质层填料。进一步地，所述的一种自来水厂余泥制作的颗粒状生物滞留设施介质层填料由自来水厂余泥和生物固化剂制备而成。更进一步地，其工艺步骤如下：S1：将经纯水稀释的生物固化剂以0.1～3％的比例喷洒在未脱水烘干的自来水长余泥中，并在湿度较高，余泥含水率约为80％的情况下混合，搅拌均匀，得混合料1；S2：通过脱水干燥手段，将步骤S1中的混合料1含水率降至40％以下，得混合料2；S3：将步骤S2所得的混合料2经铲车或传送带送入造粒机中造粒，得粒径为0.1cm—1cm的颗粒；S4：将步骤S3所得的颗粒经过再次干燥，将含水率降至20％即可进行包装使用。进一步地，所述的生物固化剂包括如下组分及其重量百分比：组合物46～53％、2.7～3.4％寡糖、1.8～2.1％多糖、4.6～5.2％双糖、7.7～8.2％单糖、3.8～4.1％乳酸、1.5％氯化钾、1％硫酸镁和21.5～30.9％纯水组成。更进一步地，所述的生物固化剂由如下组分及其重量百分比：组合物50％、3％寡糖、2％多糖、5％双糖、8％单糖、4％乳酸、1.5％氯化钾、1％硫酸镁和25.5％纯水组成。进一步地，所述的生物固化剂中的组合物由如下组分及其重量百分比组成：60％聚氧乙烯脂肪醇醚和40％α-淀粉酶。进一步地，所述的生物固化剂中的寡糖为壳聚寡糖、多糖为短梗霉多糖、双糖为海藻糖、单糖为氨基葡萄糖。进一步地，所述的生物固化剂与纯水以1：200的比例进行稀释。进一步地，所述的步骤S2中的脱水干燥手段为板框压滤、带式压滤、转筒式干燥、温室干燥、低温热泵烘箱烘干中的一种或几种。进一步地，所述步骤S2中的脱水干燥手段为使用低温热泵烘箱进行脱水烘干；所述步骤S4中的再次干燥为自然晾晒。进一步地，所述步骤S3中的造粒机是圆盘造粒机、对辊造粒机、搅齿造粒机、滚筒式造粒机、挤压式造粒机或搅齿造粒机中的一种。进一步地，所述的造粒机是圆盘造粒机、对辊造粒机、搅齿造粒机、滚筒式造粒机、挤压式造粒机或其他类型的造粒机中的一种。进一步地，所述的造粒机是搅齿造粒机。自来水厂余泥中一般含有四种水：(1)内部结合水，也称化学水，它结合在晶体结构中，因此与余泥中矿物质结合在一起，不能通过干燥将其排出，它可以被视为余泥的组成部分。(2)间隙水，它是指被大小余泥颗粒包围的水分，它不与余泥直接结合，它可以通过机械或干燥而部分排出，但不能完全排出。当干燥的余泥冷却后或机械压滤后，它会根据环境空气的湿度重新吸收水。(3)毛细结合水，它是通过表面张力保持在余泥颗粒空隙中的水，这些水是通过表面张力保持在颗粒之间的接触点上，或者可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自来水厂余泥制作的颗粒状生物滞留设施介质层填料，其特征在于，由自来水厂余泥和生物固化剂制备而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种自来水厂余泥制作的颗粒状生物滞留设施介质层填料，其特征在于，由自来水厂余泥和生物固化剂制备而成。


2.如权利要求1所述的一种自来水厂余泥制作的颗粒状生物滞留设施介质层填料，其特征在于，其制备工艺步骤如下：
S1：将经纯水稀释的生物固化剂以0.1～3％的比例喷洒在未脱水烘干的自来水厂余泥中，搅拌均匀，得混合料1；
S2：通过脱水干燥手段，将步骤S1中的混合料1含水率降至40％以下，得混合料2；
S3：将步骤S2所得的混合料2经铲车或传送带送入造粒机中造粒，得粒径为0.1cm～1cm的颗粒；
S4：将步骤S3所得的颗粒经过再次干燥，将含水率降至20％即可进行包装使用。


3.如权利要求2所述的一种自来水厂余泥制作的颗粒状生物滞留设施介质层填料，其特征在于，所述的生物固化剂包括如下组分及其重量百分比：组合物46～53％、2.7～3.4％寡糖、1.8～2.1％多糖、4.6～5.2％双糖、7.7～8.2％单糖、3.8～4.1％乳酸、1.5％氯化钾、1％硫酸镁和21.5～30.9％纯水组成。


4.如权利要求3所述的一种自来水厂余泥制作的颗粒状生物滞留设施介质层填料，其特征在于，所述的生物固化剂由如下组分及其重量百分比组成：组合物50％、3％寡糖、2％多糖、5％双糖、8％单糖、4％乳酸、1.5％氯化钾、1％硫酸镁和25...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文刚，王雷，佘年，姚瑛，刘东煊，
申请(专利权)人：中铁水务集团有限公司，珠海深圳清华大学研究院创新中心，广州水务环保技术有限公司，珠海市清创智慧海绵技术研究院有限公司，广州市自来水有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61