一种高效除磷免烧陶粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高效除磷免烧陶粒的制备方法，包括：将给水厂残泥和芬顿污泥经预处理后，再与水泥、粉煤灰和激发剂按一定质量比混匀；然后向混匀后的原料中加入水玻璃的水溶液，搅拌均匀后造粒，得到陶粒生料；将陶粒生料在室温下放置一定时间，而后放入灭菌锅中蒸养；将蒸养后的陶粒于室温下自然风干陈化；将自然风干陈化后的陶粒在烘箱中陈化，即制得以芬顿污泥与给水厂残泥为主体的高效除磷免烧陶粒。本发明专利技术制备方法简单、原料廉价易得、设备投入及运行成本低，制备的免烧陶粒不仅吸附效果优异，对磷具有较强吸附能力，可作为吸附材料应用于废水处理工艺中，而且力学性能良好，该制备方法能够实现“以废治废”的双赢目标。的双赢目标。的双赢目标。

【技术实现步骤摘要】
一种高效除磷免烧陶粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种高效除磷免烧陶粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]芬顿法是著名的催化氧化反应，1893年由化学家Fenton HJ发现。尽管化学界和环境科学界对该方法早已有深入研究，但在污水处理中大规模应用还不足十年的历史。据了解，目前在我国已有数家超十万吨/日处理规模的污水处理厂采用了芬顿法深度处理工艺。生产实践表明：对于一般化工园区废水，经芬顿法深度处理后可稳定达标，但出现的问题是：产生的污泥量太多，工程经济难以忍受。以实际污水厂为例，生化处理后出水投加FeSO4盐量约为1000mg/L，理论产泥量约5.8吨/万吨水，这种泥基本为铁的化合物(以下简称“铁泥”)，约为城市污水厂产泥量的五倍。因此，探求深度处理中产生铁泥的出路及资源化利用方法，对降低污水处理费用、解决二次污染问题有其重要的意义。
[0003]芬顿污泥目前尚无有效处理方法，一般是干化后焚烧或者填埋处理。芬顿污泥干化后焚烧处理投资和运行成本高，操作管理复杂，而且焚烧过程中会产生废气，污染大气，同时芬顿污泥含有大量无机物，热值不高，不利于焚烧。芬顿污泥干化后填埋并没有根本上解决芬顿污泥环境污染问题，而目前能够用来填埋芬顿污泥的场地逐渐减少，填埋成本逐步提高，填埋过程中还会产生污泥渗滤液污染，大气污染。
[0004]给水厂残泥是给水处理过程中产生的副产物，主要由絮凝剂及原水中携带的胶体和有机质组成，大量研究已证实给水厂残泥是一种安全无毒的废弃物。其产量巨大，据统计，近年我国给水厂残泥年排放量(含水)达55亿m3，其中，80％以上的给水厂残泥未经资源化再利用而直接排放到自然水体、城市污水系统中，或者经脱水后土地填埋。随着我国人口的增长及供水能力的增强，给水厂残泥的产量将呈指数型增长的态势，而与此同时我国环境保护要求也在不断提升、城市污水排放标准日益严格、土地资源日趋紧张。为缓解供水需求与环境保护矛盾，资源化再利用给水厂残泥必将成为重要应用需求。
[0005]当前，给水厂污泥的处置主要集中在排泥水的直接排放、脱水泥饼的海洋投弃、陆上埋弃、卫生填埋、铝盐铁盐的再生、土地利用和建材利用等方面，但是存在引发二次污染、后续处理费用高等问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供一种以芬顿污泥与给水厂残泥为主体的高效除磷免烧陶粒及其制备方法和应用。本专利技术的制备方法工艺简单，原料廉价易得、设备投入及运行成本低，制备的免烧陶粒孔隙度高，比表面积大，且有较高吸附除磷能力，同时力学性能也能很好的满足需求，可作为除磷吸附材料应用于废水处理工艺中，易于推广使用。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种高效除磷免烧陶粒的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)配料：将给水厂残泥和芬顿污泥经预处理后，再与水泥、粉煤灰和激发剂混匀，按质量比计，芬顿污泥∶给水厂残泥∶水泥∶粉煤灰∶激发剂为5～30％∶30～55％∶10～15％∶10～20％∶2～5％；
[0010](2)造粒：在混合均匀的原料中加入水玻璃的水溶液，搅拌均匀后造粒，得到陶粒生料；
[0011](3)蒸养：将陶粒生料在室温下放置一定时间，而后放入灭菌锅中蒸养；
[0012](4)室温陈化：将蒸养后的陶粒于室温下自然风干陈化；
[0013](5)烘箱陈化：将自然风干陈化后的陶粒在烘箱中陈化，即制得以芬顿污泥与给水厂残泥为主体的高效除磷免烧陶粒。
[0014]作为优选，步骤(1)中，所述芬顿污泥的预处理方法为烘干后粉碎过100目筛，再经灼烧；所述给水厂残泥的预处理方法为烘干后粉碎过100目筛。
[0015]作为优选，步骤(2)中，所述水玻璃的添加量为每100g原料加入35～40mL水和6～8g水玻璃。
[0016]作为优选，所述水泥为普通硅酸盐水泥；所述激发剂为生石灰与石膏的混合物，且所述混合物中，生石灰与石膏的质量比为1～1.5∶1～2。
[0017]作为优选，步骤(5)中，所述在烘箱中陈化的条件为在30～60℃陈化1～3h。
[0018]作为优选，步骤(3)中，所述陶粒生料在室温下放置的时间为2～3小时；所述蒸养的温度为70～90℃，蒸养的时间为10～12h。
[0019]作为优选，步骤(4)中，所述自然风干陈化的时间为1～2天。
[0020]作为优选，所制得的高效除磷免烧陶粒的粒径为3～6mm，形状为球状。
[0021]作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种采用前述的制备方法制备得到的高效除磷免烧陶粒。
[0022]作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供上述的高效除磷免烧陶粒应用于含磷废水的处理。
[0023]本专利技术所产生的有益效果为：
[0024](1)本专利技术的主要原料为给水厂的废弃物与芬顿污泥，其它原料激发剂和粉煤灰也均为工业废弃物，因此，所需原料均廉价易得；且制备的陶粒孔隙度高，比表面积大。
[0025](2)本专利技术的制备工艺简单、无需高能耗的高温焙烧炉、设备投入成本及运行成本低。
[0026](3)本专利技术利用给水厂残泥与芬顿污泥制备的陶粒，可作为除磷吸附材料应用于水处理工艺中，有利于实现“以废治废”的目标，符合循环经济的发展要求。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的高效除磷免烧陶粒的制备流程图。
[0028]图2为本专利技术制备的UCFWTR与对比例采用给水厂污泥制备的UCWTR的SEM对比图，其中(a)为UCWTR的SEM图，(b)为UCFWTR的SEM图。
[0029]图3为本专利技术制备的UCFWTR与采用给水厂污泥制备的UCWTR的FT
‑
IR图谱。
具体实施方式
[0030]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。
[0031]一种高效除磷免烧陶粒制备方法，包括如下步骤：
[0032](1)原料预处理：给水厂残泥经105℃烘干、破碎、研磨过100目，将芬顿污泥经105℃烘干、破碎、研磨过100目再于300℃灼烧，再分别将水泥、粉煤灰和激发剂研磨过100目筛，然后将处理后的给水厂残泥、芬顿污泥、水泥、粉煤灰和激发剂按一定质量比混合，其中芬顿污泥质量占比为5～30％，给水厂残泥质量占比为30～55％，水泥10～15％，激发剂2～6％，粉煤灰10～20％；
[0033](2)造粒：在步骤(1)混合均匀的原料中加入水玻璃的水溶液，水玻璃的添加量为每100g原料加入35～40mL水和6～8g水玻璃，搅拌后放入造粒机中造粒，得到粒径为3～6mm的球形陶粒生料；
[0034](3)蒸养：将陶粒生料在室温下放置2～3小时，而后放入80℃的灭菌锅中蒸养10～12h；
[0035](4)室温陈化：蒸养后的陶粒室温下自然风干陈化1～2天；
[0036](5)烘箱陈化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效除磷免烧陶粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)配料：将给水厂残泥和芬顿污泥经预处理后，再与水泥、粉煤灰和激发剂混匀，按质量比计，芬顿污泥∶给水厂残泥∶水泥∶粉煤灰∶激发剂为5～30％∶30～55％∶10～15％∶10～20％∶2～5％；(2)造粒：在混合均匀的原料中加入水玻璃的水溶液，搅拌均匀后造粒，得到陶粒生料；(3)蒸养：将陶粒生料在室温下放置一定时间，而后放入灭菌锅中蒸养；(4)室温陈化：将蒸养后的陶粒于室温下自然风干陈化；(5)烘箱陈化：将自然风干陈化后的陶粒在烘箱中陈化，即制得以芬顿污泥与给水厂残泥为主体的高效除磷免烧陶粒。2.根据权利要求1所述的高效除磷免烧陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述芬顿污泥的预处理方法为烘干后粉碎过100目筛，再经灼烧；所述给水厂残泥的预处理方法为烘干后粉碎过100目筛。3.根据权利要求1所述的高效除磷免烧陶粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水玻璃的添加量为每100g原料加入35～40mL水和6～8g水玻璃。4.根据权利要求1所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵媛媛，许友泽，付广义，陈韬，蔡子豪，
申请(专利权)人：湖南省环境保护科学研究院，
类型：发明
国别省市：