一种污泥陶粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于污泥陶瓷材料领域，具体涉及一种污泥陶粒及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种污泥陶粒的制备方法，包括以下步骤：将混合干料和水混合，得到混合湿料，所述混合干料包括脱水污泥、纸纤维和粘土；将所述混合湿料依次进行成型、干燥和煅烧，得到未改性污泥陶粒；将所述未改性污泥陶粒与镧离子溶液混合进行镧改性，得到所述污泥陶粒。本发明专利技术的污泥陶粒对污染物的吸附量高，净水效果好，对砷和磷的吸附容量分别达到85mg/g和45mg/g。的吸附容量分别达到85mg/g和45mg/g。的吸附容量分别达到85mg/g和45mg/g。

【技术实现步骤摘要】
一种污泥陶粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于污泥陶瓷材料领域，具体涉及一种污泥陶粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]污泥产生于污水厂处理过程，对人体和环境都会产生很大的危害。随着污泥产生量越来越大，其含水率高、体积大、力学性质差等问题，给堆放和运输带来困难，且污泥中含有大量的有毒物质，如果不能妥善地处理处置，将会带来严重的环境问题。目前成熟的污泥处理方法有：卫生填埋、土地利用、干化和焚烧等，但这几种方法各有缺点，因此研究一种新的污泥处理方法具有重大的意义。
[0003]目前的陶粒主要是粘土陶粒，粘土大部分来源于耕地，烧制陶粒会大量破坏耕地，不利于社会可持续发展。以污泥制成陶粒，变废为宝，将大大减少耕地土壤的用量，也将大大减轻日益严峻的污泥处理问题。目前，已有用污泥制备陶粒的技术，如申请号为201611064123.7的中国专利公开了一种活化给水厂污泥基陶粒强化其吸磷效果的方法，申请号为201511023099.8的中国专利公开了一种用给水厂污泥制备多孔型吸磷陶粒的方法。但目前制备的污泥陶粒均存在对污染物的吸附量低，净水效果差的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有问题，提供一种污泥陶粒及其制备方法和应用。本专利技术的污泥陶粒对污染物的吸附量高，净水效果好。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种污泥陶粒的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将混合干料和水混合，得到混合湿料，所述混合干料包括脱水污泥、纸纤维和粘土；
[0008]将所述混合湿料依次进行成型、干燥和煅烧，得到未改性污泥陶粒；
[0009]将所述未改性污泥陶粒与镧离子溶液混合进行镧改性，得到所述污泥陶粒。
[0010]优选的，所述混合干料包括以下质量分数的组分：脱水污泥30～80％、纸纤维5～10％、粘土15～60％；所述水为所述混合干料质量的30～40％。
[0011]优选的，所述混合进行镧改性为：将所述未改性污泥陶粒置于镧离子溶液中浸泡后，将得到的镧改性污泥陶粒湿料进行烧制，所述烧制的温度为400～600℃，时间为3～4h。
[0012]优选的，所述未改性污泥陶粒与镧离子溶液的用量比为0.5～1g:1mL；所述镧离子溶液的浓度为0.012mol/L至饱和浓度。
[0013]优选的，所述脱水污泥为干污水污泥和/或干自来水污泥。
[0014]优选的，所述脱水污泥为干污水污泥和干自来水污泥的混合物时，所述混合物中干污水污泥的质量分数为40～60％。
[0015]优选的，所述干污水污泥由污水厂污泥脱水得到，所述干自来水污泥由自来水厂污泥脱水得到；所述脱水的温度均为105℃。
[0016]优选的，所述煅烧包括依次进行第一煅烧和第二煅烧，所述第一煅烧的温度为450℃，保温时间为1h；所述第二煅烧的温度为850～1150℃，保温时间为1h。
[0017]本专利技术还提供了上述的制备方法得到的污泥陶粒和上述的制备方法得到的污泥陶粒在净水中的应用。
[0018]本专利技术提供了一种污泥陶粒的制备方法，包括以下步骤：将混合干料和水混合，得到混合湿料，所述混合干料包括脱水污泥、纸纤维和粘土；将所述混合湿料依次进行成型、干燥和煅烧，得到未改性污泥陶粒；将所述未改性污泥陶粒与镧离子溶液混合进行镧改性，得到所述污泥陶粒。
[0019]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0020]本专利技术的脱水污泥含有有机成分如碳水化合物、蛋白质、脂肪，再加上纸纤维的添加，煅烧后形成丰富的孔结构，对污染物的吸附量比其他廉价有机物(如木屑、米糠等)为造孔剂制备的陶瓷材料更高。利用未改性污泥陶粒丰富的孔结构，通过镧改性，镧离子负载在污泥陶粒的表面，对污染物的吸附改为化学吸附，提高了对污染物的吸附量，净水效果好。实施例的结果显示，利用污泥陶粒去除水中的砷和磷，砷和磷分别与镧反应生成砷酸镧和磷酸镧，对砷和磷的吸附容量分别达到85mg/g和45mg/g。
[0021]本专利技术所使用的原材料包括污泥、粘土、纸纤维和水，组成成分简单，使得制作成本大大降低，减少陶粒成本，大大提高了污泥陶粒的经济效益。通过使用污泥作原料代替部分粘土烧制陶粒，还减少了粘土用量，保护耕地，真正体现了固体废物处理的无害化、减量化、资源化原则，环境效益显著。
[0022]进一步地，本专利技术分别掺杂污水污泥、自来水污泥或两者混合物，污泥添加量高，达30～80wt％，有利于污泥的资源化利用，减少污泥处置成本，同时通过高温烧制，有效固定污泥中的重金属，实现污泥的无害化。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。
[0024]图1为本专利技术实施例1得到的污泥陶粒的吸附等温线；
[0025]图2为本专利技术实施例1得到的污泥陶粒的吸附动力学曲线。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种污泥陶粒的制备方法，包括以下步骤：
[0027]将混合干料和水混合，得到混合湿料，所述混合干料包括脱水污泥、纸纤维和粘土；
[0028]将所述混合湿料依次进行成型、干燥和煅烧，得到未改性污泥陶粒；
[0029]将所述未改性污泥陶粒与镧离子溶液混合进行镧改性，得到所述污泥陶粒。
[0030]在本专利技术中，若无特殊说明，使用的原料均为本领域市售商品。
[0031]本专利技术将混合干料和水混合，得到混合湿料，所述混合干料包括脱水污泥、纸纤维
和粘土。
[0032]在本专利技术中，所述脱水污泥优选为干污水污泥和/或干自来水污泥。
[0033]在本专利技术中，所述干污水污泥优选由污水厂污泥脱水得到，所述干自来水污泥优选由自来水厂污泥脱水得到，本专利技术对污水厂污泥和自来水厂污泥的来源没有特殊的限制，以污水厂和自来水厂的任意污泥即可。
[0034]在本专利技术中，所述脱水的温度均优选为105℃，本专利技术对所述脱水的时间没有特殊的限定，能够使所述脱水污泥的含水量小于10％即可。
[0035]在本专利技术中，所述脱水污泥为干污水污泥和干自来水污泥的混合物时，所述混合物中干污水污泥的质量分数优选为40～60％，更优选为50％。
[0036]在本专利技术中，所述脱水后优选还包括将得到的脱水污泥进行磨碎，得到脱水污泥颗粒。本专利技术对所述磨碎的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
[0037]在本专利技术中，所述脱水污泥颗粒优选为过150～200目筛。
[0038]得到脱水污泥后，本专利技术将所述脱水污泥或脱水污泥颗粒、纸纤维、粘土和水混合，得到混合湿料。
[0039]在本专利技术中，所述粘土优选为红粘土或高岭土。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污泥陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将混合干料和水混合，得到混合湿料，所述混合干料包括脱水污泥、纸纤维和粘土；将所述混合湿料依次进行成型、干燥和煅烧，得到未改性污泥陶粒；将所述未改性污泥陶粒与镧离子溶液混合进行镧改性，得到所述污泥陶粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合干料包括以下质量分数的组分：脱水污泥30～80％、纸纤维5～10％、粘土15～60％；所述水为所述混合干料质量的30～40％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合进行镧改性为：将所述未改性污泥陶粒置于镧离子溶液中浸泡后，将得到的镧改性污泥陶粒湿料进行烧制，所述烧制的温度为400～600℃，时间为3～4h。4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述未改性污泥陶粒与镧离子溶液的用量比为0.5～1g:1mL，所述镧离子溶液的浓度为0.012m...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海燕，唐霞，张立国，孙洪智，杨茗淞，李鹏飞，林学然，张旭恒，李炜，吴学伟，李碧清，
申请(专利权)人：广州市净水有限公司，
类型：发明
国别省市：