由污泥制成的水处理过滤材料及其制备方法技术

由污泥制成的水处理过滤材料及其制备方法，涉及一种水处理过程中使用的过滤材料及其制备方法。目前，污泥并没有被有效的利用，人们还要投资对它进行处置，增加了人们的工作负担。由污泥制成的水处理过滤材料中各原料添加量分别为：粘土占干污泥质量的３００～４００％、粘结剂占粘土质量的１０～２０％；它的制备方法为，将各原料按所述比例混合后，在９００～１２００℃条件下烧制１５～３５ｍｉｎ。本发明专利技术过滤材料具有足够的强度，不易破损，并且由于所得滤料表面粗糙，所以微生物容易挂膜；用本发明专利技术方法和原料制备的过滤材料可以大量的消耗脱水污泥，不但处理低，而且可以避免污泥二次污染，利于推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水处理过程中使用的过滤材料及其制备方法。
技术介绍
曝气生物滤池应用于废水处理中，粒状滤料的选择对于得到较高活性生物量和生物多样性起到的作用非常大。目前，常用的滤料有石英砂、活性炭、沸石、陶粒及塑料制品(合成纤维、聚乙烯小球、波纹板等)。曝气生物滤池对滤料的一般要求是(1)表面粗糙。表面粗糙的滤料为微生物提供了理想的生长、繁殖地，表现为容易挂摸、生物量高。(2)密度适中。密度太大不利于反冲洗的进行，表现为所需反冲强度大、反冲所需时间长；密度太小，在反冲时容易跑料，不易控制反冲强度。(3)有一定的强度，耐摩擦。(4)无毒、化学性质稳定。(5)价格适中。目前，国内在废水生物处理工艺中已开发出多种新型填料，组建了一批生产厂家，产品种类繁多，门类较为齐全，但现有的滤料在物理学特性及生物膜附着性能等方面各有其弱点，它们或表面光滑、微生物难于挂膜，或强度不够、破损严重，或价格昂贵、再生困难，并且目前所使用的滤料几乎都不具备促进微生物活性的特性。因此研究和开发一种好的接触滤料是关系到曝气生物滤池应用于水处理成败的关键之一。污泥是水处理过程中形成的以有机物为主要成分的泥状物质，从表观上看，污泥呈黑色，不定形态，手触摸有粘的感觉。其有机物含量高，容易腐化发臭，颗粒较细，密度较小，含水率高且不易脱水，是呈胶状结构的亲水性物质。目前的污泥作为常规污水处理的剩余产品，并没有被有效的利用，相反，人们还需要投资额外的费用对它进行处置，从而增加了人们的工作负担。
技术实现思路
针对现有污泥没有被有效利用的问题，本专利技术提供一种不但可以有效利用污泥，同时还可以使产品具有极好的性能且具备促进微生物活性特性的过滤材料及其制备方法。由污泥制成的水处理过滤材料，它是由以下成分的原料制备而成污泥、粘土、粘结剂，所述各原料的添加量分别为粘土占干污泥质量的300～400％、粘结剂占粘土质量的10～20％；它的制备方法为将各原料按所述比例混合后，在900～1200℃条件下烧制15～35min。专利技术人综合了有关国内外的曝气生物滤池过滤材料的资料，进行了大量的以污泥和粘土为原料制备过滤材料的试验，曾得到粘土添加量不超过污泥质量1.5倍时的工艺参数，试验发现，如果粘土添加量超过污泥质量1.5倍时所得滤料性能明显降低。但在专利技术人继续研究中却发现，当粘土添加量是污泥质量3～4倍时，所得滤料性能又有明显提高，于是专利技术人试验各种条件对滤料性能的影响程度，通过正交试验、污泥添加百分数的影响、粘结剂添加百分数的影响、烧成温度的影响以及保温时间的影响等大量试验，得到了适当的烧成温度、时间和升温过程制度，并根据对过滤材料的一些物化性能的检测结果，确定了污泥过滤材料的配比及烧制工艺参数，制备出了性能完全符合要求的污泥滤料。经测试，本专利技术所得过滤材料可以达到以下性能亚甲基蓝吸附量为0.158mg/g，碘吸附量为15.6mg/g，得率为83.3％，烧失率为18.2％，吸水率为9.3％，空隙率为41.2％，松散容重为571kg/m3，颗粒表观密度为1021kg/m3。本专利技术中的得率＝M产物/M原料×100％，烧失率＝(1-得率)×100％。可以看出，本专利技术所得过滤材料具有足够的强度，不易破损，并且由于所得过滤材料表面粗糙，所以微生物容易挂膜；同时该过滤材料还具备激化微生物活性的特性，并且用本专利技术方法和原料制备的过滤材料可以大量的消耗脱水污泥，不但处理成本大大低于焚烧法，而且可以避免污泥二次污染，尤其符合我国固废处理的无害化、减量化和资源化原则，将有广阔的发展前景。同时通过对过滤材料中重金属Cr的浸出试验，经XRD分析可知，原料中的重金属Cr经过高温烧结，主要以晶体的形态存在于成品中，所检出的重金属都是以稳态化合物结构存在。由于离子键具有较高的晶格能和很强的稳定性，因此重金属在底泥陶粒中具有较好的固化能力，从而消除了所得过滤材料在应用过程中可能产生的顾虑，利于推广应用。附图说明图1是具体实施方式六所述进行挂膜试验所使用的试验装置结构示意图. 具体实施例方式具体实施方式一本实施方式为由污泥制成的水处理过滤材料，它是由以下成分的原料制备而成污泥、粘土、粘结剂，所述各原料的添加量分别为粘土占干污泥质量的300～400％、粘结剂占粘土质量的10～20％；它的制备方法为，将各原料按所述比例混合后，在900～1200℃条件下烧制15～35min，本实施方式所述粘结剂为水玻璃。具体实施方式二本实施方式中各原料的添加量分别为粘土占干污泥质量的320％、粘结剂占粘土质量的12％；将各原料按所述比例混合后，在1000℃条件下烧制30min。具体实施方式三本实施方式中各原料的添加量分别为粘土占干污泥质量的380％、粘结剂占粘土质量的18％；将各原料按所述比例混合后，在1150℃条件下烧制20min。具体实施方式四本实施方式中各原料的添加量分别为粘土占干污泥质量的350％、粘结剂占粘土质量的15％；将各原料按所述比例混合后，在950℃条件下烧制32min。具体实施方式五本实施方式详细阐述过滤材料的制备过程，具体过程依次如下a.对污泥进行干燥、破碎和筛分干燥的目的是使污泥中的水分被去除；污泥破碎后，采用国家统一标准筛进行筛分。b.加入占干污泥质量300～400％的粘土、占粘土质量10～20％的粘结剂，与干污泥混合均匀后挤压成型污泥可以降低产品的松散容重和降低烧成温度；粘土原料中的铝质成分可以增加原料的可塑性，同时在烧结过程中增加产品的强度和烧胀性能，这样可以克服污泥中硅、铝成分的缺乏。加入占粘土质量10～20％的水玻璃作为粘结剂，有助于粘结成型，并有降低产品容重和烧成温度的作用。将各原料混合均匀后挤压成型将各原料按所述比例称量后，在干磨容器中进行混合，由于刀片的高速旋转，使原料充分混合。混合结束之后，把原料倒入混合容器中，加入适量的水，充分搅拌，混合料的含水率控制在10～20％之间，在颗粒机上挤压成型，筛分后制得过滤材料。c.烧结先对成型滤料进行干燥和预热，使其水分得到充分排除，避免在烧制过程中过滤材料因水分过多而开裂；然后在900～1200℃条件下进行焙烧15～35min；d.自然冷却至室温。具体实施方式六一种新型滤料能否应用于污水生物处理的单元中去，能否得到广泛应用，主要看其在反应器中的处理效能。本实施方式选用江西陶粒(3-5mm)、广州陶粒(3-6mm)、煤质柱状活性炭和本专利技术所述滤料(4-6mm)四种滤料所做的对比实验考察利用干污泥制作新型滤料作为曝气生物滤池填料的可行性。一.试验装置及试验用水1.试验装置进行挂膜试验，所用滤柱高为200cm，直径为5cm，滤层厚为120cm，承托层为10cm，在试验中为了消除边壁效应的影响，对滤柱进行了特殊的边壁粗糙处理。采用曝气管曝气，曝气位置设置较常规方法有所改进，在距承托层40cm处，进水方式采用下向流，试验装置如图1所示。2.试验用水由于试验周期较长，试验用水量大，在实验室直接用生活污水进行试验比较困难，故采用人工稀释原污水的方法来作为得到试验装置用水，生活污水取自哈尔滨工业大学第二校区下水道污水，加入水箱之前，污水经过筛网把大颗粒污染物去除，试验期间反应器水质见表1。表1试验用生活污水水质 二.四种滤料反应器的挂本文档来自技高网...

【技术保护点】
由污泥制成的水处理过滤材料，其特征在于它是由以下成分的原料制备而成：污泥、粘土、粘结剂，所述各原料的添加量分别为：粘土占干污泥质量的３００～４００％、粘结剂占粘土质量的１０～２０％；将各原料按所述比例混合后，在９００～１２００℃条件下烧制１５～３５ｍｉｎ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许国仁，李圭白，邹金龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]