玻璃污泥基多孔陶粒滤料及其制备方法技术

玻璃污泥基多孔陶粒滤料及其制备方法，属于水处理及环境材料技术领域。本发明专利技术的特征是以废玻璃、污泥为主要原料，掺加少量添加剂，各组分质量比为废玻璃５０－７０％、污泥２５－４５％、添加剂３－１０％，经粉碎、混合、造粒，形成粒径４－８ｍｍ的球形颗粒，自然环境中放置１５－３０小时，１００－１２０℃温度下，干燥１－３小时，３００－５５０℃温度下，焙烧５－２０分钟，８００－９００℃温度下，烧胀１０－４０分钟，自然冷却。本发明专利技术产品空隙分布均匀，工艺简单，烧胀温度低（比现有陶粒滤料烧胀温度低２００℃以上），耗能少，可大量利用固体废弃物废玻璃和污泥，对粘土的代用具有重要的资源利用和环保价值，生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水处理及环境材料领域，涉及一种固体废弃物废玻璃、污泥配合生产水处理多孔陶粒滤料 的制备方法。
技术介绍
用于水处理的滤料，目前主要有玻璃钢或塑料蜂窝滤料、立体波纹滤料、软性纤维滤料、半软性滤料 以及不规则状滤料、陶粒滤料等。玻璃钢和塑料滤料表面光滑，生物膜附着力差，易老化，且容易产生不 同程度滤料的堵塞；软性滤料中的水流流态不理想，易被生物膜粘结在一起，产生结球现象，使其表面积 减小，进而在结球的内部产生厌氧作用，影响处理效果；不规则状滤料水流阻力大，易于引起滤池堵塞。 而陶粒滤料为球形，形状规则，表面粗糙，比表面积、孔隙率和生物量较大，可提高滤池负荷，减少水头 损失，保证水处理效果，是水处理较理想的滤料。目前常用的水处理多孔陶粒滤料多是以黏土和页岩烧制而成。需要大量的开采优质黏土和页岩。开采 黏土要破坏耕地，开采页岩要破坏自然环境，大大加重了环境的负担，违背了可持续发展的原则。因此， 寻求新型的陶粒制备材料迫在眉睫。另外，常用的多孔陶粒滤料制备技术烧结温度多在1000'C以上，能量 消耗较高，导致陶粒滤料生产成本居高不下，烧结温度高已成为降低陶粒滤料生产成本的制约因素。
技术实现思路
针对目前多孔陶粒滤料消耗大量自然资源、能耗高、生产成本较高等问题，本专利技术提供一种制备主要 原料为固体废弃物废玻璃和污泥，制备过程中烧结温度低的有利f环境保护和降低生产成本的多孔陶粒滤 料及其制备方法。本专利技术的玻璃污泥基多孔陶粒滤料制造工艺为将废玻璃、干污泥、添加剂粉碎，过120目筛，按比例配合，经混合机混合后，在造粒机中加水造粒，形成粒径4-8mm的球形颗粒，然后将球粒进行干燥、焙 烧和烧胀，冷却即得产品。本专利技术产品配方(以质量百分比计)为废玻璃50-70%,污泥25-45%,添加剂3-10%。添加剂可 以包括酚醛树脂、羧甲基纤维素、磨细煤粉、水玻璃、灰渣粉、赤泥、矿渣粉、碳酸钙等中的一种或两种。本专利技术可以将废玻璃、干污泥、添加剂各自粉碎后再在混合机中进行混合，也可以将原料先进行配料 后一起喂入粉碎机中粉碎、混合。本专利技术料球在自然自然环境中放置15-30小时后，利用回转窑余热，在100-12(TC温度下干燥，时间 为1-3小时，烘干后的料球送入回转窑内，在300-55(TC温度下焙烧，时间为5-20分钟，在800-900。C温 度下烧胀，时间为10-40分钟。出窑后的料球采用自然冷却方式冷却。本专利技术所采用的废玻璃是人们日常生产、生活中产生的固体废弃物，由于其回收价值较低，通常被丢 弃到生活垃圾中，影响垃圾的处理处置，当垃圾填埋时，玻璃会长时间滞留在自然环境中，破坏土壤结构， 影响填埋场的开发利用；当垃圾堆肥时，碎玻璃会存留在堆肥成品中，影响堆肥质量；当垃圾焚烧时，玻 璃会发生熔融破坏焚烧设备。本专利技术所采用的污泥是污水过程中产生的废弃物，由于污泥中含有大量的有机质、病菌、寄生虫、重 金属离子等有害物质而且常伴有恶臭，如不经适当的处理会对周围环境造成严重的污染。如将污泥施于农田，污泥中的重金属离子等有害物质有可能会影响人们的身体健康；如将污泥填埋处置，要占用大量的土 地和花费大量的运输费用，而且填埋场周围的环境也会恶化；如将污泥焚烧，所需的费用很高，需要消耗 大量的能源，还存在烟气污染问题。开发废玻璃、污泥代替黏土、页岩应用于环境材料领域，对节约自然资源，保护环境，防止水土流失 意义重大，达到了以废治废的目的。与现有多孔陶粒滤料比较，本专利技术具有以下特点(1) 废玻璃中N出0、 K20含量较高，其在制备陶粒生产中具有强烈的助熔作用，在高温下，与其它难 熔成分如Si02、 AL203等生成熔点较低的共熔混合物，产生大量的液相，并使陶粒坯体获得膨胀所必需的黏度，使烧胀温度下降20(TC以上，有利于陶粒制备的能耗降低。(2) 废玻璃作为陶粒滤料制备原料，无需清洗，直接粉碎使用，避免了废玻璃资源化利用过程中排 放废水等所造成的二次污染问题。(3) 污泥中有机质含量高，其在焚烧过程中会产生大量的气体，在制备陶粒生产中可作为发泡剂使 用，降低了发泡剂购置成本。(4) 污泥在陶粒滤料制备过程中，烧结的高温环境会将其所含的病原体灭活，重金属固结在陶粒滤 料中，消除了污泥中病原体和重金属的污染问题。(5) 废玻璃和污泥都是固体废弃物，制备陶粒滤料，使废玻璃和污泥得到了无害化、减量化和资源 化处理，达到了以废治废的目的，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。附图说明图1为玻璃污泥基多孔陶粒滤料的制备流程图。 具体实施例方式具体实施方式一本实施方式的玻璃污泥基多孔陶粒滤料由50-70%的废玻璃粉、25-45%的干污泥和 3-10%的添加剂制成。废玻璃粉的化学成分见表1。污泥的化学成分见表2。表1废玻璃粉的主要化学成分成分Si02A1203Fe203CaOMgONa20+K20其它氧化物含量(％)732. 50.281. 5140.8表2污泥的主要化学成分<table>table see original document page 4</column></row><table>具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述玻璃污泥基多孔陶粒滤料由60%的废玻璃粉、3tm的干污泥和10%的添加剂制成。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述玻璃污泥基多孔陶粒滤料由60%的废 玻璃粉、35%的干污泥和5%的添加剂制成。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述玻璃污泥基多孔陶粒滤料由65%的废 玻璃粉、30%的干污泥和5%的添加剂制成。具体实施方式五本实施方式按照如下方法制备玻璃污泥基多孔陶粒滤料(1) 原材料的选择和准备本专利技术中的原料采用废玻璃粉和城市污水厂的污泥以及少量的添加剂等。 废玻璃粉主要是日常生活中产生的废玻璃，经粉碎形成过120目筛筛余量小于5%的粉末；污泥取自城市污 水厂，含水率80%,经过干燥、粉碎形成过120目筛筛余量小于5%的粉末。两者的化学成分见表1和表2。(2) 制备原料配方(质量百分比)参见具体实施方式一，其中本实施方式优选配方为废玻璃粉 (60%)，干污泥(35%)，添加剂(5%)、水(适量)。(3) 成型和烘干依照如图l所示流程，将制备原料机械成球并分级后制成4mm、 5mm、 6mm、 7mm和 8mm等系列球体陶粒坯料，将陶粒坯料在自然环境中放置24h后，在KKTC-120'C温度下干燥2h。(4) 焙烧与烧胀将烘干后的陶粒坯料分别在50(TC温度下焙烧10min，在800-90(TC温度范围内恒 温30min完成烧胀过程，然后自然冷却。本实施方式的玻璃污泥基多孔陶粒滤料与目前常用的滤料在性能指标上的对比见表3。表3性能指标对比<table>table see original document page 5</column></row><table>本专利技术操作过程中所采用各成分的具体数值只在于表示相互间的比例关系，其在实际应用中不限于该数值的使用，只要符合相互间的比例关系即可实现本专利技术的目的，所以都应在本专利技术的保护范围之内；同 时，在制备过程中有许可误差的存在，本文档来自技高网...

【技术保护点】
玻璃污泥基多孔陶粒滤料，其特征是以废玻璃、污泥为主要原料，掺加少量添加剂，经成球、干燥、烧结而成，各组分质量比为废玻璃５０－７０％、污泥２５－４５％、添加剂３－１０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵继红，刘永德，冯敏，董燕，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]