本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種凈水污泥和硅藻土制備的用于污水處理的復(fù)合陶粒。
背景技術(shù)：
凈水污泥是自來水廠在凈化原水過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，它主要來自于濾池反沖洗排水、沉淀池或澄清池的排泥水。由于在原水沉淀過程中會加入混凝劑和軟化藥劑，污泥中會含有相應(yīng)的氧化物和氫氧化物，諸如Fe2O3、SiO2、CaO、Mg(OH)2等，凈水污泥幾乎含有原水所流經(jīng)的地表層的所有元素和化合物，以無機(jī)成分為主，腐殖質(zhì)等有機(jī)成分較少。目前凈水污泥主要是作為廢棄物進(jìn)行填埋處理，既增加了自來水廠的生產(chǎn)成本，同時也占用了大量的土地資源，凈水污泥若不妥善處置，將存在對環(huán)境產(chǎn)生“二次污染”的危險。由于凈水污泥的主要成分與常規(guī)粘土相似，因此可以利用凈水污泥來代替粘土進(jìn)行陶粒的制備，這對污泥的減量化、無害化、資源化利用有著積極的意義。
硅藻土是一種多孔性質(zhì)的生物硅質(zhì)巖石，它的主要成分SiO2，還含有少量的鐵鈣鎂鋁等金屬氧化物，通常SiO2含量越高則硅藻土性能越好。硅藻土殼體上具有大量有序排列的微孔，因此硅藻土的孔體積和比表面積很大、堆積密度很小，具有較強的吸附性能和過濾能力，工業(yè)上常被用在污水處理吸附劑、啤酒廠助濾、催化劑載體等方面。
目前對于陶粒并沒有一個嚴(yán)格意義上的定義，陶粒屬于一種輕集料，參照人造輕集料的定義：陶粒是一種堆積密度小于1100kg/m3，粒徑在5~20mm，具備一定抗壓強度，表面有陶質(zhì)或釉質(zhì)的外殼的輕集料。從使用功能上來看，陶粒主要分為建筑用陶粒和水處理陶粒。當(dāng)前我國的陶粒以粘土陶粒和頁巖陶粒為主，粘土材料取材于耕地，頁巖材料需要開采山體，這會導(dǎo)致土地資源加劇緊張和生態(tài)環(huán)境遭到破壞，因此結(jié)合固體廢棄物資源化利用來開發(fā)新型陶粒材料就具有重要的實際意義。
已有一些分別利用污泥或硅藻土來制備陶粒的發(fā)明專利：CN101148348A公布了一種城市生活污水污泥燒結(jié)制陶粒的方法，以70%以上城鎮(zhèn)污泥為主要原料，粉煤灰和粘土為輔料，經(jīng)過干燥、粉碎混合，再經(jīng)過混料、加壓成型、預(yù)熱、焙燒等工藝得到陶粒產(chǎn)品。CN102757255A公布了一種利用凈水污泥與污水污泥制備輕質(zhì)陶粒的方法，以凈水污泥和污水污泥為主要原料，利用燒結(jié)技術(shù)制成。CN102491729A提供了一種用于微污染水預(yù)處理的沸水給水污泥陶粒的制備方法，該陶粒由一定比例的給水廠脫水污泥、改性沸石粉及發(fā)泡劑按質(zhì)量比50~60%、35%~49%、1%~5%比例均勻混合在造粒機(jī)上成球，生料烘干后焙燒得到陶粒，將其冷卻至室溫后進(jìn)行篩分即得到陶粒成品。CN102775120A公布了一種硅藻土多孔陶粒的制備方法，該方法首先將氫氧化鈉、水玻璃和水按照4：17:1:5混合制備陳化劑；按照質(zhì)量百分比45%~55%硅藻土、10%~18%膨潤土、35%~38%水均勻混合，壓制成球形顆粒；按照質(zhì)量百分比配備20%~30%粉煤灰、20%~30%硅藻土、50%陳化劑均勻混合制備外殼粉料；將上述制備好的球形顆粒和外殼粉料按3:1的質(zhì)量比投入湯圓機(jī)中滾動制得陶粒。CN104785203A公布了一種硅藻土凈水陶粒的生產(chǎn)方法，該陶粒由硅藻土和膨潤土按照10:1的質(zhì)量比例經(jīng)過配料、制泥、制粒、干燥、焙燒等工序制成，制得的陶粒質(zhì)地通透，具備吸附性和過濾性，有利于微生物的附著與繁衍。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于解決給水廠凈水污泥所造成對對環(huán)境產(chǎn)生二次污染問題，同時結(jié)合啤酒廠所產(chǎn)生的廢硅藻土進(jìn)行固體廢棄物資源化利用，開發(fā)出一種利用凈水污泥和硅藻土制備的復(fù)合陶粒。從污泥的成分來看，污泥的有機(jī)質(zhì)和熱量含量均較高，可以滿足燒制時的基本要求，但是污泥中的SiO2和Al2O3含量較低，單獨利用污泥燒制陶粒不能夠成球，因此可以加入以SiO2為主要成分的硅藻土，同時摻和少量的氧化鈣作為粘結(jié)劑。
技術(shù)方案：本發(fā)明公開了一種凈水污泥和硅藻土制備的復(fù)合陶粒，包括下述特征：所用原料為凈水污泥、硅藻土、氧化鈣，按照一定比例混合、成球、烘干、400℃預(yù)熱25min、900~1200℃焙燒30min而成。
所述的一種凈水污泥和硅藻土制備的復(fù)合陶粒，其特征在于：所用原料為凈水污泥、硅藻土、氧化鈣，所述比例按重量計：凈水污泥60~90份；硅藻土20~30份；氧化鈣10~20份。
進(jìn)一步的，所述的一種凈水污泥和硅藻土制備的復(fù)合陶粒，其特征在于：所述硅藻土為回收的啤酒廠用于助濾的廢硅藻土或者普通硅藻土原料的一種或多種，所述原料采用回收啤酒廠助濾用廢硅藻土?xí)r，需要對廢硅藻土進(jìn)行水熱法預(yù)處理：加熱溫度為160℃、加熱時間為6h，獲得除去雜質(zhì)的硅藻土原料。
本發(fā)明具有如下的有益效果：
1.污泥的摻和量高達(dá)60%以上，污泥的熔點低，污泥成分的提高可以顯著降低混合物的熔點，燒制能耗降低；能夠大規(guī)模地處理處置凈水污泥，實現(xiàn)污泥的資源化利用，有效解決給水廠凈水污泥傳統(tǒng)的填埋處置所存在的二次污染問題。
2.以硅藻土為輔料，為啤酒廠助濾用產(chǎn)生的廢硅藻土提供了一種資源化利用的新途徑，實現(xiàn)“以廢治廢”的目的。
3.制得的復(fù)合陶粒產(chǎn)品強度較好，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，吸水率高，吸附性能佳，適宜作為水處理材料。
4.本方法實用先進(jìn)，操作簡單，成本低廉，無二次污染，能夠?qū)⑸鐣б?、生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益有機(jī)統(tǒng)一。
附圖說明
圖1為凈水污泥和硅藻土1100℃燒結(jié)制備復(fù)合陶粒樣品。
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
實施例1：
本實施例提供一種凈水污泥和硅藻土制備的復(fù)合陶粒，按重量比計算，其原料包括：
凈水污泥80份；
硅藻土20份；
氧化鈣10份。
（1）原料準(zhǔn)備
對凈水污泥在110℃的溫度下進(jìn)行烘干處理。
若硅藻土為回收自啤酒廠用于助濾的廢硅藻土，對廢硅藻土進(jìn)行水熱法處理：將硅藻土與水均勻混合，置于反應(yīng)釜，將反應(yīng)釜置于恒溫鼓風(fēng)干燥箱中加熱6 h，加熱溫度為160℃，反應(yīng)完成后取出硅藻土，自然冷卻至室溫?？梢酝ㄟ^水熱法將其中的有機(jī)物碳化，將有機(jī)物凝結(jié)成小球顆粒，從而使廢硅藻土恢復(fù)活性。
按照上述重量比，將預(yù)處理后的凈水污泥、硅藻土和氧化鈣加水?dāng)嚢杌旌暇鶆颍玫交旌衔铩?/p>
（2）制備成球
將混合物加工成球體，球體直徑范圍為2cm~5cm,將球體置于電熱恒溫干燥機(jī)升溫至105℃烘干，得到烘干料。
（3）預(yù)熱處理
將烘干料置于箱式電爐預(yù)熱處理：設(shè)定升溫速率為10℃/min，電爐中溫度從室溫升至400℃，在400℃的溫度下預(yù)熱25min。將烘干料預(yù)熱，能夠有效避免混合球體突然進(jìn)入高溫環(huán)境而引起破裂，同時還能夠降低后期的焙燒耗能。
（4）焙燒球體
將預(yù)熱處理過的球體在箱式電爐中焙燒，升溫速率為10℃/min,焙燒溫度為1000℃，焙燒時間為30min，然后自然冷卻至室溫，成為成品復(fù)合陶粒。
實施例2：
本實施例提供一種凈水污泥和硅藻土制備的復(fù)合陶粒，按重量比計算，其原料包括：
凈水污泥80份；
硅藻土20份；
氧化鈣10份。
制備步驟：
（1）原料準(zhǔn)備
對凈水污泥在110℃的溫度下進(jìn)行烘干處理。
硅藻土為回收自啤酒廠用于助濾的廢硅藻土，對廢硅藻土進(jìn)行水熱法處理：將硅藻土與水均勻混合，置于反應(yīng)釜，將反應(yīng)釜置于恒溫鼓風(fēng)干燥箱中加熱6 h，加熱溫度為160℃，反應(yīng)完成后取出硅藻土，自然冷卻至室溫。
按照上述重量比，將預(yù)處理后的凈水污泥、硅藻土和氧化鈣加水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，得到混合物?/p>
（2）制備成球
將混合物用手搓成球體，球體直徑范圍為2cm~5cm,將球體置于電熱恒溫干燥機(jī)升溫至105℃烘干，得到烘干料。
（3）預(yù)熱處理
將烘干料置于箱式電爐預(yù)熱處理：設(shè)定升溫速率為10℃/min，電爐中溫度從室溫升至400℃，在400℃的溫度下預(yù)熱25min。將烘干料預(yù)熱，能夠有效避免混合球體突然進(jìn)入高溫環(huán)境而引起破裂，同時還能夠降低后期的焙燒耗能。
（4）焙燒球體
將預(yù)熱處理過的球體在箱式電爐中焙燒，升溫速率為10℃/min,焙燒溫度為1100℃，焙燒時間為30min，然后自然冷卻至室溫，成為成品復(fù)合陶粒。陶粒樣品照片參見圖1，呈現(xiàn)釉質(zhì)表面光澤。
實施例3：
本實施例提供一種凈水污泥和硅藻土制備的復(fù)合陶粒，按重量比計算，其原料包括：
凈水污泥90份；
硅藻土20份；
氧化鈣15份。
制備步驟：
（1）原料準(zhǔn)備
對凈水污泥在110℃的溫度下進(jìn)行烘干處理。
硅藻土為回收自啤酒廠用于助濾的廢硅藻土，對廢硅藻土進(jìn)行水熱法處理：將硅藻土與水均勻混合，置于反應(yīng)釜，將反應(yīng)釜置于恒溫鼓風(fēng)干燥箱中加熱6 h，加熱溫度為160℃，反應(yīng)完成后取出硅藻土，自然冷卻至室溫。
按照上述重量比，將預(yù)處理后的凈水污泥、硅藻土和氧化鈣加水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，得到混合物?/p>
（2）制備成球
將混合物用手搓成球體，球體直徑范圍為2cm~5cm,將球體置于電熱恒溫干燥機(jī)升溫至105℃烘干，得到烘干料。
（3）預(yù)熱處理
將烘干料置于箱式電爐預(yù)熱處理：設(shè)定升溫速率為10℃/min，電爐中溫度從室溫升至400℃，在400℃的溫度下預(yù)熱25min。將烘干料預(yù)熱，能夠有效避免混合球體突然進(jìn)入高溫環(huán)境而引起破裂，同時還能夠降低后期的焙燒耗能。
（4）焙燒球體
將預(yù)熱處理過的球體在箱式電爐中焙燒，升溫速率為10℃/min,焙燒溫度為1100℃，焙燒時間為30min，然后自然冷卻至室溫，成為成品復(fù)合陶粒。
實施例4：
本實施例提供一種凈水污泥和硅藻土制備的復(fù)合陶粒，按重量比計算，其原料包括：
凈水污泥80份；
硅藻土20份；
氧化鈣15份。
制備步驟：
（1）原料準(zhǔn)備
對凈水污泥在110℃的溫度下進(jìn)行烘干處理。
硅藻土為回收自啤酒廠用于助濾的廢硅藻土，對廢硅藻土進(jìn)行水熱法處理：將硅藻土與水均勻混合，置于反應(yīng)釜，將反應(yīng)釜置于恒溫鼓風(fēng)干燥箱中加熱6 h，加熱溫度為160℃，反應(yīng)完成后取出硅藻土，自然冷卻至室溫。
按照上述重量比，將預(yù)處理后的凈水污泥、硅藻土和氧化鈣加水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，得到混合物?/p>
（2）制備成球
將混合物用手搓成球體，球體直徑范圍為2cm~5cm,將球體置于電熱恒溫干燥機(jī)升溫至105℃烘干，得到烘干料。
（3）預(yù)熱處理
將烘干料置于箱式電爐預(yù)熱處理：設(shè)定升溫速率為10℃/min，電爐中溫度從室溫升至400℃，在400℃的溫度下預(yù)熱25min。將烘干料預(yù)熱，能夠有效避免混合球體突然進(jìn)入高溫環(huán)境而引起破裂，同時還能夠降低后期的焙燒耗能。
（4）焙燒球體
將預(yù)熱處理過的球體在箱式電爐中焙燒，升溫速率為10℃/min,焙燒溫度為1000℃，焙燒時間為30min，然后自然冷卻至室溫，成為成品復(fù)合陶粒。
以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施案例，并非用以限制本發(fā)明，凡是在本發(fā)明核心和原則之外所做的任何修改、替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。