一種用給水廠污泥制備多孔型吸磷陶粒的方法
【專利說明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔型吸磷陶粒，屬于污泥陶粒技術(shù)領(lǐng)域。
二、技術(shù)背景
[0002]目前我國的給水廠主要通過混凝、沉淀、過濾和消毒等一系列工藝凈化水源，去除原水中的懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)等雜質(zhì)，以管網(wǎng)分配的形式將凈化后的水供給用戶。在飲用水生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量污泥，主要來自沉淀池的排泥水和反沖洗裝置的沖洗廢水。2014年，全國城市水廠脫水污泥(含水率70% )年產(chǎn)量接近2200萬噸，隨著我國人口的不斷增加及城市化進(jìn)程的日益加快，給水廠的數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，給水廠產(chǎn)生的污泥量也將日益增加，因此合理處置給水廠污泥成為當(dāng)前亟需解決的問題。
[0003]給水廠污泥是一種潛在的可回收利用的資源，并且存在巨大的商業(yè)價(jià)值。當(dāng)前，給水廠污泥的處置主要集中在排泥水的直接排放、脫水泥餅的海洋投棄、陸上埋棄、衛(wèi)生填埋、鋁鹽鐵鹽的再生、土地利用和建材利用等方面，但是存在引發(fā)二次污染、后續(xù)處理費(fèi)用高等問題。給水廠污泥的主要成份是水源水中帶來的大量泥沙、雜質(zhì)及水廠投加的混凝劑，其主要成份以Si02，A1203，F(xiàn)e203為主，基本滿足制備陶粒原料的成份范圍要求，因此以給水廠污泥為主要原料，加以一定量的輔料、添加劑，經(jīng)過燒脹制成具有一定強(qiáng)度的輕質(zhì)陶粒，可以大量消耗脫水污泥，既能解決污泥最終處置的問題，又能解決陶粒原料短缺的問題，尤其符合我國固廢處理的無害化、減量化和資源化原則，是一條可持續(xù)發(fā)展的新路。
[0004]在給水廠污泥用作污水處理中，其除磷的核心理論是由于污泥中含有非晶體鋁離子，這些非晶體鋁離子對(duì)污水中的磷具有吸附作用，并能將可溶性的磷固化。常規(guī)飲用水處理技術(shù)普遍采用混凝工藝，而新型混凝劑聚合氯化鋁等逐漸取代了硫酸鋁和氯化鐵，使得大量鋁離子最終沉積于給水廠污泥中，對(duì)磷具有較強(qiáng)的吸附能力。
[0005]在目前的專利或研究中，利用給水廠污泥制備吸磷陶粒的研究較少，在申請(qǐng)?zhí)枮?01010130425.6中公開了《一種以自來水廠污泥為主料燒制輕質(zhì)陶粒的方法》，該專利中將制得的陶粒用于建材行業(yè)；在申請(qǐng)?zhí)枮?01410334856.2中公開了《一種陶粒生產(chǎn)方法及陶粒和陶粒的應(yīng)用》，該專利中給水廠污泥添加量較少，僅為10?30%。這些專利申請(qǐng)中制備的陶粒存在給水污泥添加量較少、比表面積不高等問題。本發(fā)明用給水廠污泥這一工業(yè)副產(chǎn)物制備陶粒，并針對(duì)目前存在的問題優(yōu)化了給水廠污泥陶粒的生產(chǎn)工藝，研究了給水廠污泥陶粒的性能及磷吸附特性，探討了給水廠污泥陶粒用于污水處理系統(tǒng)除磷的可行性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)給水廠污泥的資源化利用。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于:提供了一種用給水廠污泥制備多孔型吸磷陶粒的方法。所述的多孔型吸磷陶粒具有較強(qiáng)的磷吸附性能。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用技術(shù)方案的制備步驟是:
[0008](1)將給水廠污泥自然風(fēng)干，放入粉碎機(jī)中磨碎，用100?120目的標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分;
[0009](2)將給水廠污泥與粘土均勻混合得到成球物料，加入到成球機(jī)中制備生料球，成球過程中噴灑硅酸鈉溶液作為粘合劑；
[0010](3)成球后篩選出粒徑為6?8mm的生料球，放入烘箱中在105°C條件下干燥2h脫去水分，移入馬弗爐在300?400°C條件下預(yù)熱20?30min，繼續(xù)升溫至1150°C焙燒8?lOmin ；
[0011](4)關(guān)閉馬弗爐加熱電源，待溫度降到400°C后打開爐門，自然冷卻至室溫，即得到陶粒成品。
[0012]本發(fā)明中，所述的步驟(2)中給水廠污泥和粘土按(3?4):1的質(zhì)量比均勻混合。
[0013]本發(fā)明中，所述的步驟(3)中控制成球機(jī)轉(zhuǎn)速在30?40r/min。
[0014]本發(fā)明中，所述的步驟(3)中成球過程交替添加(噴灑)成球物料與硅酸鈉溶液，硅酸鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5?2.0%，硅酸鈉溶液用量是成球物料質(zhì)量10%?15%。
[0015]本發(fā)明具有的有益效果:
[0016]本發(fā)明所制備的陶粒表面粗糙，均勻布滿直徑為1?2mm的粒狀突起，并且有豐富的微孔結(jié)構(gòu)，微孔間隙較大(1?5μπι)，具有較強(qiáng)的物理吸附能力；本發(fā)明所制備的陶粒具有機(jī)械強(qiáng)度高，孔隙率高，比表面積大的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)適合用作污水處理系統(tǒng)的填料；本發(fā)明將給水廠污泥用作廉價(jià)、高效、新型的污水處理系統(tǒng)除磷材料對(duì)于控制水體富營養(yǎng)化具有較大的應(yīng)用前景。本發(fā)明用給水廠污泥生產(chǎn)陶粒用于污水處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了給水廠污泥的無害化、資源化和產(chǎn)業(yè)化處理，有利于保護(hù)土地資源和水資源，降低建設(shè)投資、運(yùn)行費(fèi)用，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)和環(huán)境等方面都具有較高的使用價(jià)值。
四、【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的污泥陶粒的表觀結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的污泥陶粒的3000倍電鏡微觀表面結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖3為本發(fā)明的多孔型吸磷陶粒對(duì)磷的等溫吸附曲線圖。
五、【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0021]實(shí)施例1
[0022]一種用給水廠污泥制備多孔型吸磷陶粒的方法，具體方法如下:
[0023]給水廠污泥陶粒的生產(chǎn)工藝主要包括原材料的預(yù)處理、成球、燒制和冷卻四個(gè)階段。
[0024](1)預(yù)處理
[0025]將給水廠污泥自然風(fēng)干，放入粉碎機(jī)中磨碎，用100目的標(biāo)準(zhǔn)篩(篩孔尺寸0.15mm)進(jìn)行篩分。
[0026](2)成球
[0027]將給水廠污泥和粘土按3:1的質(zhì)量比均勻混合，加入到成球機(jī)制備生料球，成球過程中噴灑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%硅酸鈉的溶液作為粘合劑，硅酸鈉溶液用量是成球物料質(zhì)量10%，控制成球機(jī)轉(zhuǎn)速為40r/min。
[0028](3)干燥
[0029]成球后篩選出粒徑為6?8_的生料球，放入烘箱中在105°C條件下干燥2h脫去水分，移入馬弗爐在300°C條件下預(yù)熱20min，繼續(xù)升溫至1150°C焙燒8min。
[0030](4)冷卻
[0031]關(guān)閉馬弗爐加熱電源，待溫度降到400°C后打開爐門，自然冷卻至室溫，即得到陶粒成品。
[0032]陶