一种净水污泥和硅藻土制备的复合陶粒   0    0

[0001] 本发明属于无机非金属材料领域，具体涉及一种净水污泥和硅藻土制备的用于污水处理的复合陶粒。

[0002] 净水污泥是自来水厂在净化原水过程中产生的副产物，它主要来自于滤池反冲洗排水、沉淀池或澄清池的排泥水。由于在原水沉淀过程中会加入混凝剂和软化药剂，污泥中会含有相应的氧化物和氢氧化物，诸如Fe2O3、SiO2、CaO、Mg(OH)2等，净水污泥几乎含有原水所流经的地表层的所有元素和化合物，以无机成分为主，腐殖质等有机成分较少。目前净水污泥主要是作为废弃物进行填埋处理，既增加了自来水厂的生产成本，同时也占用了大量的土地资源，净水污泥若不妥善处置，将存在对环境产生“二次污染”的危险。由于净水污泥的主要成分与常规粘土相似，因此可以利用净水污泥来代替粘土进行陶粒的制备，这对污泥的减量化、无害化、资源化利用有着积极的意义。

[0003] 硅藻土是一种多孔性质的生物硅质岩石，它的主要成分SiO2，还含有少量的铁钙镁铝等金属氧化物，通常SiO2含量越高则硅藻土性能越好。硅藻土壳体上具有大量有序排列的微孔，因此硅藻土的孔体积和比表面积很大、堆积密度很小，具有较强的吸附性能和过滤能力，工业上常被用在污水处理吸附剂、啤酒厂助滤、催化剂载体等方面。

[0004] 目前对于陶粒并没有一个严格意义上的定义，陶粒属于一种轻集料，参照人造轻集料的定义：陶粒是一种堆积密度小于1100kg/m3，粒径在5 20mm，具备一定抗压强度，表面~有陶质或釉质的外壳的轻集料。从使用功能上来看，陶粒主要分为建筑用陶粒和水处理陶粒。当前我国的陶粒以粘土陶粒和页岩陶粒为主，粘土材料取材于耕地，页岩材料需要开采山体，这会导致土地资源加剧紧张和生态环境遭到破坏，因此结合固体废弃物资源化利用来开发新型陶粒材料就具有重要的实际意义。

[0005] 已有一些分别利用污泥或硅藻土来制备陶粒的发明专利：CN101148348A公布了一种城市生活污水污泥烧结制陶粒的方法，以70%以上城镇污泥为主要原料，粉煤灰和粘土为辅料，经过干燥、粉碎混合，再经过混料、加压成型、预热、焙烧等工艺得到陶粒产品。CN102757255A公布了一种利用净水污泥与污水污泥制备轻质陶粒的方法，以净水污泥和污水污泥为主要原料，利用烧结技术制成。CN102491729A提供了一种用于微污染水预处理的沸水给水污泥陶粒的制备方法，该陶粒由一定比例的给水厂脱水污泥、改性沸石粉及发泡剂按质量比50 60%、35% 49%、1% 5%比例均匀混合在造粒机上成球，生料烘干后焙烧得到陶~ ~ ~
粒，将其冷却至室温后进行筛分即得到陶粒成品。CN102775120A公布了一种硅藻土多孔陶粒的制备方法，该方法首先将氢氧化钠、水玻璃和水按照4：17:1:5混合制备陈化剂；按照质量百分比45% 55%硅藻土、10% 18%膨润土、35% 38%水均匀混合，压制成球形颗粒；按照质量~ ~ ~
百分比配备20% 30%粉煤灰、20% 30%硅藻土、50%陈化剂均匀混合制备外壳粉料；将上述制~ ~
备好的球形颗粒和外壳粉料按3:1的质量比投入汤圆机中滚动制得陶粒。CN104785203A公布了一种硅藻土净水陶粒的生产方法，该陶粒由硅藻土和膨润土按照10:1的质量比例经过配料、制泥、制粒、干燥、焙烧等工序制成，制得的陶粒质地通透，具备吸附性和过滤性，有利于微生物的附着与繁衍。

[0006] 本发明的目的在于解决给水厂净水污泥所造成对对环境产生二次污染问题，同时结合啤酒厂所产生的废硅藻土进行固体废弃物资源化利用，开发出一种利用净水污泥和硅藻土制备的复合陶粒。从污泥的成分来看，污泥的有机质和热量含量均较高，可以满足烧制时的基本要求，但是污泥中的SiO2和Al2O3含量较低，单独利用污泥烧制陶粒不能够成球，因此可以加入以SiO2为主要成分的硅藻土，同时掺和少量的氧化钙作为粘结剂。

[0007] 技术方案：本发明公开了一种净水污泥和硅藻土制备的复合陶粒，包括下述特征：所用原料为净水污泥、硅藻土、氧化钙，按照一定比例混合、成球、烘干、400℃预热25min、
900 1200℃焙烧30min而成。
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[0008] 所述的一种净水污泥和硅藻土制备的复合陶粒，其特征在于：所用原料为净水污泥、硅藻土、氧化钙，所述比例按重量计：净水污泥60 90份；硅藻土20 30份；氧化钙10 20~ ~ ~份。

[0009] 进一步的，所述的一种净水污泥和硅藻土制备的复合陶粒，其特征在于：所述硅藻土为回收的啤酒厂用于助滤的废硅藻土或者普通硅藻土原料的一种或多种，所述原料采用回收啤酒厂助滤用废硅藻土时，需要对废硅藻土进行水热法预处理：加热温度为160℃、加热时间为6h，获得除去杂质的硅藻土原料。

[0010] 本发明具有如下的有益效果：

[0011] 1.污泥的掺和量高达60%以上，污泥的熔点低，污泥成分的提高可以显著降低混合物的熔点，烧制能耗降低；能够大规模地处理处置净水污泥，实现污泥的资源化利用，有效解决给水厂净水污泥传统的填埋处置所存在的二次污染问题。

[0012] 2.以硅藻土为辅料，为啤酒厂助滤用产生的废硅藻土提供了一种资源化利用的新途径，实现“以废治废”的目的。

[0013] 3.制得的复合陶粒产品强度较好，孔隙结构发达，吸水率高，吸附性能佳，适宜作为水处理材料。

[0014] 4.本方法实用先进，操作简单，成本低廉，无二次污染，能够将社会效益、生态效益和经济效益有机统一。

[0016] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

[0017] 实施例1：

[0018] 本实施例提供一种净水污泥和硅藻土制备的复合陶粒，按重量比计算，其原料包括：

[0019] 净水污泥80份；

[0020] 硅藻土20份；

[0021] 氧化钙10份。

[0022] （1）原料准备

[0023] 对净水污泥在110℃的温度下进行烘干处理。

[0024] 若硅藻土为回收自啤酒厂用于助滤的废硅藻土，对废硅藻土进行水热法处理：将硅藻土与水均匀混合，置于反应釜，将反应釜置于恒温鼓风干燥箱中加热6 h，加热温度为160℃，反应完成后取出硅藻土，自然冷却至室温。可以通过水热法将其中的有机物碳化，将有机物凝结成小球颗粒，从而使废硅藻土恢复活性。

[0025] 按照上述重量比，将预处理后的净水污泥、硅藻土和氧化钙加水搅拌混合均匀，得到混合物。

[0026] （2）制备成球

[0027] 将混合物加工成球体，球体直径范围为2cm 5cm,将球体置于电热恒温干燥机升温~至105℃烘干，得到烘干料。

[0028] （3）预热处理

[0029] 将烘干料置于箱式电炉预热处理：设定升温速率为10℃/min，电炉中温度从室温升至400℃，在400℃的温度下预热25min。将烘干料预热，能够有效避免混合球体突然进入高温环境而引起破裂，同时还能够降低后期的焙烧耗能。

[0030] （4）焙烧球体

[0031] 将预热处理过的球体在箱式电炉中焙烧，升温速率为10℃/min,焙烧温度为1000℃，焙烧时间为30min，然后自然冷却至室温，成为成品复合陶粒。

[0032] 实施例2：

[0033] 本实施例提供一种净水污泥和硅藻土制备的复合陶粒，按重量比计算，其原料包括：

[0034] 净水污泥80份；

[0035] 硅藻土20份；

[0036] 氧化钙10份。

[0037] 制备步骤：

[0038] （1）原料准备

[0039] 对净水污泥在110℃的温度下进行烘干处理。

[0040] 硅藻土为回收自啤酒厂用于助滤的废硅藻土，对废硅藻土进行水热法处理：将硅藻土与水均匀混合，置于反应釜，将反应釜置于恒温鼓风干燥箱中加热6 h，加热温度为160℃，反应完成后取出硅藻土，自然冷却至室温。

[0041] 按照上述重量比，将预处理后的净水污泥、硅藻土和氧化钙加水搅拌混合均匀，得到混合物。

[0042] （2）制备成球

[0043] 将混合物用手搓成球体，球体直径范围为2cm 5cm,将球体置于电热恒温干燥机升~温至105℃烘干，得到烘干料。

[0044] （3）预热处理

[0045] 将烘干料置于箱式电炉预热处理：设定升温速率为10℃/min，电炉中温度从室温升至400℃，在400℃的温度下预热25min。将烘干料预热，能够有效避免混合球体突然进入高温环境而引起破裂，同时还能够降低后期的焙烧耗能。

[0046] （4）焙烧球体

[0047] 将预热处理过的球体在箱式电炉中焙烧，升温速率为10℃/min,焙烧温度为1100℃，焙烧时间为30min，然后自然冷却至室温，成为成品复合陶粒。陶粒样品照片参见图1，呈现釉质表面光泽。

[0048] 实施例3：

[0049] 本实施例提供一种净水污泥和硅藻土制备的复合陶粒，按重量比计算，其原料包括：

[0050] 净水污泥90份；

[0051] 硅藻土20份；

[0052] 氧化钙15份。

[0053] 制备步骤：

[0054] （1）原料准备

[0055] 对净水污泥在110℃的温度下进行烘干处理。

[0056] 硅藻土为回收自啤酒厂用于助滤的废硅藻土，对废硅藻土进行水热法处理：将硅藻土与水均匀混合，置于反应釜，将反应釜置于恒温鼓风干燥箱中加热6 h，加热温度为160℃，反应完成后取出硅藻土，自然冷却至室温。

[0057] 按照上述重量比，将预处理后的净水污泥、硅藻土和氧化钙加水搅拌混合均匀，得到混合物。

[0058] （2）制备成球

[0059] 将混合物用手搓成球体，球体直径范围为2cm 5cm,将球体置于电热恒温干燥机升~温至105℃烘干，得到烘干料。

[0060] （3）预热处理

[0061] 将烘干料置于箱式电炉预热处理：设定升温速率为10℃/min，电炉中温度从室温升至400℃，在400℃的温度下预热25min。将烘干料预热，能够有效避免混合球体突然进入高温环境而引起破裂，同时还能够降低后期的焙烧耗能。

[0062] （4）焙烧球体

[0063] 将预热处理过的球体在箱式电炉中焙烧，升温速率为10℃/min,焙烧温度为1100℃，焙烧时间为30min，然后自然冷却至室温，成为成品复合陶粒。

[0064] 实施例4：

[0065] 本实施例提供一种净水污泥和硅藻土制备的复合陶粒，按重量比计算，其原料包括：

[0066] 净水污泥80份；

[0067] 硅藻土20份；

[0068] 氧化钙15份。

[0069] 制备步骤：

[0070] （1）原料准备

[0071] 对净水污泥在110℃的温度下进行烘干处理。

[0072] 硅藻土为回收自啤酒厂用于助滤的废硅藻土，对废硅藻土进行水热法处理：将硅藻土与水均匀混合，置于反应釜，将反应釜置于恒温鼓风干燥箱中加热6 h，加热温度为160℃，反应完成后取出硅藻土，自然冷却至室温。

[0073] 按照上述重量比，将预处理后的净水污泥、硅藻土和氧化钙加水搅拌混合均匀，得到混合物。

[0074] （2）制备成球

[0075] 将混合物用手搓成球体，球体直径范围为2cm 5cm,将球体置于电热恒温干燥机升~温至105℃烘干，得到烘干料。

[0076] （3）预热处理

[0077] 将烘干料置于箱式电炉预热处理：设定升温速率为10℃/min，电炉中温度从室温升至400℃，在400℃的温度下预热25min。将烘干料预热，能够有效避免混合球体突然进入高温环境而引起破裂，同时还能够降低后期的焙烧耗能。

[0078] （4）焙烧球体

[0079] 将预热处理过的球体在箱式电炉中焙烧，升温速率为10℃/min,焙烧温度为1000℃，焙烧时间为30min，然后自然冷却至室温，成为成品复合陶粒。

[0080] 以上所述仅为本发明较佳的实施案例，并非用以限制本发明，凡是在本发明核心和原则之外所做的任何修改、替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

[0015] 图1为净水污泥和硅藻土1100℃烧结制备复合陶粒样品。