一种改性多源废弃泥陶粒的制备方法 |
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| 申请号 | CN201610936460.4 | 申请日 | 2016-10-24 | 公开(公告)号 | CN106565209A | 公开(公告)日 | 2017-04-19 |
| 申请人 | 南京工业大学; | 发明人 | 夏霆; 王士祥; 彭惠; 赵计奎; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种改性多源废弃泥陶化基材的制备方法，包括如下步骤：（1）原料预处理；（2） 生料 球制备；（3）干燥生料球；（4） 焙烧 。优点：1. 实现了多源废弃泥的处置，生产成本小，具有较高的环境及经济效益。2. 高温焙烧后的陶化基材，氯离子、可溶性盐含量均较低，不会出现传统类似陶化基材吸湿、泛霜和 腐蚀 性现象。3.具有挂膜周期短、 生物 膜 成熟时对 氨 氮、COD、总氮的去除率较高、抗冲击负荷能 力 强的特点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种改性多源废弃泥陶化基材的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种改性多源废弃泥陶粒的制备方法技术领域[0001] 本发明涉及一种改性多源废弃泥陶粒的制备方法，属于环保材料技术领域。 背景技术[0002] 海洋经济的开发与建设带动了沿海地区建筑业和海洋运输业的迅猛发展。与此同时，在进行海洋滩涂开发、跨海大桥、航道疏浚等工程建设过程中，挖泥船采出的大量海淤泥储积在沿海各类码头和海港的水域中，亟待有效的处理与处置途径。海泥属于次生粘土，颗粒较细，这使得海泥具备性能良好的可塑性，但是在海泥运移过程中非常容易引入其他杂质，化学组成成分因海域的不同而存在一定的差异，但对于某一特定区域的海泥而言，它的矿物组成和化学成分还是较为稳定的。因此，对于一定区域而言，利用海淤泥的稳定性性状特征开发出性能较稳定的资源化利用产品是可行的。 [0003] 同时，随着社会经济与城市化的快速发展，城市污水量也在加剧增长，污泥是城市污水处理过程不可避免产生的废弃物，污泥有固态、半固态和液态的絮状等三种形态，污泥中不仅含有多种有机、无机颗粒，同时还含有微生物、病毒、重金属以及病原体等，如果不能处理得当，必然会产生严重的污染。污水处理过程产生的大量污泥侵占土地，在腐臭难闻的同时，也污染着土壤和地下水。寻找合理有效的市政污泥处置方式也是我国污泥处理领域广为关注的问题。 [0004] 此外，农业生产过程产生大量的秸秆，而大量产生的秸秆被焚烧，不仅造成了资源浪费，还污染了空气，影响人们的健康。秸秆的处置也是近年来困扰着基层农村的大问题。 [0005] 针对市政污泥的处理，通过高温焙烧，去除或稳定污泥中的有害物质、制备陶粒是其中受到关注的途径之一。现有技术利用污泥和清淤海泥烧制陶粒的方法存在诸多不同，虽能够成功制得符合国家轻集料标准（GB/T 1743.1-1998）的陶粒产品，但均用到了粘土或者石粉作为主要的辅助材料，有的甚至作为焙烧陶粒的主要原料；粘土或石粉的投加将耗费大量的不可再生资源，粘土的大量取用甚至会造成水土流失、破坏生态环境等影响甚至灾害，因此国家已经出台相关规定控制利用粘土烧结陶粒。 [0006] 如工业安全与环保[J]，2015提到一种废弃泥陶粒制品的制造方法，以清淤海泥为主要原料，掺加适量市政污泥与碳酸钙，按照海泥：污泥：碳酸钙质量比为5:4:1、控制生料球105℃干燥、预热温度350℃、烧胀温度1120℃、烧结时间12min的条件下制得较高强度的陶粒制品，但这种陶粒颗粒密度较大，孔隙率偏小，使得陶粒制品应用范围有限，因为水处理领域中用于滤料的陶粒，需要具有一定强度的同时具备较好的孔隙率及比表面积。 发明内容[0007] 本发明的目的在于提供一种能充分利用清淤海泥、市政污泥、秸秆等不同废弃物的性状互补特征、不耗费粘土资源而制备出性能良好的陶粒的方法，解决传统陶粒制备行业因耗用粘土而与建材行业和农业之间用地争土的问题，达到资源化再利用的目的。 [0008] 本发明所用技术方案为：一种改性多源废弃泥陶化基材的制备方法，包括如下步骤：（1）原料预处理：将清淤海泥与市政污泥脱水干燥至含水率在20% 30%，随后粉碎至100~ 目以下； （2）生料球制备：将预处理后清淤海泥、市政污泥、粉煤灰及秸秆按配比混合均匀，添加 6 8%的水并放入造粒机造粒，筛选出粒球直径为9 11mm的生料球； ~ ~ （3）干燥生料球； （4）焙烧：采用急速升温烧胀工艺制得烧胀陶化基材。 [0009] 本发明具有如下优点：1.不仅实现了多源废弃泥的处置，而且开辟了包括清淤海泥、市政污泥等多源废弃泥的资源化新途径，以废制废；所用原料均为废弃物，生产成本小，具有较高的环境及经济效益； 2. 充分利用清淤海泥、市政污泥、秸秆、粉煤灰等不同废弃物的性状互补特征、不耗费粘土资源而制备出性能良好的陶粒，通过合理控制原料比例与烧结工艺，使得烧结的陶粒在具有较高强度的同时具有较好的孔隙率及比表面积； 3. 通过精确计量及调整配方比例后制备多源废弃泥陶粒时所需焙烧温度为1120℃，相较于其他陶化基材的焙烧温度低50℃ 70℃，节约了能源； ~ 4. 高温焙烧后的陶化基材，氯离子、可溶性盐含量均较低，不会出现传统类似陶化基材吸湿、泛霜和腐蚀性现象； 5. 当用做水处理滤料时，控制适宜的温度、溶解氧浓度及C/N比值条件下本发明制备的改性多源废弃泥陶化滤料具有挂膜周期短、生物膜成熟时对氨氮、COD、总氮的去除率较高、抗冲击负荷能力强的特点。 具体实施方式[0010] 一种改性多源废弃泥陶化基材的制备方法，包括如下步骤：（1）原料预处理：将清淤海泥与市政污泥脱水干燥至含水率在20% 30%，随后粉碎至100~ 目以下； （2）生料球制备：将预处理后清淤海泥、市政污泥、粉煤灰及秸秆按配比混合均匀，添加 6 8%的水并放入造粒机造粒，筛选出粒球直径为9 11mm的生料球； ~ ~ （3）干燥生料球； （4）焙烧：采用急速升温烧胀工艺制得烧胀陶化基材。 [0011] 所述步骤（1）中的干燥温度为100℃ 105℃，干燥时间为4到6小时。~ [0012] 所述步骤（2）中的清淤海泥、市政污泥按照质量百分比例分别为清淤海泥70%~90%、市政污泥10% 30%、粉煤灰及秸秆按含量占废弃泥质量百分比5% 10%添加。 ~ ~ [0013] 所述步骤（4）中的急速升温烧胀条件为：预热升温速率10℃ 20℃/min，预热温度~350℃ 400℃，预热时间15min 20min，焙烧时间6 12min，焙烧温度1020℃ 1100℃。 ~ ~ ~ ~ [0014] 实施例：乃用以说明陶化基材制备过程及所制得的陶化基材性状特征。 [0015] 污泥取自南京市江心洲污水处理厂脱水机房的污泥，海泥取自连云港滩涂开发清淤海泥，两种废弃泥化学成分如下：清淤海泥：SiO257.10％、Al2O317.30％、Fe2O311.30％、CaO3.10％、MgO2.17％、K2O4.01％、Na2O3.10％；污泥：SiO221.37％、Al2O310.90％、Fe2O39.37％、CaO8.83％、MgO7.68％、K2O1.32％、Na2O0.36％。 [0016] :实施例1：实施时，先将污泥、清淤海泥放入干燥箱，在105℃下烘干，将污泥、清淤海泥用粉碎机进行粉碎后过100目筛，分别称取清淤海泥900g、市政污泥100g、秸秆50g、粉煤灰50g、投入混料盆摇匀，加入适量水再次进行均匀混合，混匀后利用造粒机造粒，得到生料球，生料球在105℃下干燥6h，控制升温速率15℃/min，在400℃条件下预热15min后，迅速转移至1050℃高温马弗炉中焙烧6min，焙烧结束后在马弗炉中按照降温速率10℃/min降至500℃后自然冷却，得到陶化基材，经测试，其抗压强度为3.37Mpa，膨胀倍数2.3，小时吸水率为 18.00%，堆积密度为280Kg/m3，其可溶性盐含量如下：K+ 0.02‰、Ca2+0.21‰、Na+0.03‰、SO42-0.00‰、CO32-0.22‰、Cl-0.00‰。 [0017] 实施例2：实施时，先将污泥、清淤海泥放入干燥箱，在105℃下烘干，将污泥、清淤海泥用粉碎机进行粉碎后过100目筛，分别称取清淤海泥800g、市政污泥200g、秸秆50g、粉煤灰50g、投入混料盆摇匀，加入7%自来水再次进行均匀混合，混匀后利用造粒机造粒，得到生料球，生料球在105℃下干燥6h，控制升温速率15℃/min，在350℃条件下预热20min后，迅速转移至 1100℃高温马弗炉中焙烧5 8min，焙烧结束后在马弗炉中按照降温速率10℃/min降至500~ ℃后自然冷却，得到陶化基材，经测试，其筒压强度为4.7Mpa，膨胀倍数1.8，小时吸水率为 13.57%，堆积密度为379Kg/m3，其可溶性盐含量如下：K+ 0.04‰、Ca2+0.21‰、Na+0.06‰、SO42-0.00‰、CO32-0.12‰、Cl-0.00‰。 [0018] 实施例3：实施时，先将污泥、清淤海泥放入干燥箱，在105℃下烘干，将污泥、清淤海泥用粉碎机进行粉碎后过100目筛，分别称取清淤海泥700g、市政污泥300g、秸秆50g、粉煤灰50g、投入混料盆摇匀，加入7%自来水再次进行均匀混合，混匀后利用造粒机造粒，得到生料球，生料球在105℃下干燥6h，控制升温速率15℃/min，在350℃条件下预热20min后，迅速转移至 1020℃高温马弗炉中焙烧12min 15min，焙烧结束后在马弗炉中按照降温速率10℃/min降~ 至500℃后自然冷却，得到陶化基材，经测试，其筒压强度为3.8Mpa，膨胀倍数1.5，小时吸水率为13.00%，堆积密度为455Kg/m3。 [0019] 实施例4：用以说明陶化基材用于水处理滤料的挂膜与水处理效果。 [0020] 控制温度为25℃、溶解氧浓度为1.5 2.0mg/L、C/N比值为10左右时，按照本发明及~实施例1中制得的原料制备的改性多源废弃泥陶化滤料，具有挂膜周期短（7 10天）、生物膜~ 成熟时对氨氮、COD、总氮的去除率较高（最高去除率为氨氮：94.0%；COD：96.4%；总氮： 81.4%）、抗冲击负荷能力强，可作为一种新型的城市污水高效低耗的生物膜载体。 |
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