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    重庆时时彩帝宝平台: 一种用给水厂污泥制备多孔型吸磷陶粒的方法.pdf

    关 键 词:
    一种 水厂 污泥 制备 多孔 型吸磷 陶粒 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201511023099.8

    申请日:

    2015.12.29

    公开号:

    CN105418145A

    公开日:

    2016.03.23

    当前法律状态:

    驳回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C04B 38/00申请公布日:20160323|||实质审查的生效IPC(主分类):C04B 38/00申请日:20151229|||公开
    IPC分类号: C04B38/00; C04B33/132; C02F1/28 主分类号: C04B38/00
    申请人: 山东大学
    发明人: 裴海燕; 陈洋; 胡文容; 孟盼盼; 邵媛媛; 李政
    地址: 250100山东省济南市历下区经十路17922号
    优先权:
    专利代理机构: 北京恩赫律师事务所11469 代理人: 赵文成
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201511023099.8

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2018.10.09|||2016.04.20|||2016.03.23

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种用给水厂污泥制备多孔型吸磷陶粒的方法,所述的陶粒制备方法主要包括原材料的预处理、成球、烧制和冷却四个阶段。本发明选取粒径为6~8mm的生料球在105℃干燥2h脱去水分,300~400℃条件下预热20~30min,1150℃条件下焙烧8~10min,冷却后即得陶粒成品。本发明通过控制物料配比、成球机转速、粘合剂喷洒方式、焙烧时间与温度等条件制得比表面积大、磷吸附性能强的陶粒,可用作污水处理系统的填料,实现了给水厂污泥的资源化利用。

    权利要求书

    1.一种用给水厂污泥制备多孔型吸磷陶粒的方法,包括原材料的预处理、成球、烧制和
    冷却四个阶段,其特征在于所述陶粒的制备方法是:
    (1)将给水厂污泥自然风干,放入粉碎机中磨碎,用100~120目的标准筛进行筛分;
    (2)将给水厂污泥与粘土均匀混合得到成球物料,加入到成球机中制备生料球,成球过
    程中喷洒硅酸钠溶液作为粘合剂;
    (3)成球后筛选出粒径为6~8mm的生料球,放入烘箱中在105℃条件下干燥2h脱去
    水分,移入马弗炉在300~400℃条件下预热20~30min,继续升温至1150℃焙烧8~10min;
    (4)关闭马弗炉加热电源,待温度降到400℃后打开炉门,自然冷却至室温,即得到陶
    粒成品。
    2.根据权利要求1所述的一种用给水厂污泥制备多孔型吸磷陶粒的方法,其特征在于成
    球物料由给水厂污泥和粘土按(3~4):1的质量比均匀混合而成。
    3.根据权利要求1所述的一种用给水厂污泥制备多孔型吸磷陶粒的方法,其特征在于成
    球过程中控制成球机转速在30~40r/min。
    4.根据权利要求1所述的一种用给水厂污泥制备多孔型吸磷陶粒的方法,其特征在于成
    球过程交替添加(喷洒)成球物料与硅酸钠溶液,硅酸钠溶液的质量分数为0.5~2.0%,硅酸
    钠溶液用量是成球物料质量10%~15%。

    说明书

    一种用给水厂污泥制备多孔型吸磷陶粒的方法

    一、技术领域

    本发明涉及一种多孔型吸磷陶粒,属于污泥陶粒技术领域。

    二、技术背景

    目前我国的给水厂主要通过混凝、沉淀、过滤和消毒等一系列工艺净化水源,去除原水
    中的悬浮物质、胶体物质等杂质,以管网分配的形式将净化后的水供给用户。在饮用水生产
    过程中会产生大量污泥,主要来自沉淀池的排泥水和反冲洗装置的冲洗废水。2014年,全国
    城市水厂脱水污泥(含水率70%)年产量接近2200万吨,随着我国人口的不断增加及城巿化
    进程的日益加快,给水厂的数量和规模不断扩大,给水厂产生的污泥量也将日益增加,因此
    合理处置给水厂污泥成为当前亟需解决的问题。

    给水厂污泥是一种潜在的可回收利用的资源,并且存在巨大的商业价值。当前,给水厂
    污泥的处置主要集中在排泥水的直接排放、脱水泥饼的海洋投弃、陆上埋弃、卫生填埋、铝
    盐铁盐的再生、土地利用和建材利用等方面,但是存在引发二次污染、后续处理费用高等问
    题。给水厂污泥的主要成份是水源水中带来的大量泥沙、杂质及水厂投加的混凝剂,其主要
    成份以SiO2,Al2O3,Fe2O3为主,基本满足制备陶粒原料的成份范围要求,因此以给水厂污
    泥为主要原料,加以一定量的辅料、添加剂,经过烧胀制成具有一定强度的轻质陶粒,可以
    大量消耗脱水污泥,既能解决污泥最终处置的问题,又能解决陶粒原料短缺的问题,尤其符
    合我国固废处理的无害化、减量化和资源化原则,是一条可持续发展的新路。

    在给水厂污泥用作污水处理中,其除磷的核心理论是由于污泥中含有非晶体铝离子,这
    些非晶体铝离子对污水中的磷具有吸附作用,并能将可溶性的磷固化。常规饮用水处理技术
    普遍采用混凝工艺,而新型混凝剂聚合氯化铝等逐渐取代了硫酸铝和氯化铁,使得大量铝离
    子最终沉积于给水厂污泥中,对磷具有较强的吸附能力。

    在目前的专利或研究中,利用给水厂污泥制备吸磷陶粒的研究较少,在申请号为
    201010130425.6中公开了《一种以自来水厂污泥为主料烧制轻质陶粒的方法》,该专利中将制
    得的陶粒用于建材行业;在申请号为201410334856.2中公开了《一种陶粒生产方法及陶粒和
    陶粒的应用》,该专利中给水厂污泥添加量较少,仅为10~30%。这些专利申请中制备的陶粒
    存在给水污泥添加量较少、比表面积不高等问题。本发明用给水厂污泥这一工业副产物制备
    陶粒,并针对目前存在的问题优化了给水厂污泥陶粒的生产工艺,研究了给水厂污泥陶粒的
    性能及磷吸附特性,探讨了给水厂污泥陶粒用于污水处理系统除磷的可行性,实现了对给水
    厂污泥的资源化利用。

    三、发明内容

    本发明的目的在于:提供了一种用给水厂污泥制备多孔型吸磷陶粒的方法。所述的多孔
    型吸磷陶粒具有较强的磷吸附性能。

    为实现上述目的,本发明所采用技术方案的制备步骤是:

    (1)将给水厂污泥自然风干,放入粉碎机中磨碎,用100~120目的标准筛进行筛分;

    (2)将给水厂污泥与粘土均匀混合得到成球物料,加入到成球机中制备生料球,成球过
    程中喷洒硅酸钠溶液作为粘合剂;

    (3)成球后筛选出粒径为6~8mm的生料球,放入烘箱中在105℃条件下干燥2h脱去
    水分,移入马弗炉在300~400℃条件下预热20~30min,继续升温至1150℃焙烧8~10min;

    (4)关闭马弗炉加热电源,待温度降到400℃后打开炉门,自然冷却至室温,即得到陶
    粒成品。

    本发明中,所述的步骤(2)中给水厂污泥和粘土按(3~4):1的质量比均匀混合。

    本发明中,所述的步骤(3)中控制成球机转速在30~40r/min。

    本发明中,所述的步骤(3)中成球过程交替添加(喷洒)成球物料与硅酸钠溶液,硅酸
    钠溶液的质量分数为0.5~2.0%,硅酸钠溶液用量是成球物料质量10%~15%。

    本发明具有的有益效果:

    本发明所制备的陶粒表面粗糙,均匀布满直径为1~2mm的粒状突起,并且有丰富的微
    孔结构,微孔间隙较大(1~5μm),具有较强的物理吸附能力;本发明所制备的陶粒具有机械
    强度高,孔隙率高,比表面积大的特点,这些特点适合用作污水处理系统的填料;本发明将
    给水厂污泥用作廉价、高效、新型的污水处理系统除磷材料对于控制水体富营养化具有较大
    的应用前景。本发明用给水厂污泥生产陶粒用于污水处理系统,实现了给水厂污泥的无害化、
    资源化和产业化处理,有利于?;ね恋刈试春退试?,降低建设投资、运行费用,在经济社
    会和环境等方面都具有较高的使用价值。

    四、附图说明

    图1为本发明的污泥陶粒的表观结构图;

    图2为本发明的污泥陶粒的3000倍电镜微观表面结构图;

    图3为本发明的多孔型吸磷陶粒对磷的等温吸附曲线图。

    五、具体实施方式

    下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

    实施例1

    一种用给水厂污泥制备多孔型吸磷陶粒的方法,具体方法如下:

    给水厂污泥陶粒的生产工艺主要包括原材料的预处理、成球、烧制和冷却四个阶段。

    (1)预处理

    将给水厂污泥自然风干,放入粉碎机中磨碎,用100目的标准筛(筛孔尺寸0.15mm)
    进行筛分。

    (2)成球

    将给水厂污泥和粘土按3:1的质量比均匀混合,加入到成球机制备生料球,成球过程中
    喷洒质量分数为0.5%硅酸钠的溶液作为粘合剂,硅酸钠溶液用量是成球物料质量10%,控制
    成球机转速为40r/min。

    (3)干燥

    成球后筛选出粒径为6~8mm的生料球,放入烘箱中在105℃条件下干燥2h脱去水分,
    移入马弗炉在300℃条件下预热20min,继续升温至1150℃焙烧8min。

    (4)冷却

    关闭马弗炉加热电源,待温度降到400℃后打开炉门,自然冷却至室温,即得到陶粒成
    品。

    陶粒成品的外观为灰褐色表面粗糙有粒状突起的球形固体,不均系数K80为1.8,表观密
    度为1.35~1.40g/cm3,筒压强度为4.2~4.5Mpa,比表面积为4.7~4.9m2/g,1h吸水率为
    8%~13%,孔隙率为43%~47%,破碎率≤1.0%,盐酸可容率≤0.8%,灼烧减量≤0.03%。

    实施例2

    一种用给水厂污泥制备多孔型吸磷陶粒的方法,具体方法如下:

    给水厂污泥陶粒的生产工艺主要包括原材料的预处理、成球、烧制和冷却四个阶段。

    (1)预处理

    将给水厂污泥自然风干,放入粉碎机中磨碎,用120目的标准筛(筛孔尺寸0.125mm)
    进行筛分。

    (2)成球

    将给水厂污泥和粘土按4:1的质量比均匀混合,加入到成球机制备生料球,成球过程中
    喷洒质量分数为2.0%硅酸钠的溶液作为粘合剂,硅酸钠溶液用量是成球物料质量15%,控制
    成球机转速为30r/min。

    (3)干燥

    成球后筛选出粒径为6~8mm的生料球,放入烘箱中在105℃条件下干燥2h脱去水分,
    移入马弗炉在400℃条件下预热30min,继续升温至1150℃焙烧10min。

    (4)冷却

    关闭马弗炉加热电源,待温度降到400℃后打开炉门,自然冷却至室温,即得到陶粒成
    品。

    陶粒成品的表观结构如图1所示,由图中可以看出,污泥陶粒表面粗糙,光滑度低,陶
    粒表面均匀布满直径为1~2mm的粒状突起,大幅度提升了多孔型吸磷陶粒的表面积,带来
    丰富的微孔结构。

    陶粒成品的微孔结构如图2所示,由图中可以看出,陶粒表面充满了大大小小的孔穴,
    有很多沟壑,并且有丰富的微孔结构,微孔孔径范围为1~5μm,具有较强的物理吸附能力。

    本发明的多孔型吸磷陶粒,具有较强的磷吸附性能,等温吸附特征符合Langmuir方程,
    具体的研究试验方法如下:

    主要试剂:5%过硫酸钾溶液、10%抗坏血酸、钼酸盐溶液、磷酸盐储备液及标准液、酚
    酞、氢氧化钠溶液(1mol/L)、硫酸溶液(1mol/L)

    主要实验仪器:UV-2450紫外分光光度计;MLS-3750高压蒸汽灭菌器;恒温振荡器
    (HZQ-R);抽滤器(GM-0.33II);FA1004型电子分析天平;干燥器;移液枪。

    将优级纯的磷酸二氢钾(KH2PO4)于110℃干燥2h,在干燥器中放冷。称取0.2197g溶
    于水,移入1000ml容量瓶中。加(1+1)硫酸5ml,用水稀释至标线,此溶液用水稀释至标
    线,此溶液中每毫升含50.0μg磷(以P计),作为KH2PO4贮备液。

    (1)称取原料20g,置于500mlKH2PO4溶液中,在室温25℃条件下145r/min振荡,
    分别在1、2、4、6、8、12、24、36、48、72h取样,在4000r/min转速下离心,取其上清
    液,比色测定,计算所制备陶粒对磷的最大吸附量达319mg/kg。

    (2)称取原料10g置于250ml锥形瓶中,分别加入100mL不同浓度的KH2PO4溶液
    (0、5.0、10、20、30、40、50mg/L),置于恒温摇床中,以145r/min,(25±1)℃振荡72
    h后,0.45μm滤膜过滤,钼锑抗紫外分光光度法于700nm处比色测定滤液的磷浓度,根据
    浓度变化,研究所制备陶粒对磷的吸附特性。

    所制备陶粒对磷的等温吸附曲线如图3所示,等温吸附过程可以分为两个阶段:初始阶
    段,随着溶液浓度的增加,陶粒对磷的吸附量迅速增大,吸附等温线比较陡;当溶液浓度增
    大到一定程度后,吸附作用逐渐减弱,进一步增加溶液浓度,磷吸附量增长缓慢,吸附作用
    趋于平衡。

    关于本文
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