水处理用磁性多孔环境协调型陶瓷滤料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种水处理用磁性多孔环境协调型陶瓷滤料及其制备方法，采用城市污泥、粉煤灰、石灰石为主要原料，其配方组成及重量百分比组成为：城市污泥35-40％、粉煤灰25-30％、石灰石13-20％、红粘土5-10％、煤炭5-7％、木屑6-10％，经球磨、脱水、成型、干燥、1200～1230℃烧结、磁化后获得制品，本发明制备的磁性高空隙率陶瓷滤料可以作为生化处理污水的载体，由于磁性对微生物的影响，可以提高废水的生物降解速率，并且制品耐酸、耐碱、耐高温、抗老化等性能强，可回收利用，属于环境友好型填料。

说明书

技术领域

本发明涉及城市、工业污水处理中的生化处理领域，具体涉及一种水处理用磁性多孔环境协调型陶瓷滤料。

背景技术

许多研究表明，磁致效应可以大大提高废水的生物降解效率，中国专利ZL99115258.1公开了一种UFO球碟形磁性生物载体，该载体的塑料材料经过磁粉和活性炭改性，使整个网格球体内外带有微弱的磁场，能起到刺激菌群良性生长代谢的作用，使新生的菌膜极易挂于载体表面，而衰老的菌尸体也极易脱落，显示出良好的生物磁效能和生物活性炭功能；中国专利ZL03140386.7中公开了将普通聚丙烯载体经生物亲和亲水及磁化改性后，能较好改善载体的生物亲和性和亲水性能，提高载体的微生物挂膜性能，促进微生物的新陈代谢，从而较大幅度地提高有机物的降解效率，并能够承受更高的气水比、污染物负荷以及气流和水流的冲击。但是，目前生物法污水处理工艺使用的生物载体材料存在着粒度和密度大，比面积小，负载生物能力低，曝气能耗高，和水分离能力差，大大影响水处理效率。从载体材料的来看，仍然是低密度、大比表面积的高性能有机载体材料为主，其耐酸耐碱耐高温，抗老化等的性能差，不属于环境友好型的填料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是利用工业废料研制出比重小、有磁性的高孔隙率陶瓷滤料，作为微生物载体，用于城市、工业污水处理中的生化处理。

本发明的技术方案是：

一种水处理用磁性多孔环境协调型陶瓷滤料，采用城市污泥、粉煤灰、石灰石为主要原料，以粘土为粘结剂，添加少量成孔剂，经球磨、脱水、成型、干燥、高温烧结、磁化后获得制品。

所述成孔剂为煤炭和木屑。

所述磁性陶瓷滤料按重量百分比组分为：城市污泥35-40％、粉煤灰25-30％、石灰石13-20％、红粘土5-10％、煤炭5-7％、木屑6-10％。

上述磁性陶瓷滤料的制造方法：

1、将原料混合后按料∶球∶水以1∶0.8∶1.5比例球磨、过筛，细度要求为200目筛筛余小于1％；

2、混合料脱水后含水率为22％～24％；

3、脱水后混合料加入木屑混合成型，大小可根据需要调节；

4、烧成温度为1200～1230℃；

5、烧结后进行破碎，过筛得不同尺寸的陶瓷滤料；

6、将陶瓷滤料加入到水玻璃与磁粉混合液中进行磁化，经搅拌、干燥、400～600℃焙烧后获得磁性陶瓷滤料。

所述磁化过程中陶瓷滤料、水玻璃(Na₂SiO₃)、磁粉(Fe₃O₄)重量百分比优选为30∶30∶1。

本发明用城市污泥、粉煤灰、石灰石等工业废料制备水处理用生物磁性多孔陶瓷滤料，该载体可以提供交替的好氧厌氧条件，再加上载体内部弱磁场产生的磁效应的生物强化作用，能较大程度地提高废水的生物处理效率，有利于脱氮和污泥减量化，在废水生物处理方面具有很好的应用和发展前景。

同时这种水处理用磁性多孔陶瓷滤料可以循环再生使用，而且即使不能再用，由于多孔陶瓷滤料的烧成温度低，报废后到环境中也很容易自然风化降解，变成土壤的组成部分，与土壤融为一体，真正实现环境协调，生态友好。

具体实施方式

实施例1

本实施例磁性陶瓷滤料按以下组分及百分含量的原料进行配制：

城市污泥35

粉煤灰29

石灰石17

红粘土5

煤炭7

木屑7

上述磁性陶瓷滤料按以下工艺步骤制备：

1、将原料混合后按料∶球∶水以1∶0.8∶1.5比例球磨、过筛，细度要求为200目筛筛余小于1％；

2、混合料脱水后含水率为22％；

3、脱水后混合料加入木屑混合人工造粒，大小可根据需要调节；

4、烧成温度为1200℃；

5、烧结后进行破碎，过筛得不同尺寸的陶瓷滤料；

6、将200ml密度为1.5g/ml的水玻璃(Na₂SiO₃)，加入10g磁粉(Fe₃O₄)混合均匀后，向其中加入300g陶瓷滤料，搅拌5分钟后，将溶解的陶瓷滤料取出，放入烘箱中用100℃烘6小时，再在电炉中焙烧到500℃，保温1小时，冷却后获得磁性陶瓷滤料。

实施例2

本实施例磁性陶瓷滤料按以下组分及百分含量的原料进行配制：

城市污泥39

粉煤灰25

石灰石14

红粘土9

煤炭5

木屑8

上述磁性陶瓷滤料按以下工艺步骤制备：

1、将原料混合后按料∶球∶水以1∶0.8∶1.5比例球磨、过筛，细度要求为200目筛筛余小于1％；

2、混合料脱水后含水率为24％；

3、脱水后混合料加入木屑混合人工造粒，大小可根据需要调节；

4、烧成温度为1230℃；

5、烧结后进行破碎，过筛得不同尺寸的陶瓷滤料；

6、将200ml密度为1.5g/ml的水玻璃(Na₂SiO₃)，加入10g磁粉(Fe₃O₄)混合均匀后，向其中加入300g陶瓷滤料，搅拌5分钟后，将溶解的陶瓷滤料取出，放入烘箱中用100℃烘6小时，再在电炉中焙烧到550℃，保温1小时，冷却后获得磁性陶瓷滤料。

上述实施例1-2所制得的磁性陶瓷滤料性能指标如下：

  外观  粒径  (mm)  堆积密度  (g/cm³)  孔隙率  (％)  NaOH可溶  率(％)  H₂SO₄可  溶率(％)  磁性  球体，表面  粗糙  任意可调  0.8-1.2  50-55  ≤1.40  ≤1.65  弱