[发明专利]水处理用悬浮陶粒滤料及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理用填料，特别涉及一种水处理用的悬浮陶粒滤料及其生产方法，属于水处理技术领域。

背景技术

粘土陶粒是一种多孔性轻质材料，具有较大的比表面积，空隙率高，稳定性好，不含对人体有害成分，价格便宜，近年来广泛应用于水处理中，作为物化处理的过滤介质以及生化处理的微生物载体。尤其在曝气生物滤池中，是目前应用最多的一种滤料。采用陶粒滤料进行生物处理时，为了提高生物处理的效率，曝气生物滤池的滤料厚度一般选择3m以上，但是由于粘土陶粒比重较大，正常的气水冲洗强度难以将滤料层2m以上的陶粒冲洗至膨胀状态，更难以使其流化。因此，当含有惰性泥沙的原水进入滤池后，一部分颗粒较大的惰性泥沙逐渐在陶粒滤料下层中积累，过滤水头损失也随之缓慢升高，滤池的截滤SS的能力也相应加强。可见粘土陶粒生物滤池过滤水头损失存在逐步加快增大的倾向。同时，截留的惰性物质难以通过反冲洗将其全部去除，长时间的运行下可能导致滤池底部滤料逐步积泥板结，布水布气的均匀性难以保证，净水效果逐渐下降。

与粘土陶粒固定床相比，挂膜后的悬浮填料密度接近于水，借助曝气在水中处于流化状态，在气流、水流的冲刷作用下老化生物膜能及时脱落，保证膜的活性。但是目前采用的悬浮填料均采用塑料材质，表面疏水，生物挂膜不够牢固，反冲洗时生物膜易脱落。用于污水处理时，由于塑料悬浮填料比表面积较小，生物量较少，不足以单独完成生物净化，通常与活性污泥法配合使用；而在在给水生物预处理工艺中，原水的污染程度往往呈季节性变化，一些时段原水污染轻微，水中溶解氧充足，无需供氧，但是为了保持塑料悬浮填料的流化状态，仍需要较大的曝气强度，否则悬浮填料或是漂浮水面，或是沉至池底，不能与水流全面混合接触，故运行能耗较大。

发明内容

针对粘土陶粒和塑料悬浮填料的缺点，本发明提供一种在较低曝气强度下即能处于微膨胀乃至流化状态，在水中的密度与水相近，亲水性强，比表面积较大的水处理用悬浮陶粒滤料及其生产方法。

本发明将页岩陶粒与悬浮滤料的特点相结合，制备的悬浮陶粒滤料，在水中的密度与水相近，绝大部分处于液面下悬浮或沉底，在较低曝气强度下即能处于微膨胀乃至流化状态，不易板结，过滤水头损失小；该悬浮陶粒滤料外形近似球状颗粒，质量轻，易冲洗，对水流阻力小，布水布气均匀；该悬浮陶粒滤料表面带有正电荷，亲水性强；粗糙多孔，比表面积较大，冲洗时表层生物膜不易脱落；该悬浮陶粒滤料机械强度高，内外均匀一致，使用寿命长。

本专利的目的可以通过以下措施实现：

水处理用悬浮陶粒滤料的生产方法：采用页岩为原料，经过破碎机破碎、烘干、球磨机制粉、转盘造粒机造粒后，在回转窑中烧制18～22min，烧制温度为1100～1300℃；出炉陶粒经过自然冷却后进行筛分，选择8～12mm粒径，然后在水池内维持3～5L/(m².s)曝气强度下浮选得到漂浮陶粒；即为水处理用悬浮陶粒滤料。

优选地，所述破碎机破碎至粒径5～20mm。所述烘干是在在干燥箱中100℃条件下干燥4～6小时。所述球磨机制粉后将页岩粉进行筛分，粒度控制在100目至180目。所述转盘造粒机造粒的粒径范围是5～15mm。

一种水处理用悬浮陶粒滤料，由上述生产方法制得，其表观密度为0.75～0.95g/cm³，堆积密度为0.4～0.6g/cm³，水浸润后颗粒密度为0.9～1.1g/cm³；陶粒表面带有正电荷，按堆积体积计算，比表面积为3×10⁴～7×10⁴m²/m³，筒压强度≥3Mpa，空隙率为25-30%。

本发明与粘土陶粒、破碎页岩陶粒以及塑料悬浮填料相比，具有如下优点和有益效果：

1、与粘土陶粒相比，悬浮陶粒的水浸润颗粒密度与水的密度十分接近，在较低曝气强度下即能处于微膨胀乃至流化状态，不易板结，过滤水头损失小，仅需要气冲洗即可实现生物滤池的冲洗目标，而且需要气冲洗强度比粘土陶粒生物滤池降低1/3～1/2，运行节能降耗。而且悬浮页岩陶粒质地比较均匀，机械强度高，内外均匀一致，破碎率与磨损率较低。

2、与破碎页岩陶粒相比，悬浮陶粒外形近似球形颗粒，孔隙率较大，布水布气均匀，对SS的截滤作用大幅度下降，水头损失小且增长缓慢，可以大幅度提高滤速，利于生物滤池回流，冲洗能耗大幅降低，占地减少。球形悬浮陶粒选择8～12mm粒径，也易于在出水堰设置滤网拦截，防止滤料流失，从而实现悬浮陶粒微膨胀乃至流化运行。